本技術(shù)涉及低溫深冷液化分離，特別是混合冷劑和氮氣雙循環(huán)制冷深冷分離lng和co的裝置。

背景技術(shù)：

1、合成氣是以一定體積比的一氧化碳和氫氣混合氣體，它是一種重要的化工原料，通過合成反應(yīng)，可以得到一些重要的化工產(chǎn)品，例如：甲醇、甲酸、乙醇、醋酸、醋酐、乙二醇等。

2、合成氣的原料范圍很廣，可由煤或焦炭等固體燃料氣化產(chǎn)生，也可由天然氣和乙烯等輕質(zhì)烴類制取，還可由重油經(jīng)氧化法生產(chǎn)。隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及低碳驅(qū)動，使許多有機化工產(chǎn)品從對石油的依賴中轉(zhuǎn)變到煤上來，可以實現(xiàn)對現(xiàn)有某些工業(yè)中的ch4、co、co2等“廢氣”合理利用，特別是對煤的利用上，真正實現(xiàn)高附加值化及資源、能源、環(huán)保的高度統(tǒng)一，推動化工可持續(xù)發(fā)展。

3、在高溫條件下，以氧氣和水作為氣化生成煤氣，主要成分有氫氣、甲烷、co、co2、氮氣等。利用煤氣制取lng并聯(lián)產(chǎn)乙醇、醋酸、乙二醇等，不僅減少了資源的浪費和環(huán)境的污染，也給工廠帶來了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

4、本實用新型提供一種低溫冷深冷分離lng并聯(lián)產(chǎn)co和富氫氣的裝置及方法，一個冷箱在生產(chǎn)lng的同時，還可以聯(lián)產(chǎn)純度98.5％mol以上co和85％mol以上富氫氣，還具有工藝流程短、原料氣利用率高，氫氣和co收率高，能耗低，投資合理等優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種流程簡單、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易操作、能耗低的混合冷劑和氮氣雙循環(huán)制冷深冷分離lng和co的裝置。

