[發明專利]液氮洗外排液氮冷量的回收設備及方法

有效

• 申請號: 201210080972.7
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102602887A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 毛金平;許令奇;王軍
• 申請（專利權）人: 安徽淮化股份有限公司
• 主分類號: C01B3/52
• 分類號: C01B3/52
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

技術領域

本發明涉及一種化學領域通用的冷量回收方法及設備，特別是涉及一種液氮洗外排液氮冷量的回收方法及設備。

背景技術

當前大型煤化工行業制合成氨工藝流程基本都用到低溫甲醇洗、分子篩、液氮洗工藝。低溫甲醇洗是指利用-64℃左右貧甲醇溶液吸收工藝氣中含有的CO₂、H₂S等酸性雜質氣的工藝。液氮洗是指把常溫氮氣制成液氮并利用-192℃左右的液氮除去工藝氣中微量惰性氣體的工藝，如CO、CH₄、Ar等，液氮洗一般安排在低溫甲醇洗的下游進行。雖然低溫甲醇洗工藝對雜質氣體的凈化度很高，經過低溫甲醇洗的工藝氣中CO₂等雜質氣體含量低于20ppm，但在高負荷、長周期運行的系統中這些雜質氣體對液氮洗的傷害仍然是致命的，因為CO₂等雜質氣體在-140℃左右完全凝結成固體堵塞管道，因此在低溫甲醇洗和液氮洗中間加分子篩，對CO₂等雜質氣體進一步吸收。

分子篩是在-64℃左右用于吸收極低含量的CO₂等雜質氣體的，如圖1所示，分子篩的工作步驟如下：1、吸附，操作壓力5.31Mpa；2、切換：從吸附狀態切換到再生狀態；3、泄壓：從操作壓力5.31Mpa減到0.45Mpa，泄壓氣放入火炬；4、預熱：用0.45Mpa、常溫氮氣將分子篩從操作溫度-64℃預熱至常溫；5、加熱，常溫氮氣在換熱器內被加熱到220℃以后，再用此氮氣將分子篩加熱到200℃進行再生，6、預冷卻，用常溫氮氣將吸附器由200℃冷卻至常溫；7、充壓，用工藝氣將分子篩吸附器從0.45MPaG加壓到操作壓力5.31MPaG；8、冷卻，用流量很低的工藝氣將分子篩吸附器從常溫冷卻到-64℃，待吸附。以上步驟循環進行。再生分子篩是通過加熱分子篩來除去被吸附的物質以達到循環利用。現有分子篩運行是兩臺分子篩并聯的，當第一分子篩進行吸附時，第二分子篩進行再生，待第二分子篩再生好，并已經做好吸附準備后，切換至第二分子篩進行吸附，第一分子篩進行再生。

如圖1所示，在現有技術中，冷卻分子篩是通過分子篩與來自甲醇洗的工藝氣換熱進行的，該工藝氣溫度最低為-64℃，僅能通過第十八閥門818’或第十九閥門819’進入第一分子篩4’或第二分子篩5’，由于這部分用于冷卻分子篩的工藝氣最后要通過第七或八閥門87’、88’進入液氮洗工序且相當于該股工藝氣不進行分子篩吸附，因此其流量要維持在較低水平，當第十八閥門818’或第十九閥門819’全打開時流量不超過200m³/h，否則這些沒經過分子篩吸附的工藝氣中含有的CO₂等雜質氣體，可能導致在液氮洗中完全凝結成固體堵塞管道。

現有的液氮洗工藝在理論設計時是不考慮外排生成的液氮的，因為理論上系統內的氮氣絕大部分液化為液氮，小部分為氣態氮，總氮量完全被系統所利用。但在實際生產過程中，為了穩定系統操作，使冷箱內冷量過剩，控制出口工藝氣指標氮氣用量遠大于設計用量，所以氮洗塔中生成的液氮液位高，如果維持正常生產就需要外排塔底液氮。現有技術中，液氮放空前需要經過復熱，這樣不僅浪費了液氮本身的冷量，還需要另外投入人力、物力對液氮進行復熱從而形成較大的浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種降低能耗的液氮洗外排液氮冷量的回收設備及方法。