本发明专利技术公开了一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺，属于深冷设备领域。该装置主要包括氮气压缩机系统和冷箱分离单元。氮气压缩机系统采用三级压缩机，用于为整个冷箱分离单元提供冷量。而冷箱分离单元中主体为冷箱，冷箱中设有板翅式换热器、脱甲烷塔冷凝器、脱甲烷塔再沸器、气液分离罐、富氢气闪蒸罐、汽提塔、脱氮塔和脱甲烷塔。本发明专利技术的深冷分离装置可以从分子筛吸附系统净化后的原料气中提取出CO产品气、燃料气、闪蒸汽和富氢气，从而实现组分的高效分离。本发明专利技术采用单独的循环氮气制冷系统，为整个装置提供冷量。整个装置中，根据换热网络的优化情况，进压缩机的氮气压力可以分为两个或三个等级，从而节约深冷分离的能耗。
【技术实现步骤摘要】
氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺
本专利技术属于深冷设备领域，具体涉及一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺。
技术介绍
一氧化碳(CO)和氢气(H2)是重要的基础化工原料，广泛用于羰基合成等化工过程，例如甲醇羰基化制醋酸、醋酐、甲酸、草酸和二甲基甲酰胺等，以及光气合成、生产聚碳酸酯、聚氨酯、合成金属羰基化合物等。目前CO和H2分离主要有深冷法、吸收法和变压吸附法等。其中的深冷分离方法适用于大规模的工业生产，能够有效的获得高纯度的CO，分离效果十分理想。深冷分离法的核心是利用混合气体中各组分沸点的差异，在精馏塔中来实现气体混合物的分离。中国专利(公开号CN1860338A)记载了一种分离含有CO、H2和N2的工艺方法。该方法存在的缺陷是：其分离CO和H2的流程比较复杂，而且能耗较高。而申请号为CN201120212483.3的技术专利也公开了一种深冷分离一氧化碳和氢气的装置，申请号为CN200780047765.9的专利技术专利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，申请号为CN200480030835.6的专利技术专利公开了一种低温蒸馏生产一氧化碳和/或氢和/或氢和一氧化碳混合物的方法和设备，但这些设备在使用过程中也或多或少存在工艺、能耗上的缺陷，有待于进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中金属焊盘使用中存在的问题，并提供一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置和工艺。本专利技术所采用的具体技术方案如下：一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其包括冷箱和氮气压缩机；所述冷箱中设有第一主换热器、第二主换热器、过冷器、汽提塔再沸器、脱氮塔再沸器、脱甲烷塔冷凝器、脱甲烷塔再沸器、气液分离罐、富氢气闪蒸罐、汽提塔、脱氮塔和脱甲烷塔；净化后原料气输入口通过管道进入冷箱，然后依次流经第一主换热器、汽提塔再沸器、脱氮塔再沸器、第二主换热器、过冷器后进入富氢气闪蒸罐，富氢气闪蒸罐罐顶富氢气出口通过管道依次流经过冷器、第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并通至界区；富氢气闪蒸罐罐底的液体出口管道分为两条支路，一条支路经过过冷器进入汽提塔中部，另一条支路进入汽提塔顶部；汽提塔塔顶的闪蒸气出口通过管道依次流经过冷器、第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并通至界区；汽提塔底部部分液体通过管道进入汽提塔再沸器换热蒸发后重新输入汽提塔下部，汽提塔塔底的液体出口通过管道连接脱氮塔中部；脱氮塔底部部分液体通过管道进入脱氮塔再沸器换热蒸发后重新输入脱氮塔下部，脱氮塔塔顶气体出口通过管道连接脱氮塔顶冷凝器，脱氮塔底部的液体出口通过管道连接至脱氮塔顶冷凝器，而液体在脱氮塔顶冷凝器中蒸发后通过管道输入脱甲烷塔中部；脱甲烷塔底部部分液体通过管道进入脱甲烷塔再沸器换热蒸发后重新输入脱甲烷塔再沸器下部；脱甲烷塔塔顶的CO气体出口依次通过第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并通至界区；脱甲烷塔塔底的富甲烷液出口与脱氮塔顶冷凝器冷凝后的富氮气出口通过管道汇合后，依次经过第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并通至界区；所述的氮气压缩机的循环氮气出口通过管道输入冷箱，依次经过第一主换热器、汽提塔再沸器、脱氮塔再沸器、脱甲烷塔再沸器后进入气液分离罐，气液分离罐的循环液氮出口分为三路，第一路通过管道输送至脱氮塔塔顶，第二路通过管道输送至脱甲烷塔塔顶，第三路通过管道依次流经过冷器、第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并连接氮气压缩机的一级入口；脱甲烷塔塔顶的蒸发氮气出口通过管道依次流经第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并连接氮气压缩机的二级入口；气液分离罐罐顶气体出口与脱氮塔塔顶蒸发氮气出口通过管道汇合后，再依次流经第二主换热器、第一主换热器后出冷箱并连接氮气压缩机的三级入口；补冷液氮通道从外部进入冷箱，依次流经第一主换热器、第二主换热器、过冷器出冷箱至界区。