2、混合冷劑和氮氣雙循環(huán)制冷深冷分離lng和co的裝置，包括主換熱器、重?zé)N分離器、mrc低溫分離器、低溫分離器、氫汽提塔、氫汽提塔再沸器、lng分離塔、lng分離塔再沸器、lng分離塔回流罐、lng分離塔冷凝器、n2/co分離塔、n2/co分離塔再沸器、n2/co分離塔回流罐、n2/co分離塔冷凝器、混合冷劑壓縮機系統(tǒng)、氮氣壓縮系統(tǒng)。所述的主換熱器內(nèi)設(shè)置有co通道i、原料氣通道i、高壓氫氣通道、中壓氫氣通道、富氮氣通道i、高壓氮氣通道i、返流低壓氮氣通道i、高壓氣相冷劑通道i、返流冷劑通道、高壓液相冷劑通道i、原料氣通道ii、高壓氣相冷劑通道ii、高壓液相冷劑通道ii、lng通道、高壓氮氣通道ii、富甲烷通道i和富甲烷通道ii，所述的lng分離塔冷凝器內(nèi)設(shè)置有富一氧化碳通道i和返流低壓氮氣通道ii，所述的co/ch4分離塔冷凝器內(nèi)設(shè)置有返流低壓氮氣通道iii、co通道ii和富氮氣通道ii，所述的原料氣通道i的進(jìn)口與外界凈化后的原料氣管線連接，原料氣通道i的出口與重?zé)N分離器進(jìn)料口連接，所述的重?zé)N分離器底部液相出口與外界重?zé)N儲存單元連接，所述的重?zé)N分離器頂部氣相出口與原料氣通道ii入口連接，所述的原料氣通道ii與低溫分離器進(jìn)料口連接，所述的低溫分離器頂部氣相出口與高壓氫氣通道入口連接，所述的高壓氫氣通道出口與界外富氫管線連接，所述的低溫分離器底部液相出口管線分為富甲烷管線i和富甲烷管線ii，所述的富甲烷通道ii入口與富甲烷管線i相接，所述的富甲烷通道ii出口與氫汽提塔進(jìn)料口連接，所述的富甲烷管線ii與氫汽提塔進(jìn)料口連接，所述的氫汽提塔頂部氣相出口與中壓氫氣通道入口連接，中壓氫氣通道出口與外界中壓氫氣管線連接，所述的氫汽提塔底部液相出口管線分為富甲烷管線iii和富甲烷管線iv，所述的富甲烷通道i入口與富甲烷管線iii連接，所述的富甲烷通道i出口與lng分離塔進(jìn)料口連接，所述的富甲烷管線iv與lng分離塔進(jìn)料口連接，所述的lng分離塔底部液相出口與lng通道入口相接，所述的lng通道出口與界外lng去儲運管線相接，所述的lng分離塔頂部氣相出口與lng分離塔冷凝器的富一氧化碳通道i入口連接，所述的富一氧化碳通道i出口與lng分離塔回流罐進(jìn)料口連接，所述的lng分離塔回流罐底部液相出口與lng分離塔頂部進(jìn)料口連接，所述的lng分離塔回流罐頂部氣相出口與n2/co分離塔進(jìn)料口連接，所述的n2/co分離塔頂部氣相出口與富氮氣通道ii入口連接，所述的富氮氣通道ii出口與n2/co分離塔回流罐進(jìn)料口連接，所述的n2/co分離塔回流罐底部液相出口與n2/co分離塔頂部進(jìn)料口連接，所述的n2/co分離塔回流罐頂部氣相出口與富氮氣通道i入口連接，所述的富氮氣通道i出口與界外富氮氣管線連接，所述的n2/co分離塔底部液相出口與co通道ii入口連接，所述的co通道ii出口與co通道i入口連接，所述的co通道i出口與界外co管線連接，所述的混合冷劑壓縮機系統(tǒng)高壓液相混合冷劑管線與高壓液相冷劑通道i入口相接，所述的高壓液相冷劑通道i出口與返流冷劑通道的管口相接，所述的混合冷劑壓縮機系統(tǒng)高壓氣相混合冷劑與高壓氣相冷劑通道i入口相接，所述的高壓氣相冷劑通道i出口與mrc低溫分離器進(jìn)料口相接，所述的mrc低溫分離器底部液相出口與高壓液相冷劑通道ii通道入口相接，所述的高壓液相冷劑通道ii通道出口與lng分離塔再沸器入口相接，所述的lng分離塔再沸器出口與返流冷劑通道的管口相接，所述的mrc低溫分離器頂部氣相出口與高壓氣相冷劑通道ii入口相接，所述的高壓氣相冷劑通道ii出口與氫汽提塔再沸器入口相接，所述的氫汽提塔再沸器出口與返流冷劑通道的管口相接，所述的返流冷劑通道出口與混合冷劑壓縮機系統(tǒng)入口相接；所述的氮氣壓縮系統(tǒng)出口與高壓氮氣通道i入口相接，所述的高壓氮氣通道i出口與n2/co分離塔再沸器入口相接，所述的n2/co分離塔再沸器出口與高壓氮氣通道ii入口相接，所述的高壓氮氣通道ii出口分別與返流低壓氮氣通道ii和返流低壓氮氣通道iii相接，所述的返流低壓氮氣通道ii的出口和返流低壓氮氣通道iii的出口都與返流低壓氮氣通道i入口相接，所述的返流低壓氮氣通道i出口與氮氣壓縮系統(tǒng)入口相接。

3、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔、lng分離塔和n2/co分離塔為填料塔或板式塔。

4、優(yōu)選地，所述的返流冷劑通道的管口入口的管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥a，所述的返流冷劑通道的管口入口的管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥b，所述的返流冷劑通道的管口入口的管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥c。

5、優(yōu)選地，所述的重?zé)N分離器底部液相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥d，用于控制重?zé)N分離器液位。

6、優(yōu)選地，所述的lng通道出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥e，用于控制lng分離塔液位。

