專(zhuān)利名稱(chēng)：液氮凈化合成氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種關(guān)于氣體凈化的裝置，更具體的說(shuō)本實(shí)用新型是一種涉及對(duì)合成氨生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的合成氣在低溫條件下用液氮洗滌凈化的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在通常以煤、渣油為原料的合成氨裝置中，低溫液氮洗工藝是合成氣凈化過(guò)程的一個(gè)重要工藝環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的工藝流程是從煤氣化爐或渣油裂解爐反應(yīng)出來(lái)的高壓合成氣經(jīng)前預(yù)處理工序，例如低溫甲醇洗單元，進(jìn)行脫硫、脫碳后進(jìn)入低溫液氮洗單元，經(jīng)過(guò)低溫甲醇洗單元的合成氣中含有少量的甲醇和C02，在進(jìn)入低溫液氮洗冷箱之前，需要將其除去， 否則會(huì)凍結(jié)在板翅換熱器中，因此需通過(guò)分子篩單元將其除去，然后再進(jìn)入低溫液氮洗冷箱。在低溫液氮洗冷箱內(nèi)的合成氣經(jīng)過(guò)1號(hào)原料氣換熱器和2號(hào)原料氣換熱器冷卻后進(jìn)入氮洗塔底部。另外，流入冷箱內(nèi)的高壓氮?dú)饨?jīng)高壓氮?dú)鈸Q熱器和1號(hào)原料氣換熱器冷卻后， 其中大部分經(jīng)節(jié)流直接與自氮洗塔頂部來(lái)的氮洗氣混合，基本達(dá)到氫氮?dú)饣瘜W(xué)配比3:1 ； 其余部分繼續(xù)在2號(hào)原料氣體冷卻器中冷卻并液化，冷凝后的液氮進(jìn)入氮洗塔頂部，作為吸收劑，在氮洗塔中將原料氣體中的一氧化碳、氬和甲烷等雜質(zhì)吸收。在高壓液氮洗工藝中，例如氮洗塔操作壓力為5. SMPaG時(shí)，通過(guò)塔底釜液以及高壓氮?dú)獾墓?jié)流，其焦湯效應(yīng)所產(chǎn)生的冷量可以滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的冷量，運(yùn)行時(shí)不需要補(bǔ)充冷量，只需在開(kāi)車(chē)時(shí)為加快開(kāi)車(chē)速度而補(bǔ)充液氮。近年來(lái)，由于液氮洗上游工序氣化爐技術(shù)的多元化，使得氣化壓力也發(fā)生了很大變化，有些氣化爐產(chǎn)生的合成氣壓力較低，例如氮洗塔的操作壓力為2. 8MPaG，在這種壓力下操作時(shí)，僅通過(guò)氮洗塔底的釜液和氮?dú)獾墓?jié)流，其焦湯效應(yīng)所產(chǎn)生的冷量不足以維持裝置的正常運(yùn)行，因此工程中常常通過(guò)補(bǔ)充液氮作為冷源為整個(gè)系統(tǒng)提供冷量。而液氮?jiǎng)t需要空分裝置來(lái)提供，這樣就增加的空分的負(fù)荷，同時(shí)生產(chǎn)液氮的電耗較高，因此通過(guò)直接補(bǔ)充液氮提供冷量的方法造成整個(gè)工藝系統(tǒng)的能耗增加。所述焦湯效應(yīng)是指室溫常壓下的多數(shù)氣體，經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度下降，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，而氫、氦等少數(shù)氣體經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度升高，產(chǎn)生致熱效應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供液氮凈化合成氣裝置，解決氮洗塔如何在中低壓的操作壓力下，不用補(bǔ)充液氮即可實(shí)現(xiàn)裝置正常運(yùn)行的技術(shù)問(wèn)題。液氮凈化合成氣裝置，包括合成氣源、高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器、氮洗塔、膨脹機(jī)、增壓機(jī)、冷卻器；合成氣源、一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器依次通過(guò)管道連接至氮洗塔下端。高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、一號(hào)合成氣換熱器、膨脹機(jī)的一端依次通過(guò)管道連接，膨脹機(jī)的另一端、二號(hào)合成氣換熱器、 一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、增壓機(jī)、冷卻器、高壓氮?dú)庠匆来瓮ㄟ^(guò)管道連接。