一种回收兰炭尾气的深冷分离系统及方法技术方案

一种回收兰炭尾气的深冷分离系统，包括：换热器，用于对经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气进行降温；精馏塔，与换热器连接，精馏塔用于对经换热器降温后的兰炭尾气进行精馏操作，精馏塔的塔底得到液化天然气，精馏塔的塔顶得到排放尾气；混合冷剂循环制冷系统，与换热器连接，混合冷剂循环制冷系统为深冷分离系统提供冷量；膨胀制冷系统，分别与换热器和精馏塔连接，精馏塔的塔顶的排放尾气进入所述膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压并降温后返回换热器，为深冷分离系统和精馏塔补充冷量。还提供一种回收兰炭尾气的深冷分离方法。上述回收兰炭尾气的深冷分离系统和方法结构简单、能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种回收兰炭尾气的深冷分离系统及方法
本专利技术涉及回收兰炭尾气领域，特别涉及一种回收兰炭尾气的深冷分离系统及方法。
技术介绍
兰炭在生产过程中会大量产生大量的尾气，主要成分有氮气、氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及少量杂质，其中氮气的含量较高。兰炭尾气可以直接作为燃气使用，但是这种处理方式经济性较差，这是因为兰炭尾气中氮气含量较高，导致其热值较低。兰炭尾气作为一种优质的化工资源，近年来逐渐实现了资源化利用，包括兰炭尾气制液化天然气(LiquefiedNaturalGas，LNG)、兰炭尾气制甲醇、兰炭尾气制合成氨、兰炭尾气提氢等技术。其中，兰炭尾气制液化天然气技术应用较多。在兰炭尾气制液化天然气过程中，最关键的步骤是深冷液化分离工序，由于兰炭尾气具有氮气含量高的特点，采用传统的深冷液化分离工艺，则存在设备投资大，能耗高等缺点。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种结构简单、能耗低的回收兰炭尾气的深冷分离系统及方法。一种回收兰炭尾气的深冷分离系统，包括：换热器，用于对经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气进行降温；精馏塔，与所述换热器连接，所述精馏塔用于对经所述换热器降温后的兰炭尾气进行精馏操作，从所述精馏塔的塔底得到液化天然气，从所述精馏塔的塔顶得到排放尾气；混合冷剂循环制冷系统，与所述换热器连接，所述混合冷剂循环制冷系统为所述深冷分离系统提供冷量；膨胀制冷系统，分别与所述换热器和所述精馏塔连接，所述精馏塔的塔顶的排放尾气进入所述膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压并降温后返回所述换热器，为所述深冷分离系统和所述精馏塔补充冷量。在其中一个实施例中，所述膨胀机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机、透平膨胀机或活塞膨胀机。在其中一个实施例中，所述膨胀机为气体轴承膨胀机、油轴承膨胀机或机械轴承膨胀机。在其中一个实施例中，所述膨胀机输出700～740kw轴功，用于带动发电机发电。在其中一个实施例中，所述兰炭尾气经所述换热器降温后温度为-140℃～-160℃。一种回收兰炭尾气的深冷分离方法，包括：将经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气送入换热器进行降温，然后送至精馏塔进行精馏操作，从所述精馏塔的塔底得到液化天然气，从所述精馏塔的塔顶得到排放尾气；将所述精馏塔顶的排放尾气输送至膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压，待温度降低后返回所述换热器，为所述深冷分离系统和所述精馏塔补充冷量；采用混合冷剂循环制冷系统为所述深冷分离系统提供冷量；其中混合冷剂制冷循环包括：将低压的混合工质输入至所述混合冷剂循环制冷系统，增压后进入末级冷却器，冷却至40℃后进入气液分离器，将得到的液相送至换热器一级，冷却节流后返流复温出冷箱；将得到的气相经过板翅换热器一二级后节流制冷，然后返流复温，与液相返流流股混合出冷箱，回到混合冷剂压缩机入口缓冲罐。在其中一个实施例中，所述膨胀机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机、透平膨胀机或活塞膨胀机。在其中一个实施例中，所述膨胀机为气体轴承膨胀机、油轴承膨胀机或机械轴承膨胀机。在其中一个实施例中，所述膨胀机输出700～740kw轴功，用于带动发电机发电。在其中一个实施例中，所述兰炭尾气经所述换热器降温后温度为-140℃～-160℃。与传统深冷分离方法相比，上述回收兰炭尾气的深冷分离系统及方法减少了氮气循环制冷系统及相关设备的投入，大大节省了投资费用，简化流程，降低了操作难度；同时充分回收排放尾气的压力能，降低了能耗，节省了整套装置的操作费用，从而提升了兰炭尾气制LNG技术的经济性，提高其市场竞争力。附图说明图1为一实施方式的回收兰炭尾气的深冷分离系统的结构示意图；图2为一实施方式的混合冷剂制冷系统结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。请参阅图1，一实施方式的回收兰炭尾气的深冷分离系统，包括换热器、精馏塔、混合冷剂循环制冷系统和膨胀制冷系统。其中，换热器，用于对经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气进行降温。精馏塔与换热器连接，精馏塔用于对经换热器降温后的兰炭尾气进行精馏操作，从精馏塔的塔底得到液化天然气，从精馏塔的塔顶得到排放尾气。混合冷剂循环制冷系统与换热器连接，混合冷剂循环制冷系统为深冷分离系统提供冷量。