一种提纯合成气的设备及CO和H2的生产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种提纯合成气的设备及CO和H2的生产系统，属于合成气分离提纯技术领域。提纯合成气的设备包括低温换热器、分离器、一级精馏塔、二级精馏塔以及与低温换热器连通的循环压缩机。本实用新型专利技术工艺流程简单、能耗低、设备投资低、产品纯度高，并且制备的CO和H2产品可直接根据下游客户需求进行生产。

【技术实现步骤摘要】
一种提纯合成气的设备及CO和H2的生产系统
本技术涉及合成气分离提纯
，具体而言，涉及一种提纯合成气的设备及CO和H2的生产系统。
技术介绍
作为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，如甲醇、甲酸、甲胺、乙酸、异氰酸酯、乙二酸、乙二醇、碳酸二甲酯、光气和农药除草剂等。工业上分离精制CO工艺主要有变压吸附(PSA)分离技术、膜分离技术和深冷分离技术。PSA工艺优点是可在常温下进行操作，缺点包括：(1)CO产品气压力低，下游无法直接利用；(2)产品收率较低；(3)单系列规模有限，大规模装置需要平行使用多套装置；(4)程控阀需要频繁切换，因此故障率高；(5)需抽真空解吸，产品气易混入空气杂质。膜分离过程不发生相变，能耗较低，同时膜分离装置的规模可根据处理量的要求而发生改变，具备运行可靠、设备简单、操作简易的优点，缺点包括：(1)产品收率低；(2)产品纯度低；(3)当前分离CO的专用膜性能不完善，离工业化还有一段距离。深冷分离技术是一种高压低温技术，根据各组分沸点，将混合气深冷液化，在-210～-105℃范围内进行深冷精馏。该技术优点有：(1)工艺成熟，操作稳定；(2)使用范围广、处理量大、占地少；(3)产品纯度高、收率高，运行能耗低。随着装置规模的日益大型化深冷分离技术成为首选的技术。现有合成气低温分离提取CO和H2产品的技术，多利用原料气自身压力节流降压，为原料气分离、CO提纯提供冷量，这种方法虽然无需外部冷量提供，但是得到的产品压力低，需要使用价格昂贵的CO压缩机，才能为产品CO的继续使用提供足够的压力，同时还有能耗较高、流程复杂、原料气适应范围小、过分依赖液氮等缺点。同时，现有的合成气低温分离提取CO和H2产品的技术提纯效果还有进一步改善、产品纯度不高，仍然含有N2和CH4等杂质气体，不利于后续加工生产。基于上述缺点，开发一种流程简单、能耗低、设备投资低、且CO产品可直接根据下游客户需求生产的合成气分离装置显得尤其重要。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种提纯合成气的设备，其工艺流程简单、能耗低、设备投资低、产品纯度高，并且制备的CO和H2产品可直接根据下游客户需求进行生产。本技术的另一目的在于提供一种CO和H2的生产系统，其获得产品CO和H2纯度高，能耗低、投资成本少。本技术的实施例是这样实现的：一种提纯合成气的设备，包括低温换热器、分离器、一级精馏塔、二级精馏塔以及与低温换热器连通的循环压缩机，其中，低温换热器包括分别用于合成气原料输入和输出的原料输入口和原料输出口，以及第一复热入口、第二复热入口、第三复热入口和第四复热入口；分离器包括第一进料口、第一气相出口和第一液相出口，第一进料口与原料输出口连通，第一气相出口与第一复热入口连通；一级精馏塔包括第二进料口、第二气相出口和第二液相出口，第二进料口与第一液相出口连通，第二气相出口与第二复热入口连通；二级精馏塔包括第三进料口、第三气相出口和第三液相出口，第三进料口与第二液相出口连通，第三气相出口和第三液相出口分别与第三复热入口和第四复热入口连通。在本技术的较佳实施例中，上述设备还包括闪蒸罐，闪蒸罐设置在分离器和一级精馏塔之间，并且闪蒸罐分别与分离器的第一液相出口和一级精馏塔的第二进料口连通。在本技术的较佳实施例中，上述闪蒸罐的数量为一个或者串联的多个。在本技术的较佳实施例中，上述一级精馏塔还包括用于将一级精馏塔内的物料引出以在低温换热器内进行换热的第一引流管路，第一引流管路设置在低温换热器内，并且第一引流管路的管体入口和管体出口均设置于一级精馏塔的下部。在本技术的较佳实施例中，上述二级精馏塔还包括用于将二级精馏塔内的物料引出以在低温换热器内进行换热的第二引流管路，第二引流管路设置在低温换热器内，并且第二引流管路的管体入口和管体出口均设置于二精馏塔的下部。在本技术的较佳实施例中，上述循环压缩机包括第一压缩段、与第一压缩段连通的第二压缩段、冷剂输出管、第一冷剂输入管以及第二冷剂输入管；冷剂输出管设置于第二压缩段的出气侧，并且冷剂输出管设置在低温换热器内；第一冷剂输入管和第二冷剂输入管分别设置于第一压缩段和第二压缩段的吸气侧，并且第一冷剂输入管和第二冷剂输入管均设置在低温换热器内。在本技术的较佳实施例中，上述设备还包括与冷剂输出管连通的降压管，降压管包括第一分流管、第二分流管和第三分流管，第一分流管连接至一级精馏塔的顶部并且与第二冷剂输入管连通，第二分流管连接至二级精馏塔的顶部并且与第二冷剂输入管连通，第三分流管与设置在低温换热器内的第一冷剂输入管连通。