一种低功耗CO深冷分离系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低功耗CO深冷分离系统，包括脱碳气净化单元、深冷分离单元、PSA制氢单元、解析气压缩机单元和循环压缩机单元。本实用新型专利技术的有益效果是：采用富氢尾气或净化气做再生气，确保PSA制氢单元的解析气不含水和CO2；通过单独设置解析气换热通道和低温分离器，大幅降低解析气压缩机的功耗；采用氮气循环压缩机代替效率较低的CO循环压缩机，降低循环压缩机的功耗，还能够缩短装置的启动时间、减少启动阶段的放空量；能耗低、启动快、投资省、排放少，具有良好的经济效益和环保效益。

A low power CO cryogenic separation system

The utility model discloses a low power consumption CO cryogenic separation system, which comprises a decarbonization gas purification unit, a cryogenic separation unit, a PSA hydrogen production unit, an analytic gas compressor unit and a circulation compressor unit. The utility model has the advantages that: the hydrogen rich gas or gas purification is angry again, ensure the analytical gas PSA hydrogen production unit free of water and CO2; through a separate set of analytical gas heat channel and low temperature separator, greatly reduce the power consumption analysis of gas compressor; the nitrogen circulation compressor instead of the low efficiency of CO compressor, reduce power consumption of compressor, shorten the start-up time, the device can also reduce the start-up phase of low energy consumption, venting amount; quick start, investment, and fewer emissions, with good economic and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗CO深冷分离系统
本技术涉及一种低功耗CO深冷分离系统，属于深冷气体分离领域。
技术介绍
CO是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，但在生产乙二醇、醋酸和二甲基二酰胺等化工产品过程中对原料CO的纯度要求非常高(≥98.5％)。深冷分离技术工艺成熟，操作稳定、处理量大、产品纯度高、收率高，是目前CO分离的首选技术。为提高经济效益，目前很多煤制甲醇或合成氨装置通过部分改造联产乙二醇，与新建乙二醇装置相比设备投资低、建设周期短。但鉴于煤制甲醇或合成氨装置的合成气压力远高于乙二醇装置所需的压力，若采用常规工艺，将导致CO深冷分离装置的能耗增加。中国技术专利CN1907849B“从合成气获得产品的方法和装置”是一种典型的CO深冷分离工艺：PSA制氢的解析气经增压后返回原料气管线，同时采用CO压缩、制冷循环。