本實(shí)用新型涉及HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，尤其是涉及一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
HYCO合成氣是含54％CO和45％H2以及微量的N2、CH4、Ar、H2O、CO2等的工業(yè)混合氣體。HYCO分離凈化系統(tǒng)是將合成氣中H2O和CO2通過TSA吸附塔脫除，其次利用CO、H2、N2、CH4和AR等氣體的沸點(diǎn)不同在冷箱內(nèi)部利用氣液分離罐將CO和H2分離出來，H2通過PSA來提純后外送，CO通過CO壓縮機(jī)加壓以后外送給客戶，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉。
TSA(temperature swing adsorption，變溫吸附)裝置是由兩個吸附罐組成，正常運(yùn)行模式為串聯(lián)模式，通過TSA的吸附劑對H2O和CO2進(jìn)行吸附，并能夠讓CO和H2、CH4、N2通過。
但是TSA隨著吸附會逐漸達(dá)到飽和，這時候需要將TSA中的一個罐切出，利用高溫N2再生，而再生過程中有個降壓的過程，這部分的原料氣就會通過放火炬燃燒放空。
而放火炬燃燒的這部分氣體就會變成CO2和H2O，增加碳排放導(dǎo)致對大氣的污染。
有關(guān)文獻(xiàn)也提到了含有空分裝置的TSA的方法來吸附掉H2O和CO2，雖然也會有再生的過程，但是空分的原料為空氣，直接排放大氣泄壓是沒有污染的。但是對于HYCO的TSA來說，這些降壓過程中產(chǎn)生的廢氣是可以循環(huán)利用的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，包括TSA吸附罐、冷箱、PSA吸附罐及PSA解析氣緩沖罐，
TSA吸附罐：與HYCO合成氣原料管線相連，用于脫除原料氣中H2O和CO2，
冷箱：內(nèi)設(shè)有氣液分離罐，氣液分離罐入口與TSA吸附罐出口連接，利用CO、H2、N2、CH4和AR等氣體的沸點(diǎn)不同將合成氣中CO和H2分離，CO通過CO壓縮機(jī)加壓以后輸出，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉，H2通入PSA吸附罐提純，
PSA吸附罐：與氣液分離罐出口相連，對H2進(jìn)行提純，
PSA解析氣緩沖罐：與PSA吸附罐相連，
還包括TSA再生N2進(jìn)口管線、TSA泄壓管線、TSA再生放火炬管線及循環(huán)氣壓縮機(jī)，
所述的TSA再生N2進(jìn)口管線與TSA吸附罐相連，用于對TSA吸附罐通過N2加熱而將吸附的H2O和CO2重新脫除，所述的TSA再生放火炬管線與TSA吸附罐相連，
所述的TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線引出，并與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間，將TSA吸附罐脫除的H2O和CO2輸送給循環(huán)氣壓縮機(jī)，
所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)還與PSA解析氣緩沖罐相連，回收PSA解析氣緩沖罐內(nèi)的解析氣，所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)出口與HYCO合成氣原料管線相連，將TSA吸附罐脫除的H2O和CO2以及解析氣緩沖罐內(nèi)的解析氣回流至HYCO合成氣原料管線。
所述的TSA吸附罐共設(shè)有兩個，分別為第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐，所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐并聯(lián)設(shè)置，且所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐同時串聯(lián)在HYCO合成氣原料管線上，所述的TSA再生N2進(jìn)口管線同時與第一TSA吸附罐及第二TSA吸附罐連接，所述的TSA再生放火炬管線同時與第一TSA吸附罐及第二TSA吸附罐連接。
所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐之間設(shè)置連接管與切斷閥，使得第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐中只有一個與HYCO合成氣原料管線相通。
所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)共有四段，由第一循環(huán)氣壓縮機(jī)、第二循環(huán)氣壓縮機(jī)、第三循環(huán)氣壓縮機(jī)及第四循環(huán)氣壓縮機(jī)串聯(lián)形成，所述的第一循環(huán)氣壓縮機(jī)與第二循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線相連，所述的第二循環(huán)氣壓縮機(jī)與第三循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線相連，所述的第三循環(huán)氣壓縮機(jī)與第四循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線相連，所述的PSA解析氣緩沖罐通過循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線與第一循環(huán)氣壓縮機(jī)的入口相連，所述的TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線引出，并連接到循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線上，所述的第四循環(huán)氣壓縮機(jī)出口通過循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線與HYCO合成氣原料管線相連。
