中的含有少量氫氣(含氫<5XKT6(V/V)) 的合成氣液體經(jīng)節(jié)流閥V2減壓后導(dǎo)入脫氧-甲烷塔C2中,其中,在塔頂?shù)玫降暮⒘垦跫?基本不含甲烷的一氧化碳、氮?dú)狻⑽⒘繗涞幕旌衔?,進(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器K2中與液氮換熱, 部分混合物冷凝成液體作為C2的回流液,部分氣體混合物經(jīng)節(jié)流閥V3導(dǎo)入脫氮塔C3中精 餾;塔釜中抽取部分分離出的富含甲烷(CH4 > 99. 9X 10_2 (V/V))的液體經(jīng)主換熱器Hll 復(fù)熱后作為燃料氣使用;
[0026] 步驟3 :經(jīng)過(guò)V3閥節(jié)流后的混合氣在脫氮塔C3中精餾,其中,塔釜再沸器B3中的 含有微量氧和氮?dú)獾囊谎趸家后w經(jīng)一氧化碳屏蔽泵BPl增壓后導(dǎo)入主換熱器EHl中復(fù)熱 作為產(chǎn)品輸出;在塔頂?shù)玫胶⒘恳谎趸嫉牡獨(dú)膺M(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器K3中與液氮換熱, 部分氮?dú)饣旌衔锢淠梢后w作為C3的回流液,脫氮塔頂?shù)玫胶琀2< 5X 10 _6(V/V)、含CO < 5X10_6(V/V)的高純氮?dú)?,進(jìn)入主換熱器EHl復(fù)熱后作為氮?dú)庋h(huán)系統(tǒng)的氮?dú)庋a(bǔ)充及系 統(tǒng)儀表氣源使用。
[0027] 根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的裝置的另一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,其中:
[0028] 采用帶壓塔頂冷凝器及塔底再沸器的脫氫塔C1、脫氧-甲烷塔C2和脫氮塔C3連 續(xù)精餾制取氫氣及高純一氧化碳;循環(huán)中壓氮?dú)鈦?lái)汽化脫氧-甲烷塔C2及脫氮塔C3中的 合成氣,而冷卻后的氮?dú)獗灰夯蠼?jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器作為脫氫塔、甲烷塔及 脫氮塔的冷源;高純度的液體一氧化碳從脫氮塔釜B3中得到,經(jīng)過(guò)一氧化碳屏蔽泵BPl加 壓至所需壓力后汽化出主換熱器EHl作為產(chǎn)品輸出;從所述脫氫塔頂部制得的純度93%以 上的氫氣經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱后出冷箱進(jìn)入PSA氫氣純化裝置凈化;進(jìn)入脫氧-甲烷塔C2 的塔釜再沸器B2中的中壓氮?dú)馀c進(jìn)入脫氮塔C3的塔釜再沸器B3中的中壓氮?dú)鉃轫樞虼?聯(lián)連接逐步冷卻后節(jié)流進(jìn)入Cl,C2, C3塔的冷凝蒸發(fā)器Kl,K2, K2作為精餾塔Cl,C2, C3的 回流液的冷源,冷凝蒸發(fā)器K2蒸發(fā)出的帶壓氮?dú)鈴?fù)熱后進(jìn)入透平膨脹機(jī)膨脹提供裝置的 冷量。
[0029] 根據(jù)本實(shí)用新型所述的一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的裝置的另一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,其中:所述合成氣為經(jīng)過(guò)預(yù)處理后主要含有H2、C0、N2、CH4、O 2及少量其它氣 體雜質(zhì)的混合氣;
[0030] 所述裝置的原理包括:H2及低沸點(diǎn)雜質(zhì)通過(guò)精餾從塔頂被分離得到,CH4、O 2及高 沸點(diǎn)雜質(zhì)通過(guò)二次精餾從塔釜被分離得到,隊(duì)及未被除去的高沸點(diǎn)雜質(zhì)通過(guò)三次精餾從塔 頂被分離得到,CO通過(guò)三次精餾從塔釜被分離得到;
