焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置及制作方法。焦?fàn)t煤氣又稱煉焦煤氣，其主要成分為含量55%左右的氫氣、含量約25%左右的甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氮氣（N2）的含量約20%。由于我國甲醇產(chǎn)能過剩，目前用焦?fàn)t煤氣制取LNG聯(lián)產(chǎn)乙二醇及合成氨的方法漸成主流。常規(guī)方法是冷箱內(nèi)原料氣制取LNG后，富氫氣在冷箱外與氮氣按照一定比例配成合成氣作為合成氨原料。本發(fā)明組成包括:PSA脫氫裝置（1），所述的PSA脫氫裝置（1）與分子篩脫碳裝置（5），所述的分子篩脫碳裝置（5）與冷箱（3）相連，所述的冷箱（3）外部安裝有氮氣循環(huán)壓縮機。本發(fā)明用于焦?fàn)t氣制取一氧化碳。
【專利說明】焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置及制作方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置及制作方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
焦?fàn)t煤氣又稱煉焦煤氣，其主要成分為含量55%左右的氫氣、含量約25%左右的甲燒(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)和氮氣(N2)的含量約20%。由于焦?fàn)t氣富含氫氣、甲烷與一氧化碳，焦?fàn)t氣綜合利用有二種方法，其一是:可通過甲烷化反應(yīng)來提高熱值，使絕大部分一氧化碳、二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，可以得到甲烷體積分?jǐn)?shù)40-50%以上的合成天然氣，再經(jīng)液化得到液化天然氣(LNG)，再將多余氫氣配以氮氣生產(chǎn)合成氨；其二是:將焦?fàn)t煤氣中甲烷提取后，聯(lián)產(chǎn)一氧化碳?xì)怏w，再將氫氣與一氧化碳合成甲醇，或利用一氧化碳生產(chǎn)乙二醇。由于我國甲醇產(chǎn)能過剩，目前用焦?fàn)t煤氣制取LNG聯(lián)產(chǎn)乙二醇及合成氨的方法漸成主流。常規(guī)方法是冷箱內(nèi)原料氣制取LNG后，富氫氣在冷箱外與氮氣按照一定比例配成合成氣作為合成氨原料?，F(xiàn)有的從焦?fàn)t氣中提取一氧化碳的方法是采用變壓吸附裝置提取一氧化碳，該方案出口壓力波動明顯，系統(tǒng)收率低，裝置運行穩(wěn)定性差導(dǎo)致開工率低，運行成本高。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置及制作方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，其組成包括:PSA脫氫裝置，所述的PSA脫氫裝置與分子篩脫碳裝置，所述的分子篩脫碳裝置與冷箱相連，所述的冷箱外部安裝有氮氣循環(huán)壓縮機。`
[0005]所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，所述的分子冷箱內(nèi)部安裝有主換熱器、脫氫精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫甲烷塔回流液分離罐、過冷器A、過冷器B、脫氮精餾塔、脫氮塔回流液分離罐、脫氮精餾塔、脫甲烷精餾塔、脫甲烷回流液分離罐、脫甲烷塔頂冷凝器，所述的冷箱外部安裝有增壓機、I級循環(huán)氮壓機、2級循環(huán)氮壓機、膨脹機。
[0006]所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，所述的PSA脫氫裝置與分子篩脫碳裝置之間通過原料氣增壓機連接。
[0007]所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，其制作過程為:所述的PSA制氫裝置接受原料氣，將所含氫氣的大部分提出，提出的氫氣引出界外；經(jīng)過PSA脫氫裝置的解析氣由原料氣壓縮機增壓后進(jìn)入分子篩脫碳裝置，之后進(jìn)入冷箱。
[0008]所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，所述的解析氣經(jīng)增壓機壓縮后進(jìn)入脫碳裝置，所述的原料氣含有少量的二氧化碳是酸性氣體，經(jīng)過PSA制氫裝置后解析氣中二氧化碳會進(jìn)一步濃縮，所述的原料氣首先經(jīng)過脫碳裝置將所含的二氧化碳脫除，脫碳裝置采用分子篩吸附法脫除碳裝置；凈化氣進(jìn)入冷箱首先經(jīng)換熱器降溫后送入脫氫精餾塔進(jìn)行精餾，從脫氫精餾塔上部抽出的富氫氣經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機膨脹制冷，將能量回收并為裝置提供冷量后與從脫氮精餾塔頂部抽出的富氮氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