[發(fā)明專利]氮循環(huán)制冷的深冷分離一氧化碳氣體的裝置和工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810972093.2
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN108826831B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章有虎;茍文廣;陳環(huán)琴;韋小雄
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州中泰深冷技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種氮循環(huán)制冷的深冷分離一氧化碳氣體的裝置和工藝，屬于深冷設(shè)備領(lǐng)域。該裝置主要包括氮氣壓縮機系統(tǒng)和冷箱分離單元。氮氣壓縮機系統(tǒng)采用三級壓縮機，用于為整個冷箱分離單元提供冷量。而冷箱分離單元中主體為冷箱，冷箱中設(shè)有板翅式換熱器、脫甲烷塔冷凝器、脫甲烷塔再沸器、氣液分離罐、富氫氣閃蒸罐、汽提塔、脫氮塔和脫甲烷塔。本發(fā)明的深冷分離裝置可以從分子篩吸附系統(tǒng)凈化后的原料氣中提取出CO產(chǎn)品氣、燃料氣、閃蒸汽和富氫氣，從而實現(xiàn)組分的高效分離。本發(fā)明采用單獨的循環(huán)氮氣制冷系統(tǒng)，為整個裝置提供冷量。整個裝置中，根據(jù)換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化情況，進壓縮機的氮氣壓力可以分為兩個或三個等級，從而節(jié)約深冷分離的能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深冷設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種氮循環(huán)制冷的深冷分離一氧化碳氣體的裝置和工藝。

背景技術(shù)

一氧化碳(CO)和氫氣(H₂)是重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛用于羰基合成等化工過程，例如甲醇羰基化制醋酸、醋酐、甲酸、草酸和二甲基甲酰胺等，以及光氣合成、生產(chǎn)聚碳酸酯、聚氨酯、合成金屬羰基化合物等。目前CO和H₂分離主要有深冷法、吸收法和變壓吸附法等。其中的深冷分離方法適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，能夠有效的獲得高純度的CO，分離效果十分理想。深冷分離法的核心是利用混合氣體中各組分沸點的差異，在精餾塔中來實現(xiàn)氣體混合物的分離。中國專利(公開號CN1860338A)記載了一種分離含有CO、H₂和N₂的工藝方法。該方法存在的缺陷是：其分離CO和H₂的流程比較復雜，而且能耗較高。而申請?zhí)枮镃N201120212483.3的實用新型專利也公開了一種深冷分離一氧化碳和氫氣的裝置，申請?zhí)枮镃N200780047765.9的發(fā)明專利公開了一種通過低溫蒸餾分離至少包含氫、氮和一氧化碳的混合物的方法和設(shè)備，申請?zhí)枮镃N200480030835.6的發(fā)明專利公開了一種低溫蒸餾生產(chǎn)一氧化碳和/或氫和/或氫和一氧化碳混合物的方法和設(shè)備，但這些設(shè)備在使用過程中也或多或少存在工藝、能耗上的缺陷，有待于進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種氮循環(huán)制冷的深冷分離一氧化碳氣體的裝置和工藝。

本發(fā)明所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種氮循環(huán)制冷的深冷分離一氧化碳氣體的裝置，其包括冷箱和氮氣壓縮機；所述冷箱中設(shè)有第一主換熱器、第二主換熱器、過冷器、汽提塔再沸器、脫氮塔再沸器、脫甲烷塔冷凝器、脫甲烷塔再沸器、氣液分離罐、富氫氣閃蒸罐、汽提塔、脫氮塔和脫甲烷塔；

凈化后原料氣輸入口通過管道進入冷箱，然后依次流經(jīng)第一主換熱器、汽提塔再沸器、脫氮塔再沸器、第二主換熱器、過冷器后進入富氫氣閃蒸罐，富氫氣閃蒸罐罐頂富氫氣出口通過管道依次流經(jīng)過冷器、第二主換熱器、第一主換熱器后出冷箱并通至界區(qū)；富氫氣閃蒸罐罐底的液體出口管道分為兩條支路，一條支路經(jīng)過過冷器進入汽提塔中部，另一條支路進入汽提塔頂部；汽提塔塔頂?shù)拈W蒸氣出口通過管道依次流經(jīng)過冷器、第二主換熱器、第一主換熱器后出冷箱并通至界區(qū)；汽提塔底部部分液體通過管道進入汽提塔再沸器換熱蒸發(fā)后重新輸入汽提塔下部，汽提塔塔底的液體出口通過管道連接脫氮塔中部；

脫氮塔底部部分液體通過管道進入脫氮塔再沸器換熱蒸發(fā)后重新輸入脫氮塔下部，脫氮塔塔頂氣體出口通過管道連接脫氮塔頂冷凝器，脫氮塔底部的液體出口通過管道連接至脫氮塔頂冷凝器，而液體在脫氮塔頂冷凝器中蒸發(fā)后通過管道輸入脫甲烷塔中部；

脫甲烷塔底部部分液體通過管道進入脫甲烷塔再沸器換熱蒸發(fā)后重新輸入脫甲烷塔再沸器下部；脫甲烷塔塔頂?shù)腃O氣體出口依次通過第二主換熱器、第一主換熱器后出冷箱并通至界區(qū)；脫甲烷塔塔底的富甲烷液出口與脫氮塔頂冷凝器冷凝后的富氮氣出口通過管道匯合后，依次經(jīng)過第二主換熱器、第一主換熱器后出冷箱并通至界區(qū)；