所述的循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線上設(shè)置有單向閥，所述的單向閥流向?yàn)榈谒难h(huán)氣壓縮機(jī)出口流向至HYCO合成氣原料管線。
所述的TSA泄壓管線上設(shè)置有泄壓手閥與泄壓自動調(diào)節(jié)閥。
所述的PSA吸附罐出口與H2產(chǎn)品管線連接。
所述的TSA再生放火炬管線上設(shè)置有放火炬閥門。
TSA即為溫度變換吸附，第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐正常溫度下30℃，原料氣中H2O和CO2會在吸附劑Al2O3的作用下吸附，在高溫狀態(tài)240℃下H2O和CO2是可以從吸附劑中分離的，當(dāng)?shù)谝籘SA吸附罐與第二TSA吸附罐中的前一個罐吸附飽和時，將前一個罐切出系統(tǒng)，從22barg狀態(tài)下，泄壓至2barg，在此過程中新安裝一根管線，從22barg開始泄壓，通過泄壓手閥與泄壓自動調(diào)節(jié)閥泄壓至9barg，然后關(guān)閉泄壓手閥與泄壓自動調(diào)節(jié)閥，并打開TSA再生放火炬管線上的放火炬閥門放空，直到吸附罐壓力為0barg，用N2經(jīng)過N2加熱器加熱至280℃，并通過TSA再生N2進(jìn)口管線進(jìn)入第一TSA吸附罐或第二TSA吸附罐，使H2O和CO2重新脫除，脫除好H2O和CO2的吸附罐重新切入系統(tǒng)投用，繼續(xù)吸附原料中的H2O和CO2。
本實(shí)用新型在降壓的過程中將此部分氣引至循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線，HYCO循環(huán)壓縮機(jī)的四段出口通過循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線與HYCO合成氣原料管線相連，并重新利用此部分的廢氣進(jìn)一步提純。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線上引出，并增加一個泄壓自動調(diào)節(jié)閥來控制泄壓的速度，以保證循環(huán)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線承受壓力40barg，管線尺寸為1寸，材質(zhì)為C鋼。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線上設(shè)有泄壓手閥與泄壓自動調(diào)節(jié)閥，避免在不投用情況下，兩個系統(tǒng)壓力互串。
本實(shí)用新型HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)工作原理為：
1、在TSA再生開始階段，第一TSA吸附罐壓力為22barg，此時操作，將第一TSA吸附罐從HYCO合成氣原料管線上隔離開來，TSA泄壓有兩條線路，一路是去放火炬，一路是去循環(huán)壓縮機(jī)。
2、HYCO循環(huán)壓縮機(jī)是一個四段往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，一段入口有PSA解析出來的2barg低壓解析氣進(jìn)入HYCO循環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.6barg，二段加壓以后，出口壓力為7.6barg，三段加壓以后，出口壓力14.9barg，四段加壓以后，出口壓力為23.4barg，四段出口連接至HYCO合成氣原料管線，進(jìn)行再次提純。
3、泄壓閥開始泄壓，系統(tǒng)從22barg泄壓至9barg。調(diào)節(jié)閥開度緩慢根據(jù)壓力打開。直至9barg，系統(tǒng)自動關(guān)閉調(diào)節(jié)閥以后，將泄壓手閥關(guān)閉，TSA再生放火炬管線上的TSA放火炬閥門自動打開，直至泄壓至0barg。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
一、增加泄壓自動調(diào)節(jié)閥以后，對循環(huán)壓縮機(jī)的系統(tǒng)壓力進(jìn)行的有效的保護(hù)，不會對系統(tǒng)壓力產(chǎn)生波動干擾。
二、安全可靠：由于新增TSA泄壓管線上設(shè)有泄壓手閥和泄壓自動調(diào)節(jié)閥，故不會對合成氣分離凈化系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生影響。正常情況下不會發(fā)生系統(tǒng)介質(zhì)互相串氣。
三、環(huán)保：由于TSA本身的介質(zhì)是CO和H2以及微量CH4，如果全部放火炬燃燒的話相當(dāng)于會產(chǎn)生CO2排放，對大氣進(jìn)行污染，而本實(shí)用新型采用了回收處理的方式。
