本实用新型专利技术提供了一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置，其特征在于，所述装置包括：管路和阀门；分别设有塔顶冷凝蒸发器K1、K2、K3及塔釜再沸器B1、B2、B3的脱氢塔C1、脱氧-甲烷塔C2和脱氮塔C3；C1、C2、C3串联连接，构成连续精馏设备；还包括为实现N2的循环回路及能量传递过程而在氮气循环回路上设置的设的循环压缩机CP1，以及主换热器EH1，透平膨胀机TP1，节流阀V1、V2、V3，回流罐SP1及一氧化碳屏蔽泵BP1。本实用新型专利技术所述装置克服了传统方法的缺陷，节省了设备投资，降低了能耗，提高了产品附加值，实现了循环经济效应。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种气体分离的装置，尤其涉及一种通过深冷液化作用进行气体 分离的装置，具体地，涉及一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置。
技术介绍
随着我国大型化工领域的发展，以天然气、煤及其它碳氢化合物为原料进行水蒸 气重整催化转化或部分氧化所产生的合成气的总量也在剧增，这些合成气中除了含有未充 分转化的一氧化碳，还常常含有氢气、氮气、甲烧、氧气和二氧化碳等。由于合成气中多种多 样的杂质组分，往往限制了它的进一步使用，大数情况下，每天都有大量的混合气体只能白 白地燃烧放空，造成了资源的浪费和温室效应的加剧。 事实上，高纯度的气体已经成为了重要的基础化学原料，尤其是一氧化碳和氢气， 已经被广泛地应用于羰基合成等化工过程，成为一系列基本有机化工产品和中间体的重要 原料。其中，一氧化碳的来源基本是通过对含有一定量〇)2、0)、!12、吧、014、02、!120等的气 体混合物，采用深冷分离方法，从而获得高纯度的C0,这种方法适用于大规模的工业生产， 而且可以更加有效地获得高纯度的C0。 目前来看，深冷分离方法一般是通过将一定压力的合成气进行节流、膨胀，以产生 更低温度从而使合成气全部或部分液化，进而将H2、CH4、C0分离。其中，深冷分离法的核心 是利用合成气中各组分之间沸点的差异，通过精馏塔来实现气体混合物的分离。为了防止 混合气中杂质组分在低温下固化从而堵塞换热器和管道，需要原料气在进入冷箱前进行预 处理，脱除重烃、C02、H20和H2S等。 中国专利CN104011488 A公开了一种通过低温蒸馏供应气态一氧化碳的方法和设 备，其中包括，首先对原料合成气进行冷却，然后在甲烷洗涤塔中脱除大部分氢气，并进入 汽提塔中进一步脱除氢气后进入脱甲烷塔的中部，然后在塔釜得到富甲烷，富甲烷经液体 泵加压后部分作为甲烷洗涤塔回流液，部分继续复热出装置作为燃料气，在脱甲烷塔顶部 得到富一氧化碳，富一氧化碳经复热出装置进入一氧化碳循环压缩机增压，产品一氧化碳 从循环压缩机中间级抽出。装置的冷量补充为循环压缩机出口的一氧化碳在换热器中冷却 从中部抽出进入膨胀机膨胀至低压返回换热器复热。 在上述所述方法中，因低沸点的氮气随着一氧化碳一起富集到脱甲烷塔顶部，因 此该装置生产的一氧化碳中的氮气无法在该流程中解决，需要增加装置进一步脱除，且富 一氧化碳出装置的压力较低需要出冷箱后在循环压缩机中增压从中间级抽出。该专利技术的甲 烷洗涤塔不含再沸器，因此无法在一个塔中一次脱除，需要增加汽提塔，在汽提塔顶部排放 富氢气体，该气体无法作为产品气使用因此装置氢气提取率较低。 另外，CN101568788B公开了一种通过低温蒸馏分离至少包含氢、氮和一氧化碳的 混合物的方法和设备，虽然取得了一定的分离效果，但是采用的设备没有进一步不完善，尤 其在开始用于主要分离氢气得到含有甲烷、一氧化碳和氮气混合物的Cl和C2中，需要设 置C2塔来脱除残余氢气，而一部分原料氢气又进入Cl塔底部，因而C2塔原料中含氢量> I. 5%在C2塔顶脱除，这部分粗氢不能作为氢气产品使用，降低了氢气回收率。
技术实现思路
为了解决现有技术在分离提纯合成气中提出的方法和装置，在实际应用中的不 足，提供一种高效节能的从合成气中分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置，本技术提 供了一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置，首先是以含有H2、C0、N2、CH4、02等 的气体混合物的合成气为原料，并可以同时生产氢气和一氧化碳，辅助得到氮气和燃料气 的方法，概括来说就是采用脱氢塔Cl、脱氧-甲烷塔C2和脱氮塔C3连续精馏制取氢气及高 纯一氧化碳，同时将氮气和燃料气也从合成气中分离出来，克服了传统方法的缺陷，节省了 设备投资，降低了能耗，提高了产品附加值，从而实现了循环经济效应。 