该工艺的解析气压缩机和CO循环压缩机的功耗和投资较大，同时装置的启动时间长、启动阶段的放空量大。本技术提出了一种低功耗CO深冷分离系统，比较实用、完美和方便地解决了上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能耗低、启动快、成本低的低功耗CO深冷分离系统。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种低功耗CO深冷分离系统，包括脱碳气净化单元、深冷分离单元、PSA制氢单元、解析气压缩机单元和循环压缩机单元；所述的脱碳气净化单元包括脱碳气流道A和再生气B，脱碳气流道A的入口连接在脱碳气储存器上，再生气流道B的出口经开关阀门后连接在富氢尾气储存器上；所述的深冷分离单元包括板式换热器、净化气低温分离器、解析气低温分离器、低温闪蒸罐、精馏塔和塔顶冷凝器，板式换热器中设置有流道Ⅰ、流道Ⅱ、流道Ⅲ、流道Ⅳ、流道Ⅴ、流道Ⅵ、流道Ⅶ、流道Ⅷ和流道Ⅸ，脱碳气流道A出口与板式换热器的流道Ⅲ相连后连接在净化器低温分离气的中部入口上，净化气低温分离器顶部和底部分别设置有顶部出口和底部出口，净化器低温分离器顶部出口与板式换热器的流道Ⅳ相连后连接在再生气流道B的入口上，净化气低温分离器底部出口经减压阀门V1后连接在低温闪蒸罐的中部入口上；低温闪蒸罐上开有顶部出口和底部出口，低温闪蒸罐顶部出口经板式换热器流道Ⅱ后连接在闪蒸气储存器上，闪蒸气储存器入口处设置有开关阀门，低温闪蒸器底部出口经减压阀门V4后连接在精馏塔中部入口上，精馏塔上开有顶部出口、上部出口和底部出口，精馏塔顶部出口经板式换热器流道Ⅰ后连接在富氮尾气储存器上，在板式换热器流道Ⅰ和富氮尾气储存器相连的管道上设置有开关阀门，精馏塔底部出口经减压阀门V5后再与板式换热器流道Ⅶ入口相连，板式换热器流道Ⅶ出口连接在CO产品储存器上，精馏塔上部出口连接在塔顶冷凝器上；塔顶冷凝器包括入口E、入口F、出口G和出口H，精馏塔上部出口连接在冷凝器入口F上，冷凝器的出口G连接在精馏塔上部的入口上；还包括液氮储存器，液氮储存器经减压阀门V7后连接在冷凝器入口E上，冷凝器出口H经板式换热器流道Ⅷ后连接在循环压缩机单元入口上，循环压缩机单元的出口与板式换热器的流道Ⅸ入口相连，板式换热器流道Ⅸ出口通过管道连接在减压阀门V6和冷凝器入口E相连的管道上；在净化气低温分离器的顶部出口和板式换热器流道Ⅳ相连的管道上开有分支管，该分支管经减压阀门V2后连接在板式换热器流道Ⅴ的入口上，板式换热器流道Ⅴ出口连接在PSA制氢单元的入口上，PSA制氢单元上开有出口C和出口D，PSA制氢单元出口C连接在氢气产品储存器上，PSA制氢单元出口D经解析气压缩机单元后连接在板式换热器流道Ⅵ进口上，板式换热器流道Ⅵ出口连接在解析气低温分离器中部入口上，解析气低温分离器开有顶部出口和底部出口，解析气低温分离器顶部出口通过管道连接在减压阀门V2和板式蒸发器流道Ⅴ入口相连的管道上，解析气低温分离器底部出口经减压阀门V3后连接在减压阀门V1和低温闪蒸器中部入口相连的管道上。所述的低温闪蒸罐为一次分离型或蒸发汽提型。所述的循环压缩机单元为离心式或活塞式压缩机。所述的解析气压缩机单元为离心式或螺杆式压缩机。所述的解析气压缩机单元和循环压缩机单元为电机驱动或汽轮机“一拖二”驱动。本技术具有以下优点：(1)采用富氢尾气或净化气做再生气，确保PSA制氢单元的解析气不含水和CO2；(2)通过单独设置解析气换热通道和低温分离器，降低解析气压缩机的排压，从而大幅降低解析气压缩机的功耗和投资；(3)采用氮气循环压缩机代替效率较低的CO循环压缩机，降低循环压缩机的功耗和投资，还可以缩短装置的启动时间、减少启动阶段的放空量；(4)本技术能耗低、启动快、投资省、排放少，具有良好的经济效益和环保效益。