制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及气体低温分离领域，特别涉及一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，该系统主要包括原料气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机及混合冷剂压缩机；所述的低温液化分离单元包括主换热器、洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔及脱氮塔，所述的脱氢塔塔底设有第一蒸发器，所述的脱甲烷塔塔底设有第二蒸发器、塔顶设有第一冷凝器，所述的脱氮塔塔底设有第三蒸发器、塔顶设有第二冷凝器，本实用新型专利技术通过该四塔流程得到高纯度的富H2和CO产品的同时，可以得到高纯度液态甲烷，装置对原料气的适应能力强，降低了装置对原料气杂质的要求，根据CO产品气的压力，从CO压缩机的末级或中间级抽出一部分CO循环作为精馏塔的冷源和热源，取消了氮气压缩机和膨胀机，设备较少，投资小。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体低温分离领域，特别涉及一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统。
技术介绍
CO和H2是化工过程的重要合成原料，被广泛用于一系列有机化工产品和中间体的合成，而CO和H2的制取一般以煤、天然气或油为原料，经过一定的方法变换得到，在制取过程中除产生有效组分CO和H2 外，还产生一定量的CH4，N2、CO2等杂质以混合物的形式存在，化工合成过程通常需要高纯度的CO，这就需要合适的方法将其混合物分离提纯。CO和H2的分离方法主要有变压吸附法、膜分离法和低温精馏分离法。膜分离方法由于高效选择性膜的价格高，应用较少。变压吸附法通常用于小型装置，操作灵活可靠，但是随着化工领域大型化的发展，变压吸附在处理大规模气体负荷时，设备多、占地面积大且运行成本高。低温分离法是利用组分之间物性的差异，通过低温精馏的方法进行分离提纯，常用于大型化工领域的CO和H2混合气体分离提纯。液态甲烷是一种清洁、高效的能源，并且热值高便于运输，中国所公开的CO和H2低温分离提纯方法中，只是考虑CO和H2进行分离提纯，在氮气、甲烷含量较高的情况下，甲烷随其它杂质一起排放作为燃料，甲烷的价值没有得到合理利用，而申请号为201510014562.6、名称为一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法和装置的中国专利在杂质含量较复杂的情况下，采用多塔分离，但是需要增加氮气循环压缩和膨胀机，流程复杂，机器较多，能耗高，并且没有提出对甲烷的合理利用。近年来LNG的市场较好，在CO和H2分离的同时可以生产经济价值较高的液态甲烷，增加产品的附加值，从而提高装置的整体经济效益。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，当原料气中的杂质氮气、甲烷含量较高时，提供一种高效节能的制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，本技术在生产高纯一氧化碳和富氢气的同时，可以得到经济价值高的液态甲烷。本技术的技术方案是这样实现的：一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，该系统主要包括原料气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机及混合冷剂压缩机；所述的低温液化分离单元包括主换热器、洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔及脱氮塔，所述的脱氢塔塔底设有第一蒸发器，所述脱甲烷塔的塔底设有第二蒸发器、塔顶设有第一冷凝器，所述的脱氮塔塔底设有第三蒸发器、塔顶设有第二冷凝器；所述净化单元的入口连通送气的第一管道，所述净化单元出口通过第二管道与主换热器相连通；所述洗甲烷塔的下部入口通过第三管道与所述主换热器相连通，所述洗甲烷塔的顶部气相出口通过第四管道与主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出富氢气的第五管道，所述洗甲烷塔的底部液相出口通过第六管道连通第一节流阀；所述第一节流阀通过第七管道连通主换热器，所述主换热器通过第八管道与所述脱氢塔的中部入口相连通，所述第一节流阀通过第九管道与所述脱氢塔的上部入口相连通；所述脱氢塔顶部气相出口通过第十管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出闪蒸汽的第十一管道；所述脱氢塔的底部液相出口通过第十二管道与第二节流阀相连通，所述第二节流阀通过第十三管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十四管道与所述脱甲烷塔下部入口相连通，所述第二节流阀通过第十五管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十六管道与所述脱甲烷塔中部入口相连通；所述脱甲烷