作为优选，所述的脱氮塔顶冷凝器有两个，第一脱氮塔顶冷凝器和第二脱氮塔顶冷凝器分别设置于脱氮塔塔顶，并联工作。作为优选，所述的净化后原料气输入口通过管道连接分子筛吸附系统的净化后原料气出口。作为优选，所述的汽提塔、脱氮塔和脱甲烷塔均为填料塔。作为优选，所述的补冷液氮通道的入口连接液氮贮槽。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述装置的深冷分离一氧化碳气体的工艺，其步骤如下：将来自分子筛吸附系统的净化后原料气通入冷箱，在第一主换热器中降温后，作为汽提塔塔底热源以及脱氮塔塔底热源，然后再冷却至-182℃后进入富氢气闪蒸罐闪蒸，富氢气闪蒸罐罐顶富氢气依次通过过冷器、第二主换热器和第一主换热器复热后出冷箱，去界区；富氢气闪蒸罐罐底液体分为两部分，一部分液体经过冷器加热和节流后进入汽提塔中部，另一部分液体节流后进入汽提塔顶部；汽提塔塔底部分液体在汽提塔再沸器中通过热虹吸产生蒸汽，与自上而下的液体在汽提塔内填料表面逆向流动并进行充分传质传热，汽提塔塔顶闪蒸气依次经过冷器、第二主换热器和第一主换热器复热后出冷箱，去界区；汽提塔塔底液体节流后进脱氮塔中部；脱氮塔塔釜中的液体在脱氮塔再沸器中经过原料气和循环氮气加热蒸发产生气体，与自上而下的液体在脱氮塔内填料表面逆向流动并进行传质传热；脱氮塔塔顶气体经过脱氮塔顶冷凝器冷凝后分离，塔顶富氮气经板翅式换热器复热后出冷箱，去界区；脱氮塔塔底液体节流后送入脱氮塔顶冷凝器提供部分冷量，蒸发后进入脱甲烷塔中部；脱甲烷塔塔底部分液体在脱甲烷塔再沸器中通过循环氮气加热产生蒸汽，与自上而下的液体在脱甲烷塔内填料表面逆向流动并进行传质传热；在脱甲烷塔塔顶得到CO产品气，依次经第二主换热器、第一主换热器复热后出冷箱，去界区；脱甲烷塔塔底底部富甲烷液与脱氮塔顶富氮气混合后依次经第二主换热器、第一主换热器复热后作为燃料气出冷箱，去界区；氮气压缩机出口的循环氮气进入冷箱，在第一主换热器中降温，并作为汽提塔和脱氮塔塔底热源，然后再作为脱甲烷塔塔底热源，再被冷却至-175℃后，进入气液分离罐，气液分离罐中一部分循环液氮节流去脱氮塔塔顶提供冷量，一部分作为脱甲烷塔塔顶冷源，另一部分节流后依次经过冷器、第二主换热器和第一主换热器复温，进入氮气压缩机一级入口，脱甲烷塔塔顶蒸发的氮气依次经第二主换热器、第一主换热器复热后，送入氮气压缩机二级入口，与氮气压缩机一级压缩后的循环氮气混合后，进入氮气压缩机进行二级压缩，气液分离罐罐顶气体与脱氮塔塔顶蒸发的氮气，依次经第二主换热器和第一主换热器复温后，进入压缩机的三级入口与氮气压缩机二级压缩后的循环氮气混合，经三级压缩后的循环氮气再从氮气压缩机出口输出，送入冷箱，为深冷分离提供冷量；开车时通过补冷液氮通道将液氮贮槽中的补冷液氮输送进入主换热器第一主换热器、第二主换热器和过冷器中，为深冷分离提供冷量，复热后出冷箱，以常温氮气出界区。本专利技术的深冷分离装置可以从分子筛吸附系统净化后的原料气中提取出CO产品气、燃料气、闪蒸汽和富氢气，从而实现有用组分的高效分离。而且，本专利技术采用单独的循环氮气制冷系统，为整个装置提供冷量。整个装置中，根据换热网络的优化情况，进压缩机的氮气压力可以分为两个或三个等级，从而可以节约深冷分离的能耗。附图说明图1为一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置的结构示意图；图2为图1中B1位置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其特征在于，包括冷箱和氮气压缩机；所述冷箱中设有第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔冷凝器(E8)、脱甲烷塔再沸器(E9)、气液分离罐(V1)、富氢气闪蒸罐(V2)、汽提塔(T1)、脱氮塔(T2)和脱甲烷塔(T3)；净化后原料气输入口通过管道进入冷箱，然后依次流经第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)后进入富氢气闪蒸罐(V2)，富氢气闪蒸罐(V2)罐顶富氢气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；富氢气闪蒸罐(V2)罐底的液体出口管道分为两条支路，一条支路经过过冷器(E3)进入汽提塔(T1)中部，另一条支路进入汽提塔(T1)顶部；汽提塔(T1)塔顶的闪蒸气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；汽提塔(T1)底部部分液体通过管道进入汽提塔再沸器(E4)换热蒸发后重新输入汽提塔(T1)下部，汽提塔(T1)塔底的液体出口通过管道连接脱氮塔(T2)中部；脱氮塔(T2)底部部分液体通过管道进入脱氮塔再沸器(E6)换热蒸发后重新输入脱氮塔(T2)下部，脱氮塔(T2)塔顶气体出口通过管道连接脱氮塔顶冷凝器，脱氮塔(T2)底部的液体出口通过管道连接至脱氮塔顶冷凝器，而液体在脱氮塔顶冷凝器中蒸发后通过管道输入脱甲烷塔(T3)中部；脱甲烷塔(T3)底部部分液体通过管道进入脱甲烷塔再沸器(E9)换热蒸发后重新输入脱甲烷塔再沸器(E9)下部；脱甲烷塔(T3)塔顶的CO气体出口依次通过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；脱甲烷塔(T3)塔底的富甲烷液出口与脱氮塔顶冷凝器冷凝后的富氮气出口通过管道汇合后，依次经过