膨胀制冷系统分别与换热器和精馏塔连接，精馏塔的塔顶的排放尾气进入膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压并降温后返回换热器，为深冷分离系统和精馏塔补充冷量。在一实施方式中，膨胀机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机、透平膨胀机或活塞膨胀机。在其他实施方式中，膨胀机也可以为其他类型的膨胀机。在一实施方式中，膨胀机为气体轴承膨胀机、油轴承膨胀机或机械轴承膨胀机。在一实施方式中，膨胀机输出700～740kw轴功，用于带动发电机发电。在一实施方式中，兰炭尾气经换热器降温后温度为-140℃～-160℃。上述回收兰炭尾气的深冷分离系统中，其主要冷量由混合冷剂循环制冷系统提供，取消原氮气循环制冷回收兰炭尾气的深冷分离系统，由膨胀制冷系统利用排放尾气的压力能补充部分冷量，同时膨胀制冷系统的输出功可以用于带动发电机发电，电能并入企业内部电网或供给混合冷剂压缩机，大大节省了投资费用，简化流程，降低了操作难度；同时充分回收排放尾气的压力能，降低了能耗，节省了整套装置的操作费用，从而提升了兰炭尾气制LNG技术的经济性，提高其市场竞争力。一种回收兰炭尾气的深冷分离方法，包括：将经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气送入换热器进行降温，然后送至精馏塔进行精馏操作，从精馏塔的塔底得到液化天然气，从精馏塔的塔顶得到排放尾气；将所述精馏塔顶的排放尾气输送至膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压，待温度降低后返回所述换热器，为所述深冷分离系统补充冷量；请参阅图2，采用混合冷剂循环制冷系统为所述深冷分离系统提供冷量；其中混合冷剂制冷循环包括：将低压的混合工质输入至所述混合冷剂循环制冷系统，增压后进入末级冷却器，冷却至40℃后进入气液分离器，将得到的液相送至一级换热器，冷却节流后返流复温出冷箱；将得到的气相依次经过一级换热器和二级换热器后节流制冷，然后返流复温，与液相返流流股混合出冷箱，回到混合冷剂压缩机入口缓冲罐。在一实施方式中，经深度净化、甲烷化处理后的兰炭尾气组成如表1所示，压力约为20bar，温度约为40℃，流量约为66000Nm3/h。表1处理后的兰炭尾气组成(mol％)氮气甲烷合计7030100在一实施方式中，得到的LNG主要由甲烷组成，含量大于99％。在一实施方式中，精馏塔理论板为18块，操作压力20bar左右，压降20kpa，操作温度塔顶为-155℃左右，塔底为-108℃左右。在一实施方式中，膨胀机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机、透平膨胀机或活塞膨胀机。在其他实施方式中，膨胀机也可以为其他类型的膨胀机。在一实施方式中，膨胀机为气体轴承膨胀机、油轴承膨胀机或机械轴承膨胀机。在一实施方式中，膨胀机输出700～740kw轴功，膨胀制冷系统的输出功带动发电机发电，电能并入企业内部电网或供给混合冷剂压缩机。在一实施方式中，兰炭尾气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，包括：换热器，用于对经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气进行降温；精馏塔，与所述换热器连接，所述精馏塔用于对经所述换热器降温后的兰炭尾气进行精馏操作，从所述精馏塔的塔底得到液化天然气，从所述精馏塔的塔顶得到排放尾气；混合冷剂循环制冷系统，与所述换热器连接，所述混合冷剂循环制冷系统为所述深冷分离系统提供冷量；膨胀制冷系统，分别与所述换热器和所述精馏塔连接，所述精馏塔的塔顶的排放尾气进入所述膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压并降温后返回所述换热器，为所述深冷分离系统和所述精馏塔补充冷量。

【技术特征摘要】
1.一种回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，包括：换热器，用于对经深度净化及甲烷化处理后的兰炭尾气进行降温；精馏塔，与所述换热器连接，所述精馏塔用于对经所述换热器降温后的兰炭尾气进行精馏操作，从所述精馏塔的塔底得到液化天然气，从所述精馏塔的塔顶得到排放尾气；混合冷剂循环制冷系统，与所述换热器连接，所述混合冷剂循环制冷系统为所述深冷分离系统提供冷量；膨胀制冷系统，分别与所述换热器和所述精馏塔连接，所述精馏塔的塔顶的排放尾气进入所述膨胀制冷系统，经膨胀机降至常压并降温后返回所述换热器，为所述深冷分离系统和所述精馏塔补充冷量。2.根据权利要求1所述的回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，所述膨胀机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机、透平膨胀机或活塞膨胀机。3.根据权利要求2所述的回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，所述膨胀机为气体轴承膨胀机、油轴承膨胀机或机械轴承膨胀机。4.根据权利要求1所述的回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，所述膨胀机输出700～740kw轴功，用于带动发电机发电。5.根据权利要求1所述的回收兰炭尾气的深冷分离系统，其特征在于，所述兰炭尾气经所述换热器降温后温度为-140℃～-160℃。6.一种回收兰炭尾气的深冷分离方法，其特征在于，包括：将经深度净化及甲烷化处...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴栋中，张志杰，
申请(专利权)人：北京恒泰洁能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11