[发明专利]液氮洗和深冷分离的偶合系统和方法

说明书

本发明提供一种液氮洗和深冷分离的偶合系统和方法，其中偶合系统包括：换热装置；液氮洗涤装置，用于脱除原料气中的甲烷和一氧化碳杂质；精配氮装置，用于调整液氮洗涤装置排出的氢氮气中氢气和氮气的比例；甲烷回收装置，用于回收原料气中的甲烷；制冷装置，用于提供冷量。本发明的液氮洗和深冷分离的方法包括：初步提浓原料气中的氢气；脱除氢氮气中的甲烷和一氧化碳杂质；调整液氮洗涤装置排出的氢氮气中氢气和氮气的比例；回收并提纯液氮洗涤装置排出的液相中的甲烷。本发明的技术方案具有回收率高、投资少、节省能耗的优点。本发明的技术方案能够降低投资和能耗的同时为后序合成工段提供合格的合成气。

技术领域

本发明涉及焦炉煤气利用领域，特别是涉及一种液氮洗和深冷分离的偶合系统和方法。

背景技术

焦炉煤气、煤气化合成气或天然气转化合成气作为主要的化工原料气，用于合成氨、甲醇、乙二醇等产品。焦炉煤气中富含甲烷、一氧化碳和氢气等，可以提取甲烷生产LNG或CNG，其余组分通过净化提纯后，通过配入氮气以调整氢气和氮气的比例后可以作为合成氨的合成气。图1示出了利用焦炉煤气生产合成氨的系统的结构，通常在氨的合成之前需要对合成气净化提纯，脱除其中的杂质，如甲烷和一氧化碳等。目前合成气净化提纯的系统以及方法较为复杂，且投资和能耗较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以充分利用原料气中氮气、氢气和甲烷的液氮洗和深冷分离的偶合系统和方法。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，包括：

换热装置，用于两股或多股冷热流股换热；

液氮洗涤装置，用于脱除原料气中的甲烷和一氧化碳杂质，与所述换热装置通过管路连接；

精配氮装置，用于调整液氮洗涤装置排出的氢氮气中氢气和氮气的比例，与所述液氮洗涤装置通过管路连接；

甲烷回收装置，用于回收并提纯所述液氮洗涤装置排出的液相中的甲烷，与所述液氮洗涤装置通过管路连接；

制冷装置，用于提供冷量，与换热装置通过管路连接。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，还包括脱氢装置，用于初步提浓原料气中的氢气，所述脱氢装置与换热装置、液氮洗涤装置、甲烷回收装置分别通过管路连接，以使所述液氮洗涤装置进一步脱除脱氢装置排出的富氢气中的甲烷和一氧化碳杂质，甲烷回收装置回收并提纯所述脱氢装置和液氮洗装置排出的液相中的甲烷并生产LNG。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，换热装置包含主换热器、过冷器、再沸器和冷凝器，可以由一台换热器组成，也可以由多台换热器组成，所述换热器为管壳式换热器、板式换热器、板翅式换热器、绕管式换热器或上述四者的任意组合。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，脱氢装置的进料管与换热装置连接，所述脱氢装置为压力容器、板式塔、填料塔中的一种或多种组合。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，所述脱氢装置通过第一管路与换热装置连接，以实现在换热装置中进行换热。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，液氮洗装置与来自换热装置的液氮管路连接，液氮洗装置与脱氢装置通过气相输送管路连接，以使脱氢装置通过气相输送管路将排出的氢气输送至液氮洗装置中，所述液氮管路中的液氮在液氮洗装置中与脱氢装置排出的富氢气进行热质交换，以脱除其中的杂质，所述液氮洗装置为压力容器或塔器，其内件结构为板式塔盘或填料中的一种或两者的组合。

本发明的液氮洗和深冷分离的偶合系统，其中，精配氮装置的出口的气体管道上安装氢分析仪，所述氢分析仪用于检测液氮洗涤装置排出的氢氮气中氢气和氮气的比例，精配氮装置根据检测结果调整液氮的流量从而控制洗涤装置排出的氢氮气中氢气和氮气的比例。