四、操作方便：系統(tǒng)設(shè)置了自動泄壓步驟，不需要人為去操作。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號：1為HYCO合成氣原料管線，2為第一TSA吸附罐，3為第二TSA吸附罐，4為TSA再生放火炬管線，5為TSA泄壓管線，6為TSA再生N2進(jìn)口管線，7為泄壓手閥，8為泄壓自動調(diào)節(jié)閥，9為PSA吸附罐，10為PSA解析氣緩沖罐，11為氣液分離罐，12為H2產(chǎn)品管線，13為循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線，14為循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線，15為循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線，16為循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線，17為單向閥，18為冷箱，19為第一循環(huán)氣壓縮機(jī)，20為第二循環(huán)氣壓縮機(jī)，21為第三循環(huán)氣壓縮機(jī)，22為第四循環(huán)氣壓縮機(jī)，23為循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例
一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，如圖1所示，包括TSA吸附罐、冷箱18、PSA吸附罐9及PSA解析氣緩沖罐10，TSA吸附罐與HYCO合成氣原料管線1相連，用于脫除原料氣中H2O和CO2，冷箱18內(nèi)設(shè)有氣液分離罐11，氣液分離罐11入口與TSA吸附罐出口連接，利用CO、H2、N2、CH4和AR等氣體的沸點(diǎn)不同將合成氣中CO和H2分離，CO通過CO壓縮機(jī)加壓以后輸出，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉，H2通入PSA吸附罐9提純，PSA吸附罐9與氣液分離罐11出口相連，對H2進(jìn)行提純，PSA解析氣緩沖罐10：與PSA吸附罐9相連，還包括TSA再生N2進(jìn)口管線6、TSA泄壓管線5、TSA再生放火炬管線4及循環(huán)氣壓縮機(jī)，TSA再生N2進(jìn)口管線6與TSA吸附罐相連，用于對TSA吸附罐通過N2加熱而將吸附的H2O和CO2重新脫除，TSA再生放火炬管線4與TSA吸附罐相連，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4引出，并與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間，將TSA吸附罐脫除的H2O和CO2輸送給循環(huán)氣壓縮機(jī)，循環(huán)氣壓縮機(jī)還與PSA解析氣緩沖罐10相連，回收PSA解析氣緩沖罐10內(nèi)的解析氣，循環(huán)氣壓縮機(jī)出口與HYCO合成氣原料管線1相連，將TSA吸附罐脫除的H2O和CO2以及解析氣緩沖罐10內(nèi)的解析氣回流至HYCO合成氣原料管線1。
TSA吸附罐共設(shè)有兩個，分別為第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3，第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3并聯(lián)設(shè)置，且第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3同時串聯(lián)在HYCO合成氣原料管線1上，TSA再生N2進(jìn)口管線6同時與第一TSA吸附罐2及第二TSA吸附罐3連接，TSA再生放火炬管線4同時與第一TSA吸附罐2及第二TSA吸附罐3連接。
第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3之間設(shè)置連接管與切斷閥，使得第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3中只有一個與HYCO合成氣原料管線1相通。
循環(huán)氣壓縮機(jī)共有四段，由第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19、第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20、第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21及第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22串聯(lián)形成，第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19與第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20之間通過循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線14相連，第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20與第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