在本技术的较佳实施例中，上述第一分流管、第二分流管和第三分流管上分别设置有减压阀。在本技术的较佳实施例中，上述设备还包括用于对合成气原料进行除杂预处理的预处理装置，预处理装置与低温换热器的原料输入口连通。一种CO和H2的生产系统，包括原料供应装置以及上述的提纯合成气的设备，原料供应装置与提纯合成气的设备连通。本技术实施例的有益效果是：本技术通过分离器、一级精馏塔和二级精馏塔在将CO和H2分离的同时还能够将合成气原料中的N2和CH4分离出，提高了产品的纯度。同时，整个分离提纯设备所需的冷量、热量均来自于循环压缩机或者产品自身，无需再提供额外的冷量或热量供应装置，大大降低了投资成本和能耗。并且，本技术产品CO压力可根据下游用户需要进行调整，操作更加灵活方便。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例的分离提纯的工艺流程图；图2为本技术实施例的循环压缩制冷的工艺流程图；图3为本技术实施例的提纯合成气的设备的结构示意图。图中：100-设备；110-低温换热器；111-原料输入口；112-原料输出口；113-第一复热入口；114-第二复热入口；115-第三复热入口；116-第四复热入口；117-第一复热出口；118-第二复热出口；119-第三复热出口；120-第四复热出口；121-第五复热入口；122-第五复热出口；210-分离器；211-第一进料口；212-第一气相出口；213-第一液相出口；310-闪蒸罐；410-一级精馏塔；411-第二进料口；412-第二气相出口；413-第二液相出口；414-第一引流管路；510-二级精馏塔；511-第三进料口；512-第三气相出口；513-第三液相出口；514-第二引流管路；515-第一分流管；516-第二分流管；517-第三分流管；610-循环压缩机；611-第一压缩段；612-第二压缩段；613-冷剂输出管；614-第一冷剂输入管；615-第二冷剂输入管；710-减压阀；M1-合成气原料；M11-一级气相；M12-一级液相；M13-闪蒸气；M21-二级气相；M22-二级液相；M31-三级气相；M32-三级液相；C1-高压冷剂；C11-第一低压冷剂；C12-第二低压冷剂；C13-第三低压冷剂。具体实施方式为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提纯合成气的设备，其特征在于，包括低温换热器、分离器、一级精馏塔、二级精馏塔以及与所述低温换热器连通的循环压缩机，其中，所述低温换热器包括分别用于合成气原料输入和输出的原料输入口和原料输出口，以及第一复热入口、第二复热入口、第三复热入口和第四复热入口；所述分离器包括第一进料口、第一气相出口和第一液相出口，所述第一进料口与所述原料输出口连通，所述第一气相出口与所述第一复热入口连通；所述一级精馏塔包括第二进料口、第二气相出口和第二液相出口，所述第二进料口与所述第一液相出口连通，所述第二气相出口与所述第二复热入口连通；所述二级精馏塔包括第三进料口、第三气相出口和第三液相出口，所述第三进料口与所述第二液相出口连通，所述第三气相出口和所述第三液相出口分别与所述第三复热入口和所述第四复热入口连通。

【技术特征摘要】
1.一种提纯合成气的设备，其特征在于，包括低温换热器、分离器、一级精馏塔、二级精馏塔以及与所述低温换热器连通的循环压缩机，其中，所述低温换热器包括分别用于合成气原料输入和输出的原料输入口和原料输出口，以及第一复热入口、第二复热入口、第三复热入口和第四复热入口；所述分离器包括第一进料口、第一气相出口和第一液相出口，所述第一进料口与所述原料输出口连通，所述第一气相出口与所述第一复热入口连通；所述一级精馏塔包括第二进料口、第二气相出口和第二液相出口，所述第二进料口与所述第一液相出口连通，所述第二气相出口与所述第二复热入口连通；所述二级精馏塔包括第三进料口、第三气相出口和第三液相出口，所述第三进料口与所述第二液相出口连通，所述第三气相出口和所述第三液相出口分别与所述第三复热入口和所述第四复热入口连通。2.根据权利要求1所述的提纯合成气的设备，其特征在于，所述设备还包括闪蒸罐，所述闪蒸罐设置在所述分离器和所述一级精馏塔之间，并且所述闪蒸罐分别与所述分离器的所述第一液相出口和所述一级精馏塔的所述第二进料口连通。3.根据权利要求2所述的提纯合成气的设备，其特征在于，所述闪蒸罐的数量为一个或者串联的多个。4.根据权利要求1所述的提纯合成气的设备，其特征在于，所述一级精馏塔还包括用于将所述一级精馏塔内的物料引出以在所述低温换热器内进行换热的第一引流管路，所述第一引流管路设置在所述低温换热器内，并且所述第一引流管路的管体入口和管体出口均设置于所述一级精馏塔的下部。5.根据权利要求1所述的提纯合成气的设备，其特征在于，所述二级精馏塔还包括用于将所述二级精馏塔内的物料引...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惊涛，母斌，
申请(专利权)人：成都赛普瑞兴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51