機增壓機增壓，作為分子篩脫碳裝置的再生氣；從脫氫精餾塔下部抽出的液體經(jīng)過冷器過冷后送入脫氮精餾塔精餾，從脫氮精餾塔中部抽出氣相部分，送入脫甲烷精餾塔進(jìn)行精餾，從脫甲烷精餾塔下部抽出液相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后作為富甲烷氣送出界外；從脫甲烷精餾塔頂部抽出氣相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入一氧化碳增壓機增壓后作為產(chǎn)品送出界外；冷箱中的氮循環(huán)裝置是閉式循環(huán)，是裝置冷量的主要提供者；氮氣經(jīng)I級循環(huán)氮壓機增壓后一部分直接進(jìn)入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫氮精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后經(jīng)過過冷器B過冷，分別經(jīng)節(jié)流液化后送入脫氮塔頂冷凝器和脫氫塔頂冷凝器，經(jīng)換熱汽化后與從脫甲烷塔頂冷凝器抽出的汽化氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入I級循環(huán)氮壓機增壓；從I級循環(huán)氮壓機增壓后的另一股氮氣，在經(jīng)過2級循環(huán)氮壓機增壓后送入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫甲烷精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后，經(jīng)節(jié)流液化后送入脫甲烷塔頂冷凝器。
[0009]有益效果:
1.本發(fā)明提取的產(chǎn)品氣收率高，壓力穩(wěn)定可滿足下游工序穩(wěn)產(chǎn)要求。
[0010]2.本發(fā)明中使用的裝置可靠性好連續(xù)運行時間長，安全性好。
[0011]3.本發(fā)明提供的方法節(jié)能減排，具有可觀的社會效率及經(jīng)濟效率。
[0012]4.本發(fā)明提供了一種新的利用焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置。
[0013]5.本發(fā)明通過PSA脫氫裝置進(jìn)行脫氫，通過原料氣增壓機進(jìn)行增壓，通過冷箱進(jìn)行冷卻，通過分子篩脫碳裝置進(jìn)行脫碳處理，完成整個工作循環(huán)。
[0014]6.本發(fā)明的制取過程中能耗低，出口壓力穩(wěn)定，系統(tǒng)收率高。
[0015] 【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為PSA脫氫裝置，2為原料氣增壓機，3為冷箱，4為膨脹機，5為分子篩脫碳裝置。
[0016]附圖2是本發(fā)明的工藝流程圖。圖中，6為脫氫流程，7為冷卻流程，8為脫碳流程。
[0017]附圖3是附圖2中脫氫流程的工藝流程圖。
[0018]附圖4是附圖2中脫碳流程的工藝流程圖。
[0019]附圖5是附圖2中冷箱流程的工藝流程圖。
[0020]【具體實施方式】:
實施例1:
一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，其組成包括:PSA脫氫裝置1，所述的PSA脫氫裝置I與分子篩脫碳裝置5，所述的分子篩脫碳裝置5與冷箱3相連，所述的冷箱3外部安裝有氮氣循環(huán)壓縮機。
[0021]實施例2:
根據(jù)實施例1所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，所述的分子冷箱3內(nèi)部安裝有主換熱器、脫氫精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫甲烷塔回流液分離罐、過冷器A、過冷器B、脫氮精餾塔、脫氮塔回流液分離罐、脫氮精餾塔、脫甲烷精餾塔、脫甲烷回流液分離罐、脫甲烷塔頂冷凝器，所述的冷箱外部安裝有增壓機、I級循環(huán)氮壓機、2級循環(huán)氮壓機、膨脹機4。
[0022]實施例3:
根據(jù)實施例1所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，所述的PSA脫氫裝置I與分子篩脫碳裝置5之間通過原料氣增壓機2連接。[0023]實施例4:
一種實施例1-3之一所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，其制作過程為:所述的PSA制氫裝置I接受原料氣，將所含氫氣的大部分提出，提出的氫氣引出界外；經(jīng)過PSA脫氫裝置I的解析氣由原料氣壓縮機2增壓后進(jìn)入分子篩脫碳裝置5，之后進(jìn)入冷箱3。[0024]實施例5:
根據(jù)實施例1或4所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，所述的解析氣經(jīng)增壓機壓縮后進(jìn)入脫碳裝置，所述的原料氣含有少量的二氧化碳是酸性氣體，經(jīng)過PSA制氫裝置后解析氣中二氧化碳會進(jìn)一步濃縮，所述的原料氣首先經(jīng)過脫碳裝置將所含的二氧化碳脫除，脫碳裝置采用分子篩吸附法脫除碳裝置；凈化氣進(jìn)入冷箱首先經(jīng)換熱器降溫后送入脫氫精餾塔進(jìn)行精餾，從脫氫精餾塔上部抽出的富氫氣經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機膨脹制冷，將能量回收并為裝置提供冷量后與從脫氮精餾塔頂部抽出的富氮氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機增壓機增壓，作為分子篩脫碳裝置的再生氣；從脫氫精餾塔下部抽出的液體經(jīng)過冷器過冷后送入脫氮精餾塔精餾，從脫氮精餾塔中部抽出氣相部分，送入脫甲烷精餾塔進(jìn)行精餾，從脫甲烷精餾塔下部抽出液相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后作為富甲烷氣送出界外；從脫甲烷精餾塔頂部抽出氣相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入一氧化碳增壓機增壓后作為產(chǎn)品送出界外；冷箱中的氮循環(huán)裝置是閉式循環(huán)，是裝置冷量的主要提供者；氮氣經(jīng)I級循環(huán)氮壓機增壓后一部分直接進(jìn)入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫氮精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后經(jīng)過過冷器B過冷，分別經(jīng)節(jié)流液化后送入脫氮塔頂冷凝器和脫氫塔頂冷凝器，經(jīng)換熱汽化后與從脫甲烷塔頂冷凝器抽出的汽化氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入I級循環(huán)氮壓機增壓；從I級循環(huán)氮壓機增壓后的另一股氮氣，在經(jīng)過2級循環(huán)氮壓機增壓后送入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫甲烷精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后，經(jīng)節(jié)流液化后送入脫甲烷塔頂冷凝器。
[0025]實施例6:
根據(jù)上述實施例所述的所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，原料氣進(jìn)入PSA制氫系統(tǒng),將所含氫氣的大部分提出，提出的氫氣引出界外。經(jīng)過PSA脫氫系統(tǒng)的解析氣由原料氣壓縮機增壓后進(jìn)入分子篩脫碳系統(tǒng)，之后進(jìn)入冷箱。采用PSA系統(tǒng)對原料氣進(jìn)行粗脫相對于全部采用低溫深冷法可有效降低系統(tǒng)能耗。解析氣經(jīng)增壓機壓縮后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)。
[0026]原料氣含有少量的C02是酸性氣體，經(jīng)過PSA制氫系統(tǒng)后解析氣中二氧化碳會進(jìn)一步濃縮，它的存在會造成金屬腐蝕并污染環(huán)境。此外，C02會在低溫系統(tǒng)中變?yōu)楣腆w，造成系統(tǒng)堵塞，所以必須清除。本方案中原料氣首先經(jīng)過脫碳系統(tǒng)將所含的C02脫除，本裝置脫碳系統(tǒng)采用分子篩吸附法脫除C02系統(tǒng)。
[0027]凈化氣進(jìn)入冷箱首先經(jīng)換熱器降溫后送入脫氫精餾塔進(jìn)行精餾，從脫氫精餾塔上部抽出的富氫氣經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機膨脹制冷，將能量回收并為系統(tǒng)提供冷量后與從脫氮精餾塔頂部抽出的富氮氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機增壓機增壓，作為分子篩脫碳系統(tǒng)的再生氣。從脫氫精餾塔下部抽出的液體經(jīng)過冷器過冷后送入脫氮精餾塔精餾，從脫氮精餾塔中部抽出氣相部分，送入脫甲烷精餾塔進(jìn)行精餾，從脫甲烷精餾塔下部抽出液相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后作為富甲烷氣送出界外。從脫甲烷精餾塔頂部抽出氣相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入CO增壓機增壓后作為產(chǎn)品送出界外。冷箱中的氮循環(huán)系統(tǒng)是閉式循環(huán)，是系統(tǒng)冷量的主要提供者。