7、優(yōu)選地，所述的低溫分離器氣相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥f，用于控制重?zé)N分離器液位。

8、優(yōu)選地，所述的低溫分離器底部液相出口管線富甲烷管線i設(shè)置調(diào)節(jié)閥g，用于控制低溫分離器底部液體去富甲烷通道ii流量。

9、優(yōu)選地，所述的低溫分離器底部液相出口管線富甲烷管線ii設(shè)置調(diào)節(jié)閥h，用于控制低溫分離器液位。

10、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔再沸器進(jìn)口管線和出口管線之間設(shè)置調(diào)節(jié)閥i，用于控制lng進(jìn)入氫汽提塔塔釜溫度。

11、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔底部液相出口管線富甲烷管線iii設(shè)置調(diào)節(jié)閥j，用于控制氫汽提塔底部液體去富甲烷通道i流量。

12、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔底部液相出口管線富甲烷管線iv設(shè)置調(diào)節(jié)閥k，用于控制氫汽提塔液位。

13、優(yōu)選地，所述的返流低壓氮氣通道ii入口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥l，用于控制富一氧化碳?xì)獬龈灰谎趸纪ǖ纈溫度。

14、優(yōu)選地，所述的lng分離塔回流罐頂部氣相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥m，用于控制lng分離塔壓力。

15、優(yōu)選地，所述的lng分離塔再沸器進(jìn)口管線和出口管線之間設(shè)置調(diào)節(jié)閥n，用于控制lng分離塔塔釜溫度。

16、優(yōu)選地，所述的n2/co分離塔回流罐頂部氣相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥o，用于控制n2/co分離塔壓力。

17、優(yōu)選地，所述的返流低壓氮氣通道iii入口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥p，用于控制富氮氣出富氮氣通道ii溫度。

18、優(yōu)選地，所述的n2/co分離塔底部液相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥q，用于控制的n2/co分離塔液位。

19、優(yōu)選地，所述的n2/co分離塔再沸器進(jìn)口管線和出口管線之間設(shè)置調(diào)節(jié)閥r，用于控制n2/co分離塔塔釜溫度。

20、優(yōu)選地，所述的返流低壓氮氣通道iii入口與出口管線之間設(shè)置調(diào)節(jié)閥s。

21、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔頂部氣相出口管線設(shè)置調(diào)節(jié)閥t，用于控制的氫汽提塔壓力。

22、優(yōu)選地，所述的氫汽提塔再沸器、lng分離塔再沸器和n2/co分離塔再沸器可內(nèi)置也可外置。

23、混合冷劑和氮氣雙循環(huán)制冷深冷分離lng和co的方法，其特征在于，它包括以下步驟：

24、s1、經(jīng)凈化含有氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷和氮氣等的原料氣進(jìn)入原料氣通道i被返流的冷流股冷卻至-60℃，并部分冷凝，再進(jìn)入重?zé)N分離器進(jìn)行重?zé)N分離，重?zé)N分離器底部得到重?zé)N，通過液位調(diào)節(jié)閥d節(jié)流降壓后送至界區(qū)重?zé)N儲存；重?zé)N分離器頂部氣相，再次進(jìn)原料氣通道ii被冷卻至-180℃，進(jìn)入低溫分離器進(jìn)行氣液分離，底部的液體分為兩部分，一部分通過流量調(diào)節(jié)閥g調(diào)節(jié)后，進(jìn)入富甲烷通道ii復(fù)溫，復(fù)溫至-163℃后，進(jìn)入氫汽提塔底部進(jìn)行精餾，另一分部通過液位調(diào)節(jié)閥h進(jìn)行減壓后進(jìn)入氫汽提塔頂部參加精餾。

