[发明专利]一种采用氮循环的CO深冷分离系统及其方法

说明书

本发明公开了一种采用氮循环的CO深冷分离系统，它包括主换热器、低温分离器、氢汽提塔、脱甲烷塔、脱氮塔、冷凝蒸发器和循环氮气压缩机，它还公开了一种采用氮循环的CO深冷分离方法，它具有换热、脱氢、脱甲烷、脱氮和氮气压缩制冷循环等工艺步骤。本发明的有益效果是：采用氮气循环压缩、制冷工艺，充分发挥氮压机的高效率和低投资；设置冷凝蒸发器将脱甲烷塔和脱氮塔巧妙地连成一体，大幅降低精馏功耗；通过提高精馏塔的操作压力或设置CO液体泵代替CO压缩机，以满足CO产品压力的要求；还可以缩短装置的启动和提纯时间、减少启动阶段的放空量；能耗低、启动快、投资省、排放少，符合节能降耗的大趋势，具有良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明涉及深冷气体分离领域，特别是一种采用氮循环的CO深冷分离系统及其方法。

背景技术

CO是重要的羰基合成原料气，由CO出发可以制取几乎所有的有机化学品。目前制取CO的合成气主要来自于煤加压气化或天然气/石脑油蒸汽转化，在煤气化制取的合成气中，除了含CO、氢气外，还含有少量的甲烷、氮气和氩气，鉴于生产乙二醇、醋酸和二甲基二酰胺等化工产品过程中对原料CO的纯度要求非常高（≥98.5%），因此需要将合成气中的氢气、甲烷、氮气和氩气等脱除。深冷分离技术工艺成熟，操作稳定、处理量大、产品纯度高、收率高，是目前CO分离的首选技术。

中国发明专利CN 100427862 C“通过低温蒸馏生产一氧化碳的方法和设备”和CN101823709 B“从含有一氧化碳的气体混合物中分离一氧化碳”均采用纯CO压缩、制冷循环，鉴于CO压缩机和膨胀机的效率较低、技术要求高，采用该种工艺的能耗和投资较大，同时装置启动、提纯的时间长，启动阶段的放空量大。

中国发明专利CN 104326472 B“一种氮循环工艺制取CO的系统及其方法”采用氮气压缩、制冷循环，脱甲烷塔和脱氮塔均采用常规的蒸发器和冷凝器，其中蒸发器采用氮气做热源、冷凝器采用液氮做冷源，该种工艺要求循环氮气的压力高、流量大，存在能耗偏高的缺点，同时CO产品气的压力偏低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用氮循环的CO深冷分离系统及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种采用氮循环的CO深冷分离系统，它包括主换热器、低温分离器、氢汽提塔、氢汽提塔塔底蒸发器、脱甲烷塔、脱氮塔、冷凝蒸发器、脱甲烷塔塔顶分离器、脱氮塔塔顶冷凝器、脱氮塔塔顶分离器和循环氮气压缩机；所述主换热器内设置有流道Ia、流道Ib、流道II、流道III、流道IV、流道V、流道VI、流道VII、流道VIII和流道IX；脱氮塔塔顶冷凝器内设置有流道I和流道II，氢汽提塔塔底蒸发器设置于氢汽提塔内且位于其底部，冷凝蒸发器连接于脱甲烷塔和脱氮塔之间，主换热器内流道VI的出口端与低温分离器的入口相连，低温分离器的气相出口与主换热器内流道IV的入口端连接，低温分离器的液相出口连接有两个支路，第一个支路经阀门a与主换热器内流道V的入口端相连，主换热器内流道V的出口端与位于氢汽提塔中部的入口端连接，第二个支路经阀门b与位于氢汽提塔顶部的入口端连接；

所述氢汽提塔的气相出口与主换热器内流道III的入口端连接，氢汽提塔的液相出口经阀门c与位于脱甲烷塔中部的入口端连接；

所述脱甲烷塔的液相出口分为两个支路，第一个支路与主换热器内流道IX的入口端连接，流道IX的出口与位于脱甲烷塔底部的入口端连接，第二个支路经阀门d与阀门f的一端连接，阀门f的另一端与脱氮塔塔顶分离器连接，阀门f还与主换热器内流道VII的入口端连接，脱甲烷塔的气相出口与冷凝蒸发器的入口相连，冷凝蒸发器的出口与脱甲烷塔塔顶分离器的入口相连，脱甲烷塔塔顶分离器的液相出口与脱甲烷塔的顶部入口相连，脱甲烷塔塔顶分离器的气相出口经阀门e与位于脱氮塔中部的入口端连接；