本实用新型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，属于深冷设备领域。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。本实用新型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。本实用新型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】
一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置
本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。
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。本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位置的放大示意图；图中：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、第一脱氮塔顶冷凝器E5、脱氮塔再沸器E6、第二脱氮塔顶冷凝器E7、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。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。本技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。如图1所示，一种氮循环制冷的深冷分离一氧化碳气体的装置，其主要包括氮气压缩机系统A和冷箱分离单元B。氮气压缩机系统A采用三级压缩机，用于为整个冷箱分离单元B提供冷量。而冷箱分离单元B中主体为冷箱，冷箱中设有板翅式换热器、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。板翅式换热器包括第一主换热器E1、第二主换热器E2、过冷器E3，将换热器分为三部分，主要是为了优化和匹配每股物流的换热。这样换热器比较紧凑，没有浪费的通道。本实施例中，汽提塔T1、脱氮塔T2和脱甲烷塔T3均为填料塔，塔的中部装填有填料。汽提塔再沸器E4、脱氮塔再沸器E6、脱甲烷塔再沸器E9分别设置于汽提塔T1、脱氮塔T2、脱甲烷塔T3的塔底部，用于将塔底的液体进行换热蒸发，以气体形式从塔底由下至上流动。脱氮塔T2塔顶设有两个脱氮塔顶冷凝器，第一脱氮塔顶冷凝器E5和第二脱氮塔顶冷凝器E7以并联的方式设在塔顶，用于对塔顶排出的气体进行冷凝。脱甲烷塔T3的塔顶也设有一个脱甲烷塔冷凝器E8，用于对塔顶排出的气体进行冷凝。该装置中，各设备的连接方式如下：分子筛吸附系统的净化后原料气输送至原料气输入口，原料气输入口再通过管道连接进入冷箱，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罐顶设有富氢气出口，而罐底设有液体出口。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，用于输出富氢气。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中部的填料区，另一条支路进入汽提塔T1顶部的填料上方，使液体在汽提塔T1中从上到下流动。汽提塔T1塔顶设有闪蒸气出口，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，用于输出闪蒸气。汽本文档来自技高网...
【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...
【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：新型
国别省市：浙江,33
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