塔底部液相出口通过第十七管道与所述主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出液态甲烷的第十八管道；所述脱甲烷塔的顶部气相出口通过第十九管道与第二十六管道相连通，所述脱甲烷塔的上部气相出口通过第二十管道与脱氮塔中部入口相连通，所述脱甲烷塔的顶部第一冷凝器出口通过第二十一管道经过第三节流阀与所述脱氮塔顶部第二冷凝器的入口相连通；所述脱氮塔的底部液相出口连通第二十二管道，第二十二管道上设置第四节流阀，所述第四节流阀通过第二十三管道与所述脱氮塔的顶部第二冷凝器入口连通，所述脱氮塔的上部气相出口通过第二十四管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出废气的第二十五管道；所述脱氮塔的顶部气相出口通过第二十六管道与所述主换热器连通，所述主换热器通过第二十七管道与所述的CO产口压缩机入口相连通。所述CO产品压缩机通过第二十八管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第二十九管道与所述脱氢塔塔底第一蒸发器入口相连通，第二十九管道与第三十管道相通，所述脱甲烷塔塔底第二蒸发器的入口连通第三十管道，出口连通第三十一管道，第三十一管道与第三十二管道相连通，所述第一蒸发器出口通过第三十二管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第三十三管道与所述洗甲烷塔上部入口相连通；所述第一冷凝器入口连通第三十四管道，第三十四管道分别连通第三十三管道和第三十五管道，第三十五管道与所述主换热器连通，所述主换热器通过第三十六管道与所述CO产品压缩机中部入口相连通，所述CO产品压缩机中部出口通过第三十七管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第三十八管道与所述脱氮塔底部第三蒸发器入口相连通，所述第三蒸发器出口通过第三十九管道与第五节流阀相连通，所述第五节流阀与第二十三管道相连通，所述CO产品压缩机出口连通第四十五管道。所述的混合冷剂压缩机的气相出口通过第四十管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第四十一管道经第六节流阀与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第四十二管道与混合冷剂压缩机入口相连通；所述混合冷剂压缩机液相出口通过第四十三管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第四十四管道经第七节流阀与所述主换热器相连通。所述主换热器、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器、所述第三蒸发器、所述第一冷凝器及所述第二冷凝器均为真空钎焊板翅式换热器，所述洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔、脱氮塔均为规整填料塔或填料与浮阀组合式精馏塔。所述CO产品压缩机出口压力为：0.5 MPa ~3.5MPa；所述CO产品压缩机用于循环部分抽出压力为：0.5MPa~3.5MPa。所述净化单元入口压力为：3.0MPa~6.0MPa，甲烷含量体积分数为0.5%~10%，氮气含量体积分数为4%~8%；所述的脱氢塔压力为0.9MPa~2.5MPa；所述的脱甲烷塔和脱氮塔压力为0.2MPa ~0.6MPa。混合冷剂采用氮气、甲烷、乙烯、丙烷和异戊烷按一定的比例混合而成。一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的方法，该方法如下：高氮气、甲烷含量的原料经过第一管道进入净化单元，通过净化单元内的吸附剂吸附后将原料气中的微量CO2和水脱除，脱除杂质后的原料气通过第二管道进入主换热器冷却至一定温度，冷却后通过第三管道进入所述的洗甲烷塔将原料中的甲烷洗涤出来，在洗甲烷塔顶部气相出口得到富氢气，富氢气通过第四管道进入主换热器回收冷量并复热，富氢气复热后通过第五管道送出，在洗甲烷塔底部液相出口得到甲烷浓缩后的原料通过第六管道经第一节流阀节流，节流后分成两部分，一部分通过第七管道进入主换热器复热，复热后经第八管道进入脱氢塔中部，另一部分通过第九管道直接接入脱氢塔上部入口，在脱氢塔内进行精馏分离，在脱氢塔顶部气相出口得到闪蒸汽，闪蒸气通过第十管道进入主换热器回收冷量并复热，闪蒸气复热后通过第十一管道送出，在脱氢塔底部液相出口得到进一步浓缩后的原料通过第十二管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，其特征在于：该系统主要包括原料气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机及混合冷剂压缩机；所述的低温液化分离单元包括主换热器、洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔及脱氮塔，所述的脱氢塔塔底设有第一蒸发器，所述脱甲烷塔的塔底设有第二蒸发器、塔顶设有第一冷凝器，所述的脱氮塔塔底设有第三蒸发器、塔顶设有第二冷凝器；所述净化单元的入口连通送气