氮氣經(jīng)I級循環(huán)氮壓機增壓后一部分直接進(jìn)入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫氮精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后經(jīng)過過冷器II過冷，分別經(jīng)節(jié)流液化后送入脫氮塔頂冷凝器和脫氫塔頂冷凝器，經(jīng)換熱汽化后與從脫甲烷塔頂冷凝器抽出的汽化氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入I級循環(huán)氮壓機增壓。從I級循環(huán)氮壓機增壓后的另一股氮氣，在經(jīng)過2級循環(huán)氮壓機增壓后送入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫甲烷精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后，經(jīng)節(jié)流液化后送入脫甲烷塔頂冷凝器。``
【權(quán)利要求】
1.一種焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，其組成包括:PSA脫氫裝置，其特征是:所述的PSA脫氫裝置與分子篩脫碳裝置相連，所述的分子篩脫碳裝置與冷箱相連，所述的冷箱外部安裝有氮氣循環(huán)壓縮機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，其特征是:所述的分子冷箱內(nèi)部安裝有主換熱器、脫氫精餾塔、脫氫塔頂冷凝器、脫甲烷塔回流液分離罐、過冷器A、過冷器B、脫氮精餾塔、脫氮塔回流液分離罐、脫氮精餾塔、脫甲烷精餾塔、脫甲烷回流液分離罐、脫甲烷塔頂冷凝器，所述的冷箱外部安裝有增壓機、I級循環(huán)氮壓機、2級循環(huán)氮壓機、膨脹機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置，其特征是:所述的PSA脫氫裝置與分子篩脫碳裝置之間通過原料氣增壓機連接。
4.一種權(quán)利要求1-3之一所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，其特征是:所述的PSA制氫裝置接受原料氣，將所含氫氣的大部分提出，提出的氫氣引出界外；經(jīng)過PSA脫氫裝置的解析氣由原料氣壓縮機增壓后進(jìn)入分子篩脫碳裝置，之后進(jìn)入冷箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焦?fàn)t煤氣制取一氧化碳的裝置進(jìn)行的制作方法，其特征是:所述的解析氣經(jīng)增壓機壓縮后進(jìn)入脫碳裝置，所述的原料氣含有少量的二氧化碳是酸性氣體，經(jīng)過PSA制氫裝置后解析氣中二氧化碳會進(jìn)一步濃縮，所述的原料氣首先經(jīng)過脫碳裝置將所含的二氧化碳脫除，脫碳裝置采用分子篩吸附法脫除碳裝置；凈化氣進(jìn)入冷箱首先經(jīng)換熱器降溫后送入脫氫精餾塔進(jìn)行精餾，從脫氫精餾塔上部抽出的富氫氣經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機膨脹制冷，將能量回收并為裝置提供冷量后與從脫氮精餾塔頂部抽出的富氮氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入膨脹機增壓機增壓，作為分子篩脫碳裝置的再生氣；從脫氫精餾塔下部抽出的液體經(jīng)過冷器過冷后送入脫氮精餾塔精餾，從脫氮精餾塔中部抽出氣相部分，送入脫甲烷精餾塔進(jìn)行精餾，從脫甲烷精餾塔下部抽出液相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后作為富甲烷氣送出界外；從脫甲烷精餾塔頂部抽出氣相部分，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入一氧化碳增壓機增壓后作為產(chǎn)品送出界外；冷箱中`的氮循環(huán)裝置是閉式循環(huán)，是裝置冷量的主要提供者；氮氣經(jīng)I級循環(huán)氮壓機增壓后一部分直接進(jìn)入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫氮精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后經(jīng)過過冷器B過冷，分別經(jīng)節(jié)流液化后送入脫氮塔頂冷凝器和脫氫塔頂冷凝器，經(jīng)換熱汽化后與從脫甲烷塔頂冷凝器抽出的汽化氣匯合后，經(jīng)換熱器復(fù)熱后送入I級循環(huán)氮壓機增壓；從I級循環(huán)氮壓機增壓后的另一股氮氣，在經(jīng)過2級循環(huán)氮壓機增壓后送入冷箱，經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)入脫甲烷精餾塔底部的再沸器，為精餾塔提供熱量并降溫后，經(jīng)節(jié)流液化后送入脫甲烷塔頂冷凝器。
【文檔編號】C01B31/18GK103496701SQ201310427309
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】趙德泉, 孟繁宇 申請人:遼寧哈深冷氣體液化設(shè)備有限公司