所述液氮凈化合成氣裝置還包括混合器，所述氮洗塔的頂端、二號(hào)合成氣換熱器、混合器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、合成氣管路依次通過(guò)管道連接；位于一號(hào)合成氣換熱器及二號(hào)合成氣換熱器之間的高壓氣源管通過(guò)管道依次與節(jié)流閥、混合器連接。所述液氮凈化合成氣裝置還包括氫氣分離罐，所述氮洗塔的底端、節(jié)流閥、氫氣分離罐頂端、二號(hào)合成氣換熱器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、氫氣循環(huán)管路依次通過(guò)管道連接。所述液氮凈化合成氣裝置還包括中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)，該中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)通過(guò)管道并接在冷卻器與高壓氮?dú)庠粗g。所述冷卻器還包括有第二壓縮機(jī)和第二冷卻器；冷卻器、第二壓縮機(jī)、第二冷卻器、高壓氮?dú)庠匆来瓮ㄟ^(guò)管道連接。本實(shí)用新型的有益效果是1、正常運(yùn)行時(shí)不用補(bǔ)充液氮，能耗降低。2、減少了空分裝置的負(fù)荷，使空分裝置的投資降低。3、膨脹氮?dú)饨?jīng)過(guò)增壓后可并入氮?dú)夤芫W(wǎng)或增壓至洗滌用氮?dú)獾膲毫?，氮?dú)饪梢匝h(huán)利用，減少了氮?dú)獾南摹?br>
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.合成氣源、2.高壓氮?dú)庠础?. —號(hào)合成氣換熱器、4. 二號(hào)合成氣換熱器、 5.高壓氮?dú)鈸Q熱器、6.氮洗塔、7.混合器、8.氫氣分離罐、9.膨脹機(jī)、10.增壓機(jī)、11.冷卻器、12.第二壓縮機(jī)、13.第二冷卻器、14.中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)、15.高壓氮?dú)夤堋?6.支路管道、17. 合成氣管路、18.氫氣循環(huán)管路、19.燃料氣排放管路、20冷箱。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例涉及到的設(shè)備有合成氣源1、高壓氮?dú)庠?、一號(hào)合成氣換熱器3、二號(hào)合成氣換熱器4、高壓氮?dú)鈸Q熱器5、氮洗塔6、混合器7、氫氣分離罐8、膨脹機(jī)9、 增壓機(jī)10、冷卻器11 ；本實(shí)施例主要是利用自身的熱交換過(guò)程提供維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的冷量及利用自身氮源不用補(bǔ)充液氮。從合成氣源1流出的合成氣依次經(jīng)過(guò)一號(hào)合成氣換熱器3和二號(hào)合成氣換熱器4 熱交換后進(jìn)入到氮洗塔6下端。高壓氮?dú)庠?的氮?dú)庖来谓?jīng)過(guò)高壓氮?dú)鈸Q熱器5、一號(hào)合成氣換熱器3、二號(hào)合成氣換熱器4換熱后進(jìn)入氮洗塔6上端，合成氣從氮洗塔6頂端進(jìn)入到混合器7中，高壓氮?dú)庠?的氮?dú)饬鞯揭惶?hào)合成氣換熱器3及二號(hào)合成氣換熱器4之間時(shí)， 高壓氮?dú)夤?5中的有一股氮?dú)饨?jīng)節(jié)流后進(jìn)入到混合器7中，這樣混合器7中可獲得氫氮比為3:1的合成氣，該合成氣經(jīng)過(guò)一號(hào)合成氣換熱器3、高壓氮?dú)鈸Q熱器5后流入到合成氣管路17內(nèi)。高壓氮?dú)庠?中的高壓氮?dú)饬魅氲揭惶?hào)合成氣換熱器3時(shí)，部分氮?dú)饨?jīng)過(guò)一根分流的支路管道16流入到膨脹機(jī)9中，并再依次經(jīng)過(guò)二號(hào)合成氣換熱器4、一號(hào)合成氣換熱器 3、高壓氮?dú)鈸Q熱器5、增壓機(jī)10、冷卻器11進(jìn)入到高壓氮?dú)庠?，從而形成氮?dú)庵评溲h(huán)及對(duì)系統(tǒng)提供冷量。冷箱20內(nèi)的氮洗塔6底端設(shè)有一個(gè)氫氣分離罐8，氮洗塔6底端的物質(zhì)流入氫氣分離罐8中，氫氣從氫氣分離罐8頂端流出并依次經(jīng)過(guò)二號(hào)合成氣換熱器4、一號(hào)合成氣換熱器3、高壓氮?dú)鈸Q熱器5中進(jìn)入到氫氣循環(huán)管路18中。