的第一管道，所述净化单元出口通过第二管道与主换热器相连通；所述洗甲烷塔的下部入口通过第三管道与所述主换热器相连通，所述洗甲烷塔的顶部气相出口通过第四管道与主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出富氢气的第五管道，所述洗甲烷塔的底部液相出口通过第六管道连通第一节流阀；所述第一节流阀通过第七管道连通主换热器，所述主换热器通过第八管道与所述脱氢塔的中部入口相连通，所述第一节流阀通过第九管道与所述脱氢塔的上部入口相连通；所述脱氢塔顶部气相出口通过第十管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出闪蒸汽的第十一管道；所述脱氢塔的底部液相出口通过第十二管道与第二节流阀相连通，所述第二节流阀通过第十三管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十四管道与所述脱甲烷塔下部入口相连通，所述第二节流阀通过第十五管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十六管道与所述脱甲烷塔中部入口相连通；所述脱甲烷塔底部液相出口通过第十七管道与所述主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出液态甲烷的第十八管道；所述脱甲烷塔的顶部气相出口通过第十九管道与第二十六管道相连通，所述脱甲烷塔的上部气相出口通过第二十管道与脱氮塔中部入口相连通，所述脱甲烷塔的顶部第一冷凝器出口通过第二十一管道经过第三节流阀与所述脱氮塔顶部第二冷凝器的入口相连通；所述脱氮塔的底部液相出口连通第二十二管道，第二十二管道上设置第四节流阀，所述第四节流阀通过第二十三管道与所述脱氮塔的顶部第二冷凝器入口连通，所述脱氮塔的上部气相出口通过第二十四管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出废气的第二十五管道；所述脱氮塔的顶部气相出口通过第二十六管道与所述主换热器连通，所述主换热器通过第二十七管道与所述的CO产口压缩机入口相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，其特征在于：该系统主要包括原料气净化单元、低温液化分离单元、CO产品压缩机及混合冷剂压缩机；所述的低温液化分离单元包括主换热器、洗甲烷塔、脱氢塔、脱甲烷塔及脱氮塔，所述的脱氢塔塔底设有第一蒸发器，所述脱甲烷塔的塔底设有第二蒸发器、塔顶设有第一冷凝器，所述的脱氮塔塔底设有第三蒸发器、塔顶设有第二冷凝器；所述净化单元的入口连通送气的第一管道，所述净化单元出口通过第二管道与主换热器相连通；所述洗甲烷塔的下部入口通过第三管道与所述主换热器相连通，所述洗甲烷塔的顶部气相出口通过第四管道与主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出富氢气的第五管道，所述洗甲烷塔的底部液相出口通过第六管道连通第一节流阀；所述第一节流阀通过第七管道连通主换热器，所述主换热器通过第八管道与所述脱氢塔的中部入口相连通，所述第一节流阀通过第九管道与所述脱氢塔的上部入口相连通；所述脱氢塔顶部气相出口通过第十管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出闪蒸汽的第十一管道；所述脱氢塔的底部液相出口通过第十二管道与第二节流阀相连通，所述第二节流阀通过第十三管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十四管道与所述脱甲烷塔下部入口相连通，所述第二节流阀通过第十五管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第十六管道与所述脱甲烷塔中部入口相连通；所述脱甲烷塔底部液相出口通过第十七管道与所述主换热器相连通，所述主换热器热端连通送出液态甲烷的第十八管道；所述脱甲烷塔的顶部气相出口通过第十九管道与第二十六管道相连通，所述脱甲烷塔的上部气相出口通过第二十管道与脱氮塔中部入口相连通，所述脱甲烷塔的顶部第一冷凝器出口通过第二十一管道经过第三节流阀与所述脱氮塔顶部第二冷凝器的入口相连通；所述脱氮塔的底部液相出口连通第二十二管道，第二十二管道上设置第四节流阀，所述第四节流阀通过第二十三管道与所述脱氮塔的顶部第二冷凝器入口连通，所述脱氮塔的上部气相出口通过第二十四管道与所述主换热器连通，所述主换热器热端连通送出废气的第二十五管道；所述脱氮塔的顶部气相出口通过第二十六管道与所述主换热器连通，所述主换热器通过第二十七管道与所述的CO产口压缩机入口相连通。2.根据权利要求1所述的一种制取高纯一氧化碳和富氢气联产液态甲烷的系统，其特征在于：所述CO产品压缩机通过第二十八管道与所述主换热器相连通，所述主换热器通过第二十九管道与所述脱氢塔塔底第...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦向攀，魏明明，苏建龙，杨文娟，郑树亮，张苏宁，骞绍显，张成，
申请(专利权)人：开封空分集团有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41