[0031] 其中,這一過(guò)程伴隨的能量傳遞過(guò)程通過(guò)所述分離得到的隊(duì)的循環(huán)回路的吸、放 熱來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0032] 進(jìn)一步地,關(guān)于所述合成氣,所述預(yù)處理包括純化、干燥及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的其他預(yù)處理操作,主要用于脫除重?zé)N、C02、H20和H2S等。
[0033] 所述CO被分離得到的純度為98%以上,最高可達(dá)到99. 999%以上。
[0034] 所述H2被分離得到的純度為93 %以上,并之后經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱后出冷箱進(jìn)入 PSA氫氣純化裝置凈化。
[0035] 本實(shí)用新型所述一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的裝置,由于采用了上 述技術(shù)方案,具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0036] 1、本實(shí)用新型采用過(guò)熱的合成氣在進(jìn)入脫氫塔前在再沸器冷卻并維持過(guò)熱狀態(tài) 后進(jìn)入精餾塔中部,使塔釜中低沸點(diǎn)氫大部分被蒸發(fā)獲得較高的氫氣提取率,采用帶塔頂 冷凝器及塔釜再沸器的三塔連續(xù)化生產(chǎn)能夠同時(shí)生產(chǎn)氫氣和一氧化碳,并得到氮?dú)夂腿剂?氣,生廣能力大幅提尚;
[0037] 2、本實(shí)用新型采用氮?dú)庠鰤?、脫?甲烷塔冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)的壓力氮?dú)馀蛎浿迫?冷量的循環(huán)系統(tǒng);液氮作為精餾塔冷凝器冷源與一氧化碳循環(huán)比,可以獲得較高的傳熱溫 差,可以提高冷凝器蒸發(fā)壓力,采用脫氧-甲烷塔冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)的壓力氮?dú)馀蛎浿迫±?量維持裝置冷量平衡,因此采用本實(shí)用新型氮?dú)庋h(huán)量比其他工藝裝置低10-20% ;
[0038] 3、本實(shí)用新型中脫氫塔Cl從塔頂分離氫氣等低沸點(diǎn)雜質(zhì),而脫氧-甲烷塔C2從 塔底分離CH4、O2等高沸點(diǎn)雜質(zhì),并通過(guò)脫氮塔C3的進(jìn)一步分離,可以處理含有雜質(zhì)多的混 合氣,對(duì)所要處理的混合氣的要求相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)更低,應(yīng)用范圍廣,適于大規(guī)模推廣和 應(yīng)用;
[0039] 4、本發(fā)明公開的設(shè)置帶塔釜再沸器及塔頂冷凝器的Cl塔,氫氣在Cl塔中基本 脫凈,脫氫塔底部合成氣中含氫< 5X KT6(V/V),因而本發(fā)明氫氣在Cl塔中提取率超過(guò) 99. 9% ;
[0040] 5、本發(fā)明的產(chǎn)品一氧化碳是從C3塔釜通過(guò)泵加壓后直接在主換熱器Hll中蒸發(fā) 復(fù)熱后得到帶壓產(chǎn)品一氧化碳,采用氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)避免了一氧化碳?jí)嚎s機(jī)運(yùn)行安全的風(fēng) 險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的方法及裝置示意圖。
[0042] 其中:Cl脫氫塔;C2脫氧-甲烷塔;C3脫氮塔;KU K2、K3塔頂冷凝蒸發(fā)器;B1、 B2、B3塔釜再沸器;EHl主換熱器;TPl透平膨脹機(jī);BPl -氧化碳屏蔽泵;SPl回流罐;CPl 循環(huán)壓縮機(jī);VI、V2、V3節(jié)流閥;101、102、103、104合成氣;105、106氫氣;107、108脫氫后 的合成氣;109、110為N2/C0為主的混合氣;111、112富甲烷(燃料氣);113、114、115-氧 化碳;201、202、204 中壓氮?dú)狻?03、205 中壓液氮、206、207、211、212、213壓力液氮;208、209 壓力氮?dú)猓?14、215低壓液氮;216、217、218、210、219、220低壓氮?dú)狻?br>[0043] 其中:中壓指壓力多I. 