25、s2、氫汽提塔底部設(shè)有氫汽提塔再沸器，與經(jīng)過換熱、降溫分離后的高壓氣相冷劑做熱源進(jìn)行換熱，在氫汽提塔內(nèi)，上升氣體與下流液體在規(guī)整填料表面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)，氣體在上升過程中氫氣的含量逐漸升高，在氫汽提塔頂部得到中壓富氫氣，通過壓力調(diào)節(jié)閥t去中壓氫氣通道復(fù)熱至常溫后，出冷箱主換熱器去界區(qū)，氫汽提塔底部的液體分為兩部分，一部分通過流量調(diào)節(jié)閥j調(diào)節(jié)后，進(jìn)入富甲烷通道i復(fù)熱，進(jìn)入lng分離塔下部，另一分部通過液位調(diào)節(jié)閥k進(jìn)行減壓后進(jìn)入lng分離塔中部參加精餾。

26、s3、lng分離塔塔頂部設(shè)有l(wèi)ng分離塔冷凝器，以節(jié)流后的液氮作為冷源；在lng分離塔底部設(shè)有l(wèi)ng分離塔再沸器，與經(jīng)過換熱、降溫分離后的高壓液相冷劑做熱源使得lng蒸發(fā)作為上升氣，上升氣體與回流液體在規(guī)整填料表面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)，使得在lng分離塔塔釜得到的lng中co含量低于0.5％，lng被送入lng通道中被過冷至-162℃，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥e節(jié)流降壓后送至界區(qū)lng儲罐；在lng分離塔內(nèi)氣體在上升過程中氮和co的含量逐漸升高，甲烷含量逐漸降低，在lng分離塔頂部得到富co氣，進(jìn)入富一氧化碳通道i與經(jīng)過置調(diào)節(jié)閥l節(jié)流降壓后的液氮換熱，液氮蒸發(fā)，部分富co氣液化在lng分離塔回流罐進(jìn)行分離，分離的液相作為lng分離塔的回流液，未冷凝的富co氣通過壓力調(diào)節(jié)閥m，進(jìn)入n2/co分離塔中部進(jìn)行精餾。

27、s4、n2/co分離塔塔頂部設(shè)有n2/co分離塔冷凝器，以降壓節(jié)流后的液氮和塔釜液態(tài)產(chǎn)品co作為冷源；在n2/co分離塔底部設(shè)有n2/co分離塔再沸器，與經(jīng)過換熱、降溫高壓氮氣使塔釜液態(tài)co中的氮氣蒸發(fā)作為上升氣，在n2/co分離塔內(nèi)，上升氣體與回流液體在規(guī)整填料表面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)，氣體在上升過程中氮的含量逐漸升高，co含量逐漸降低，在n2/co分離塔頂部得到富氮氣，進(jìn)入富氮氣通道ii與經(jīng)過調(diào)節(jié)閥p節(jié)流降壓后的液氮和調(diào)節(jié)閥q節(jié)流降壓后液態(tài)產(chǎn)品co換熱，部分co液化在n2/co分離塔回流罐進(jìn)行分離，分離的液相作為n2/co分離塔的回流液，未冷凝的富氮氣通過壓力調(diào)節(jié)閥o，返回富氮氣通道i復(fù)熱至常溫出冷箱去界區(qū)，在n2/co分離塔塔底部精餾得到液態(tài)co，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥q節(jié)流降壓后，送co通道ii作為n2/co分離塔冷凝器一部分冷源后，再進(jìn)入co通道i復(fù)熱至常溫出冷箱去界區(qū)。

