[發明專利]一種氮循環制冷合成氣深冷分離裝置及系統

在審

• 申請號: 202210040815.7
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114353433A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 孫彥澤;蔣曉偉;董永強;劉莎;常涵彧;樊義龍;肖超;黃金庫;卞潮淵
• 申請（專利權）人: 北京石油化工工程有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 臧微微;韓嫚嫚

1.一種氮循環制冷合成氣深冷分離裝置，用于分離合成氣中的H₂、CH₄和CO，其特征在于，所述深冷分離裝置用于設置在冷箱內，所述冷箱內設有用于為所述深冷分離裝置提供冷熱交換的主換熱器，所述深冷分離裝置包括：

第一分離罐，用于將所述合成氣分離為富H₂氣體和液相流體；

閃蒸塔，與所述第一分離罐連接，用于脫除所述液相流體中的H₂，得到脫氫液相流體；

第一分離塔，與所述閃蒸塔連接，用于將所述脫氫液相流體分離為粗CO氣體和液相純CH₄；

第二分離塔，與所述第一分離塔連接，用于分離所述CO氣體中的N₂，得到液相純CO；

用于提供冷量的氮循環制冷系統，與所述主換熱器、所述閃蒸塔、所述第一分離塔和所述第二分離塔連接，所述氮循環制冷系統包括用于補充冷量的透平膨脹機。

2.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有供所述合成氣進入的第一通道，所述第一通道具有熱端、中端和冷端；

所述第一分離塔內的塔底設有第一再沸器；

所述第一通道的熱端、所述第一再沸器、所述第一通道的冷端依次連通構成第一合成氣流通通路；

所述第一通道的熱端、所述第一通道的中端、所述第一通道的冷端依次連通構成第二合成氣流通通路；

所述第一通道的冷端與所述第一分離罐連通，以供所述合成氣進入所述第一分離罐內進行氣液分離。

3.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述閃蒸塔的塔底與所述第一分離塔直接連通，以供所述脫氫液相流體進入所述第一分離塔；或者，

所述主換熱器具有第二通道，所述閃蒸塔的塔底、一第一節流閥和所述第一分離塔的中上部依次連通，以供所述脫氫液相流體的一部分進入所述第一分離塔的中上部，并且，所述閃蒸塔的塔底、一第二節流閥、所述第二通道、所述第一分離塔的中下部依次連通，以供所述脫氫液相流體的另一部分經所述第二通道復熱后進入所述第一分離塔的中下部。

4.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第四通道，所述第四通道與所述第一分離罐的罐頂連通，以供所述第一分離罐分離出的富H₂氣體經所述第四通道復熱后排出。

5.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第五通道，所述第五通道與所述閃蒸塔的塔頂連通，以供所述閃蒸塔分離出的富H2氣體或OXO氣體經所述第五通道復熱后排出。

6.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第六通道，所述第六通道與所述第一分離塔的塔底連通，以供所述第一分離塔分離出的液相純CH₄經所述第六通道冷卻或復熱后排出。

7.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第七通道，所述第七通道與所述第二分離塔的塔頂連通，以供所述第二分離塔分離出的N₂經所述第七通道復熱后排出。

8.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第八通道，所述第八通道與所述第二分離塔的塔底連通，以供所述第二分離塔分離出的液相純CO經所述第八通道復熱后排出。

9.如權利要求1所述的深冷分離裝置，其特征在于，

所述主換熱器具有第三通道和第九通道；

所述氮循環制冷系統還包括：

氮氣壓縮機，與所述第九通道連接；

第一冷卻器，其入口與所述氮氣壓縮機連接，其出口與所述第三通道連接，所述氮氣壓縮機、所述第一冷卻器、所述第三通道、所述透平膨脹機、所述第九通道和所述氮氣壓縮機依次連通構成冷量補充氮循環通路。