本技术的目的在于提供一种装置，以实现以下要求： 提供一种针对杂质含量高的合成气进行分离的方法； 得到一种可以作为原料或者中间体参与合成或研宄的高纯度H2，另一方面，所述 方法对于分离4具有高回收率； 得到一种高纯度的CO ; 辅助得到可以再次利用的氮气和燃料气； 提供一种减少能量消耗并降低投资成本的方法。 本技术的主题是一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法的装置，其 特征在于，所述装置包括： 管路和阀门；分别设有塔顶冷凝蒸发器K1、K2、K3及塔釜再沸器B1、B2、B3的脱氢 塔C1、脱氧-甲烷塔C2和脱氮塔C3 ;所述脱氢塔C1、脱氧-甲烷塔C2和脱氮塔C3通过管 路串联连接，构成连续精馏设备； 氮气循环回路上设置的循环压缩机CPl ;氮气循环回路以及一氧化碳出口管路、 氮气出口管路、燃料气出口管路、原料合成气进口管路、氢气出口管路处共同设置的主换热 器EHl ;通过管路与低压氮气管路和脱氧-甲烷塔C2的冷凝蒸发器K2的顶端相连接的透 平膨胀机TPl ;节流阀V1、V2、V3,其中，Vl设置在塔釜再沸器Bl与脱氢塔Cl的塔体相连接 的管路上，V2设置在塔釜再沸器Bl与脱氧-甲烷塔C2的塔体相连接的管路上，而V3则设 置在冷凝蒸发器K2与脱氮塔C3的塔体相连接的管路上；通过管路与冷凝蒸发器Kl相连接 的回流罐SPl ;以及通过管路与塔釜再沸器B3相连接的一氧化碳屏蔽泵BPl。 其中，具体地，低压氮气220经过循环压缩机CPl增压并冷却至常温后，氮气201 进入主换热器EHl中冷却，其中，在主换热器EHl的中部抽出部分氮气202进入脱氧-甲烷 塔C2的塔釜再沸器B2中冷却，以使脱氧-甲烷塔C2的塔釜中的液体部分蒸发在C2中精 馏，并使塔釜液体中的甲烷浓度提升、一氧化碳含量减少；冷却后的中压氮气204再次进入 脱氮塔C3的塔釜再沸器B3中冷却，以使脱氧-甲烷塔C3的塔釜中的液体部分蒸发在C3 中精馏，并使塔釜液体中一氧化碳浓度提升、氮气含量减少来获得合格的一氧化碳液体产 品；冷却后的中压液氮205与在主换热器EHl中冷端出来被液化并过冷的液氮203汇合后， 液氮207进入脱氧-甲烷塔C2的塔顶冷凝蒸发器K2中作为塔顶冷凝蒸发器K2的冷源，富 裕的液氮211分成二股212及213经节流阀节流至常压后分别进入脱氢塔Cl的塔顶冷凝 蒸发器Kl和脱氮塔C3的塔顶冷凝蒸发器K3中，作为塔顶冷凝蒸发器Kl和K3的冷源；C2 塔冷凝蒸发器中蒸发的压力氮气208进入主换热器EHl中部分复热后从主换热器EHl的中 部抽出氮气209,进入氮气透平膨胀机TPl中膨胀产生冷量补充装置的冷损，膨胀后的氮气 210与塔顶冷凝蒸发器Kl及K3中蒸发的低压氮气218及217混合后的219,进入主换热器 EHl的低压氮气通道复热至常温得到氮气220后，进入循环压缩机CPl中循环使用。 根据本技术的一种优选实施例，其中，所述一氧化碳液体经一氧化碳屏蔽泵 BPl增压是指加压至高于产品气所需输送压力。 所述进入脱氧-甲烷塔C2的塔釜再沸器B2中的中压氮气与进入脱氮塔C3的塔 釜再沸器B3中的中压氮气为顺序串联连接，逐步冷却后经过节流减压与液氮203汇合。 所述装置还包括脱氢塔C1、脱氧-甲烷塔C2、脱氮塔C3，冷凝蒸发器KI、K2、K3，塔 釜再沸器BI、B2、B3,主换热器EHl，透平膨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置，其特征在于，所述装置包括：管路和阀门；分别设有塔顶冷凝蒸发器K1、K2、K3及塔釜再沸器B1、B2、B3的脱氢塔C1、脱氧‑甲烷塔C2和脱氮塔C3；所述脱氢塔C1、脱氧‑甲烷塔C2和脱氮塔C3通过管路串联连接，构成连续精馏设备；氮气循环回路上设置的循环压缩机CP1；氮气循环回路以及一氧化碳出口管路、氮气出口管路、燃料气出口管路、原料合成气进口管路、氢气出口管路处共同设置的主换热器EH1；通过管路与低压氮气管路和脱氧‑甲烷塔C2的冷凝蒸发器K2的顶端相连接的透平膨胀机TP1；节流阀V1、V2、V3，其中，V1设置在塔釜再沸器B1与脱氢塔C1的塔体相连接的管路上，V2设置在塔釜再沸器B1与脱氧‑甲烷塔C2的塔体相连接的管路上，而V3则设置在冷凝蒸发器K2与脱氮塔C3的塔体相连接的管路上；通过管路与冷凝蒸发器K1相连接的回流罐SP1；以及通过管路与塔釜再沸器B3相连接的一氧化碳屏蔽泵BP1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周大荣，
申请(专利权)人：上海启元空分技术发展股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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