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；所述的氮气压缩机的循环氮气出口通过管道输入冷箱，依次经过第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔再沸器(E9)后进入气液分离罐(V1)，气液分离罐(V1)的循环液氮出口分为三路，第一路通过管道输送至脱氮塔(T2)塔顶，第二路通过管道输送至脱甲烷塔(T3)塔顶，第三路通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的一级入口；脱甲烷塔(T3)塔顶的蒸发氮气出口通过管道依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的二级入口；气液分离罐(V1)罐顶气体出口与脱氮塔(T2)塔顶蒸发氮气出口通过管道汇合后，再依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的三级入口；补冷液氮通道从外部进入冷箱，依次流经第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)出冷箱至界区。...
【技术特征摘要】
1.一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其特征在于，包括冷箱和氮气压缩机；所述冷箱中设有第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔冷凝器(E8)、脱甲烷塔再沸器(E9)、气液分离罐(V1)、富氢气闪蒸罐(V2)、汽提塔(T1)、脱氮塔(T2)和脱甲烷塔(T3)；净化后原料气输入口通过管道进入冷箱，然后依次流经第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)后进入富氢气闪蒸罐(V2)，富氢气闪蒸罐(V2)罐顶富氢气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；富氢气闪蒸罐(V2)罐底的液体出口管道分为两条支路，一条支路经过过冷器(E3)进入汽提塔(T1)中部，另一条支路进入汽提塔(T1)顶部；汽提塔(T1)塔顶的闪蒸气出口通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；汽提塔(T1)底部部分液体通过管道进入汽提塔再沸器(E4)换热蒸发后重新输入汽提塔(T1)下部，汽提塔(T1)塔底的液体出口通过管道连接脱氮塔(T2)中部；脱氮塔(T2)底部部分液体通过管道进入脱氮塔再沸器(E6)换热蒸发后重新输入脱氮塔(T2)下部，脱氮塔(T2)塔顶气体出口通过管道连接脱氮塔顶冷凝器，脱氮塔(T2)底部的液体出口通过管道连接至脱氮塔顶冷凝器，而液体在脱氮塔顶冷凝器中蒸发后通过管道输入脱甲烷塔(T3)中部；脱甲烷塔(T3)底部部分液体通过管道进入脱甲烷塔再沸器(E9)换热蒸发后重新输入脱甲烷塔再沸器(E9)下部；脱甲烷塔(T3)塔顶的CO气体出口依次通过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；脱甲烷塔(T3)塔底的富甲烷液出口与脱氮塔顶冷凝器冷凝后的富氮气出口通过管道汇合后，依次经过第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并通至界区；所述的氮气压缩机的循环氮气出口通过管道输入冷箱，依次经过第一主换热器(E1)、汽提塔再沸器(E4)、脱氮塔再沸器(E6)、脱甲烷塔再沸器(E9)后进入气液分离罐(V1)，气液分离罐(V1)的循环液氮出口分为三路，第一路通过管道输送至脱氮塔(T2)塔顶，第二路通过管道输送至脱甲烷塔(T3)塔顶，第三路通过管道依次流经过冷器(E3)、第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的一级入口；脱甲烷塔(T3)塔顶的蒸发氮气出口通过管道依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的二级入口；气液分离罐(V1)罐顶气体出口与脱氮塔(T2)塔顶蒸发氮气出口通过管道汇合后，再依次流经第二主换热器(E2)、第一主换热器(E1)后出冷箱并连接氮气压缩机的三级入口；补冷液氮通道从外部进入冷箱，依次流经第一主换热器(E1)、第二主换热器(E2)、过冷器(E3)出冷箱至界区。2.如权利要求1所述的氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其特征在于，所述的脱氮塔顶冷凝器有两个，第一脱氮塔顶冷凝器(E5)和第二脱氮塔顶冷凝器(E7)分别设置于脱氮塔(T2)塔顶，并联工作。3.如权利要求1所述的氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其特征在于，所述的净化后原料气输入口通过管道连接分子筛吸附系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：章有虎，苟文广，陈环琴，韦小雄，
申请(专利权)人：杭州中泰深冷技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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