28、s5、原料氣和氮氣的冷凝和液化、以及l(fā)ng的液化和過冷是由混合冷劑制冷循環(huán)提供了冷量。首先，來自混合冷劑壓縮機系統(tǒng)的高壓液相冷劑在主換熱器高壓液相冷劑通道i中過冷到-30～-70℃，通過調(diào)節(jié)閥a節(jié)流降壓后進(jìn)入返流冷劑通道的管口，混合冷劑壓縮機系統(tǒng)高壓氣相冷劑在主換熱器的高壓氣相冷劑通道i被冷卻到-30～-70℃后，進(jìn)入mrc低溫分離器進(jìn)行氣液分離，底部分離的液體進(jìn)入高壓液相冷劑通道ii中過冷到-130～-80℃后，再進(jìn)入lng分離塔再沸器，為lng分離塔塔釜提供熱源，控制lng分離塔塔釜中l(wèi)ng的co含量低于0.5％，被lng分離塔塔釜低溫液體冷卻至-145～-100℃，通過調(diào)節(jié)閥b節(jié)流降壓后進(jìn)入返流冷劑通道的管口；來自mrc低溫分離器頂部的高壓氣相冷劑進(jìn)入高壓氣相冷劑通道ii被冷卻、冷凝至約-150℃，再進(jìn)入氫汽提塔再沸器，為氫汽提塔塔釜提供熱源，控制氫汽提塔塔釜中富甲烷液體的氫氣含量低于0.001％，控制通過調(diào)節(jié)閥c節(jié)流降壓后進(jìn)入返流冷劑通道的管口,進(jìn)入返流冷劑通道的混合冷劑吸熱蒸發(fā)，全部蒸發(fā)成氣體并復(fù)熱到常溫后出主換熱器，然后返回混合冷劑壓縮機系統(tǒng)完成混合冷劑制冷循環(huán)。

29、s6、原料氣的深冷分離是由氮氣循環(huán)提供冷量，首先來自氮氣壓縮系統(tǒng)的高壓氮氣在高壓氮氣通道i被冷卻至-145～-150℃，然后進(jìn)入n2/co分離塔再沸器被n2/co分離塔塔釜液體冷卻后，送入主換熱器高壓氮氣通道ii中被冷凝、過冷，氮氣變?yōu)橐旱缓蟊环譃槿糠?，一分部液氮通過溫度調(diào)節(jié)閥l節(jié)流降壓后進(jìn)入返流低壓氮氣通道ii，控制富co氣進(jìn)入lng分離塔回流罐溫度在-178～-170℃之間，為lng分離塔頂部一氧化碳和甲烷分離提供冷源；另一部分液氮通過溫度調(diào)節(jié)閥p節(jié)流降壓后進(jìn)入返流低壓氮氣通道iii，控制富氮氣進(jìn)入n2/co分離塔回流罐溫度在-182～-175℃之間，為n2/co分離塔頂部一氧化碳和co分離提供冷源；最后一部分液氮通過調(diào)節(jié)閥s節(jié)流降壓后與返流低壓氮氣通道ii和返流低壓氮氣通道iii返流的液氮匯合后，進(jìn)入返流低壓氮氣通道i，為復(fù)溫至常溫后出主換熱器，然后返回氮氣壓縮系統(tǒng)入口完成氮氣制冷循環(huán)。

30、優(yōu)選地，混合制冷劑包括氮氣、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和異戊烷中的一種或多種組合。

31、優(yōu)選地，混合冷劑壓縮機組出口的壓力范圍可為2.0～6.0mpag。

32、優(yōu)選地，氮氣壓縮機出口壓力范圍可為1.5～3.0mpag。

33、本實用新型具有以下優(yōu)點：

34、1、氫氣收率高：采用-180℃進(jìn)行低溫分離，富氫氣的純度可以85％mol，另外，設(shè)置了氫汽提塔，將富甲烷氣中的氫氣再次回收，讓氫氣(高壓富氫和中壓富氫)的收率大于98％。

35、2、co的純度高：由于工藝中設(shè)置有低溫分離器、氫汽提塔、lng分離塔和n2/co分離塔，讓co的純度大于98.5％mol。

36、3、能耗低：原料氣和氮氣的冷凝和液化、以及l(fā)ng的液化和過冷是由混合冷劑制冷循環(huán)提供了冷量，即mrc(混合冷劑制冷循環(huán))為原料氣的預(yù)冷和lng的過冷提供-162℃溫度段的溫度，原料氣的深冷分離是由氮氣循環(huán)提供冷量，即提供-182～-162℃溫度段冷源，實現(xiàn)了不同溫度段，不同冷量的提供，大大降低了深冷分離裝置的能耗。

37、4、此外，該裝置還具有維護(hù)方便、工作可靠、安全可靠、實用性廣等優(yōu)點。