附图说明图1为本技术的实施例一的结构示意图；图2为本技术的实施例二的结构示意图；图3为本技术的实施例三的结构示意图；图4为本技术的实施例四的结构示意图；图中，1-脱碳气净化单元，2-板式换热器，3-净化气低温分离器，4-解析气低温分离器，5-低温闪蒸罐，6-精馏塔，7-塔顶冷凝器，8-PSA制氢单元，9-解析气压缩机单元，10-循环压缩机单元，11-深冷分离单元。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的描述，本技术的保护范围不局限于以下所述：实施例一：如图1所示，一种低功耗CO深冷分离系统，它包括脱碳气净化单元、深冷分离单元、PSA制氢单元、解析气压缩机单元和循环压缩机单元；在本实施例中，所述的脱碳气净化单元1包括脱碳气流道A和再生气流道B，脱碳气流道A的出口与板式换热器2流道III的入口相连，再生气流道B的入口与板式换热器2流道IV的出口相连；在本实施例中，所述的深冷分离单元11包括板式换热器2、净化气低温分离器3、解析气低温分离器4、低温闪蒸罐5、精馏塔6和塔顶冷凝器7，板式换热器2流道III的出口与净化气低温分离器3的入口相连，净化气低温分离器3的液相出口经阀门V1减压后与低温闪蒸罐5的入口相连，净化气低温分离器3的气相出口分成两股：一股与板式换热器2流道IV的入口相连，另一股经阀门V2减压后与板式换热器2流道V的入口相连，板式换热器2流道VI的出口与解析气低温分离器4的入口相连，解析气低温分离器4的液相出口经阀门V3减压后与低温闪蒸罐5的入口相连，解析气低温分离器4的气相出口与板式换热器2流道V的入口相连，低温闪蒸罐5的液相出口经阀门V4减压后与精馏塔6的中部相连，低温闪蒸罐5的气相出口与板式换热器2流道II的入口相连，精馏塔6的液相出口经阀门V5减压后板式换热器2流道VII的入口相连，精馏塔6的气相出口分成两股：一股与板式换热器2流道I的入口相连，另一股与塔顶冷凝器7的入口F相连，板式换热器2流道IX的出口经阀门V6减压后与塔顶冷凝器7的入口E相连，塔顶冷凝器7的出口H与板式换热器2流道VIII的入口相连；在本实施例中，所述的PSA制氢单元8的入口与板式换热器2流道V的出口相连，出口C为氢气产品，出口D与解析气压缩机单元9的入口相连；在本实施例中，所述的解析气压缩机单元9的出口与板式换热器2流道VI的入口相连；在本实施例中，所述的循环压缩机单元10的入口与板式换热器2流道VIII的出口相连，循环压缩机单元10的出口与板式换热器2流道IX的入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗CO深冷分离系统，其特征在于：包括脱碳气净化单元（1）、深冷分离单元（11）、PSA制氢单元（8）、解析气压缩机单元（9）和循环压缩机单元（10）；所述的脱碳气净化单元（1）包括脱碳气流道A和再生气流道B，脱碳气A的入口连接在脱碳气储存器上，再生气流道B的出口经开关阀门后连接在富氢尾气储存器上；所述的深冷分离单元（11）包括板式换热器（2）、净化气低温分离器（3）、解析气低温分离器（4）、低温闪蒸罐（5）、精馏塔（6）和塔顶冷凝器（7），板式换热器（2）中设置有流道Ⅰ、流道Ⅱ、流道Ⅲ、流道Ⅳ、流道Ⅴ、流道Ⅵ、流道Ⅶ、流道Ⅷ和流道Ⅸ，脱碳气流道A出口与板式换热器（2）的流道Ⅲ相连后连接在净化器低温分离气（3）的中部入口上，净化气低温分离器（3）顶部和底部分别设置有顶部出口和底部出口，净化器低温分离器顶部出口与板式换热器（2）的流道Ⅳ相连后连接在再生气流道B的入口上，净化气低温分离器（3）底部出口经减压阀门V1后连接在低温闪蒸罐（5）的中部入口上；低温闪蒸罐（5）上开有顶部出口和底部出口，低温闪蒸罐顶部出口经板式换热器（2）流道Ⅱ后连接在闪蒸气储存器上，闪蒸气储存器入口处设置有开关阀门，低温闪蒸器底部出口经减压阀门V4后连接在精馏塔（6）中部入口上，精馏塔（6）上开有顶部出口、上部出口和底部出口，精馏塔顶