21之間通過循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15相連，第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21與第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22之間通過循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線23相連，PSA解析氣緩沖罐10通過循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線13與第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19的入口相連，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4引出，并連接到循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15上，第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22出口通過循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16與HYCO合成氣原料管線1相連。循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16上設(shè)置有單向閥17，單向閥17流向?yàn)榈谒难h(huán)氣壓縮機(jī)22出口流向至HYCO合成氣原料管線1。TSA泄壓管線5上設(shè)置有泄壓手閥7與泄壓自動調(diào)節(jié)閥8。
PSA吸附罐9出口與H2產(chǎn)品管線12連接。TSA再生放火炬管線4上設(shè)置有放火炬閥門。
TSA即為溫度變換吸附，第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3正常溫度下30℃，原料氣中H2O和CO2會在吸附劑Al2O3的作用下吸附，在高溫狀態(tài)240℃下H2O和CO2是可以從吸附劑中分離的，當(dāng)?shù)谝籘SA吸附罐2與第二TSA吸附罐3中的前一個罐吸附飽和時，將前一個罐切出系統(tǒng)，從22barg狀態(tài)下，泄壓至2barg，在此過程中新安裝一根管線，從22barg開始泄壓，通過泄壓手閥7與泄壓自動調(diào)節(jié)閥8泄壓至9barg，然后關(guān)閉泄壓手閥7與泄壓自動調(diào)節(jié)閥8，并打開TSA再生放火炬管線4上的放火炬閥門放空，直到吸附罐壓力為0barg，用N2經(jīng)過N2加熱器加熱至280℃，并通過TSA再生N2進(jìn)口管線6進(jìn)入第一TSA吸附罐2或第二TSA吸附罐3，使H2O和CO2重新脫除，脫除好H2O和CO2的吸附罐重新切入系統(tǒng)投用，繼續(xù)吸附原料中的H2O和CO2。
本實(shí)用新型在降壓的過程中將此部分氣引至循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15，HYCO循環(huán)壓縮機(jī)的四段出口通過循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16與HYCO合成氣原料管線1相連，并重新利用此部分的廢氣進(jìn)一步提純。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4上引出，并增加一個泄壓自動調(diào)節(jié)閥8來控制泄壓的速度，以保證循環(huán)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線5承受壓力40barg，管線尺寸為1寸，材質(zhì)為C鋼。
本實(shí)用新型中，TSA泄壓管線5上設(shè)有泄壓手閥7與泄壓自動調(diào)節(jié)閥8，避免在不投用情況下，兩個系統(tǒng)壓力互串。
本實(shí)用新型HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)工作原理為：
1、在TSA再生開始階段，第一TSA吸附罐壓力為22barg，此時操作，將第一TSA吸附罐從HYCO合成氣原料管線上隔離開來，TSA泄壓有兩條線路，一路是去放火炬，一路是去循環(huán)壓縮機(jī)。
2、HYCO循環(huán)壓縮機(jī)是一個四段往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，一段入口有PSA解析出來的2barg低壓解析氣進(jìn)入HYCO循環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.6barg，二段加壓以后，出口壓力為7.6barg，三段加壓以后，出口壓力14.9barg，四段加壓以后，出口壓力為23.4barg，四段出口連接至HYCO合成氣原料管線，進(jìn)行再次提純。
3、泄壓閥開始泄壓，系統(tǒng)從22barg泄壓至9barg。調(diào)節(jié)閥開度緩慢根據(jù)壓力打開。直至9barg，系統(tǒng)自動關(guān)閉調(diào)節(jié)閥以后，將泄壓手閥關(guān)閉，TSA再生放火炬管線上的TSA放火炬閥門自動打開，直至泄壓至0barg。
上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。