釜液則從氫氣分離罐8中流出并經(jīng)過(guò)二號(hào)合成氣換熱器4、一號(hào)合成氣換熱器3、高壓氮?dú)鈸Q熱器5進(jìn)入到燃料氣排放管路 19中。 在冷卻器11與第二壓縮機(jī)12之間可設(shè)一個(gè)中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)14，這樣可為系統(tǒng)提供中壓氮?dú)狻?br> 權(quán)利要求1.液氮凈化合成氣裝置，包括合成氣源、一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器、氮洗塔、其特征在于還包括高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、膨脹機(jī)、增壓機(jī)、冷卻器；合成氣源、 一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器依次通過(guò)管道連接至氮洗塔下端；高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、一號(hào)合成氣換熱器、膨脹機(jī)的一端依次通過(guò)管道連接，膨脹機(jī)的另一端、二號(hào)合成氣換熱器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、增壓機(jī)、冷卻器、高壓氮?dú)庠匆来瓮ㄟ^(guò)管道連接。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮凈化合成氣裝置，其特征在于所述液氮凈化合成氣裝置還包括混合器，所述氮洗塔的頂端、二號(hào)合成氣換熱器、混合器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、合成氣管路依次通過(guò)管道連接；位于一號(hào)合成氣換熱器及二號(hào)合成氣換熱器之間的高壓氣源管通過(guò)管道依次與節(jié)流閥、混合器連接。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮凈化合成氣裝置，其特征在于所述液氮凈化合成氣裝置還包括氫氣分離罐，所述氮洗塔的底端、節(jié)流閥、氫氣分離罐頂端、二號(hào)合成氣換熱器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、氫氣循環(huán)管路依次通過(guò)管道連接。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮凈化合成氣裝置，其特征在于所述液氮凈化合成氣裝置還包括中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)，該中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)通過(guò)管道并接在冷卻器與高壓氮?dú)庠粗g。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的液氮凈化合成氣裝置，其特征在于所述冷卻器還包括有第二壓縮機(jī)和第二冷卻器；冷卻器、第二壓縮機(jī)、第二冷卻器、高壓氮?dú)庠匆来瓮ㄟ^(guò)管道連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液氮凈化合成氣裝置，液氮凈化合成氣裝置，包括合成氣源、高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器、氮洗塔、膨脹機(jī)、增壓機(jī)、冷卻器；合成氣源、一號(hào)合成氣換熱器、二號(hào)合成氣換熱器依次通過(guò)管道連接至氮洗塔下端；高壓氮?dú)庠?、高壓氮?dú)鈸Q熱器、一號(hào)合成氣換熱器、膨脹機(jī)的一端依次通過(guò)管道連接，膨脹機(jī)的另一端、二號(hào)合成氣換熱器、一號(hào)合成氣換熱器、高壓氮?dú)鈸Q熱器、增壓機(jī)、冷卻器、高壓氮?dú)庠匆来瓮ㄟ^(guò)管道連接。本實(shí)用新型可解決在中低壓條件下，不補(bǔ)充液氮可使裝置正常運(yùn)行的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)C10K1/16GK202107678SQ20112020957
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者茍文廣 申請(qǐng)人:杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司