部出口经板式换热器（2）流道Ⅰ后连接在富氮尾气储存器上，在板式换热器（2）流道Ⅰ和富氮尾气储存器相连的管道上设置有开关阀门，精馏塔底部出口经减压阀门V5后再与板式换热器（2）流道Ⅶ入口相连，板式换热器（2）流道Ⅶ出口连接在CO产品储存器上，精馏塔上部出口连接在塔顶冷凝器（7）上；塔顶冷凝器（7）包括入口E、入口F、出口G和出口H，精馏塔上部出口连接在冷凝器（7）入口F上，冷凝器（7）的出口G连接在精馏塔（6）上部的入口上；还包括液氮储存器，液氮储存器经减压阀门V7后连接在冷凝器（7）入口E上，冷凝器（7）出口H经板式换热器（2）流道Ⅷ后连接在循环压缩机单元（10）入口上，循环压缩机单元（10）的出口与板式换热器（2）的流道Ⅸ入口相连，板式换热器（2）流道Ⅸ出口通过管道连接在减压阀门V6和冷凝器（7）入口E相连的管道上；在净化气低温分离器（3）的顶部出口和板式换热器（2）流道Ⅳ相连的管道上开有分支管，该分支管经减压阀门V2后连接在板式换热器（2）流道Ⅴ的入口上，板式换热器（2）流道Ⅴ出口连接在PSA制氢单元（8）的入口上，PSA制氢单元（8）上开有出口C和出口D，PSA制氢单元（8）出口C连接在氢气产品储存器上，PSA制氢单元（8）出口D经解析气压缩机单元（9）后连接在板式换热器（2）流道Ⅵ进口上，板式换热器（2）流道Ⅵ出口连接在解析气低温分离器（4）中部入口上，解析气低温分离器（4）开有顶部出口和底部出口，解析气低温分离器（4）顶部出口通过管道连接在减压阀门V2和板式蒸发器（2）流道Ⅴ入口相连的管道上，解析气低温分离器（4）底部出口经减压阀门V3后连接在减压阀门V1和低温闪蒸器（5）中部入口相连的管道上。...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗CO深冷分离系统，其特征在于：包括脱碳气净化单元（1）、深冷分离单元（11）、PSA制氢单元（8）、解析气压缩机单元（9）和循环压缩机单元（10）；所述的脱碳气净化单元（1）包括脱碳气流道A和再生气流道B，脱碳气A的入口连接在脱碳气储存器上，再生气流道B的出口经开关阀门后连接在富氢尾气储存器上；所述的深冷分离单元（11）包括板式换热器（2）、净化气低温分离器（3）、解析气低温分离器（4）、低温闪蒸罐（5）、精馏塔（6）和塔顶冷凝器（7），板式换热器（2）中设置有流道Ⅰ、流道Ⅱ、流道Ⅲ、流道Ⅳ、流道Ⅴ、流道Ⅵ、流道Ⅶ、流道Ⅷ和流道Ⅸ，脱碳气流道A出口与板式换热器（2）的流道Ⅲ相连后连接在净化器低温分离气（3）的中部入口上，净化气低温分离器（3）顶部和底部分别设置有顶部出口和底部出口，净化器低温分离器顶部出口与板式换热器（2）的流道Ⅳ相连后连接在再生气流道B的入口上，净化气低温分离器（3）底部出口经减压阀门V1后连接在低温闪蒸罐（5）的中部入口上；低温闪蒸罐（5）上开有顶部出口和底部出口，低温闪蒸罐顶部出口经板式换热器（2）流道Ⅱ后连接在闪蒸气储存器上，闪蒸气储存器入口处设置有开关阀门，低温闪蒸器底部出口经减压阀门V4后连接在精馏塔（6）中部入口上，精馏塔（6）上开有顶部出口、上部出口和底部出口，精馏塔顶部出口经板式换热器（2）流道Ⅰ后连接在富氮尾气储存器上，在板式换热器（2）流道Ⅰ和富氮尾气储存器相连的管道上设置有开关阀门，精馏塔底部出口经减压阀门V5后再与板式换热器（2）流道Ⅶ入口相连，板式换热器（2）流道Ⅶ出口连接在CO产品储存器上，精馏塔上部出口连接在塔顶冷凝器（7）上；塔顶冷凝器（7）包括入口E、入口F、出口G和出口H，精馏塔上部出口连接在冷凝器（7）入口F上，冷凝器（7）的出口G...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹卫华，文向南，
申请(专利权)人：成都深冷液化设备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51