6MPa,低壓指壓力低于0· IMPa,壓力氮、帶壓氮?dú)庵笁毫?于 0· IMPa-L 6MPa 間。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 本實(shí)用新型提供了一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方法的裝置,其特 征在于,所述裝置包括設(shè)有塔頂冷凝蒸發(fā)器KU K2、K3及塔釜再沸器Bl、B2、B3的脫氫塔 C1、脫氧-甲烷塔C2和脫氮塔C3連續(xù)精餾設(shè)備;
[0045] 還包括為實(shí)現(xiàn)N2的循環(huán)回路及能量傳遞過(guò)程而設(shè)的循環(huán)壓縮機(jī)CP1,主換熱器 EHl,透平膨脹機(jī)TPl,節(jié)流閥VI、V2、V3,回流罐SPl及一氧化碳屏蔽泵BPl ;
[0046] 其中,具體地,低壓氮?dú)?20經(jīng)過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)CPl增壓并冷卻至常溫后,氮?dú)?01 進(jìn)入主換熱器EHl中冷卻,其中,在主換熱器EHl的中部抽出部分氮?dú)?02進(jìn)入脫氧-甲烷 塔C2的塔釜再沸器B2中冷卻,以使脫氧-甲烷塔C2的塔釜中的液體部分蒸發(fā)在C2中精 餾,并使塔釜液體中的甲烷濃度提升、一氧化碳含量減少;冷卻后的中壓氮?dú)?04再次進(jìn)入 脫氮塔C3的塔釜再沸器B3中冷卻,以使脫氧-甲烷塔C3的塔釜中的液體部分蒸發(fā)在C3中 精餾,并使塔釜液體中一氧化碳濃度提升、氮?dú)夂繙p少來(lái)獲得合格的一氧化碳液體產(chǎn)品; 冷卻后的中壓液氮205與在主換熱器EHl中冷端出來(lái)被液化并過(guò)冷的液氮203匯合后,液 氮207進(jìn)入脫氧-甲烷塔C2的塔頂冷凝蒸發(fā)器K2中作為塔頂冷凝蒸發(fā)器K2的冷源,富裕 的液氮211分成二股212及213經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流至常壓后分別進(jìn)入脫氫塔Cl的塔頂冷凝蒸 發(fā)器Kl和脫氮塔C3的塔頂冷凝蒸發(fā)器K3中,作為塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl和K3的冷源;C2塔 冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)的壓力氮?dú)?08進(jìn)入主換熱器Hll中部分復(fù)熱后從主換熱器EHl的中 部抽出氮?dú)?09,進(jìn)入氮?dú)馔钙脚蛎洐C(jī)TPl中膨脹產(chǎn)生冷量補(bǔ)充裝置的冷損,膨脹后的氮?dú)?210與塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl及K3中蒸發(fā)的低壓氮?dú)?18及217混合后的219,進(jìn)入主換熱器 EHl的低壓氮?dú)馔ǖ缽?fù)熱至常溫得到氮?dú)?20后,進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)CPl中循環(huán)使用。
[0047] 所述裝置的操作包括:
[0048] 步驟1 :將所述合成氣冷卻,然后送入脫氫塔Cl的塔釜再沸器Bl中再次冷卻后, 經(jīng)節(jié)流閥Vl減壓進(jìn)入脫氫塔Cl中精餾,其中,在塔頂?shù)玫降拇謿溥M(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl 與液氮換熱,使得混于其中的大部分一氧化碳、氮?dú)饫淠蔀橐后w并回流至下塔頂部,而未 冷凝的氫氣經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱至常溫作為產(chǎn)品輸出;
[0049] 步驟2 :回流至脫氫塔Cl塔釜再沸器Bl中的含有少量氫氣(含氫< 5 XKT6 (V/V) 的合成氣液體經(jīng)節(jié)流閥V2減壓后導(dǎo)入脫氧-甲烷塔C2中,其中,在塔頂?shù)玫降暮⒘垦跫?基本不