本发明专利技术涉及气体提纯技术领域，尤其涉及一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置，包括：一级精馏装置、二级精馏装置、预冷器和主换热器，其中，一级精馏装置包括一级精馏塔、冷凝器一和回流罐一，二级精馏装置包括二级精馏塔、冷凝器二、回流罐二和再沸器，未经提纯的天然气先后通过预冷器与一级精馏装置和二级精馏装置进行精馏提纯处理，生成高纯度的甲烷，而预冷器和主换热器是对精馏过程中的流体进行热交换，本发明专利技术中的预冷器以及主换热器可根据需要设置成二通道数或三通道数的换热器，实现温度相匹配的流体之间的换热，各换热器的能量利用率高，同时设计制造难度低。同时设计制造难度低。同时设计制造难度低。
【技术实现步骤摘要】
一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置
[0001]本专利技术涉及气体提纯
，尤其涉及一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置。
技术介绍
[0002]高纯甲烷是指体积分数大于99.999%的甲烷气体。随着科技的发展，高纯甲烷在化工、冶金、电子、石油和航空等领域广泛应用，主要用于标准气、 校正气、 在线仪表标准气、催化剂的评价气。高纯甲烷气体也被逐步用于非晶硅太阳电池制造，大规模集成电路干法刻蚀和等离子刻蚀气的辅助添加气。
[0003]目前制取高纯甲烷大部分采用双塔精馏结合额外的制冷循环的方式，但此类方式大都具有能耗高、换热器设计难度大、系统复杂度高以及系统调节灵活性差等缺点。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置，具有能耗低、换热器设计难度小、系统简单、易于调节的特点。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置，包括：一级精馏装置、二级精馏装置、预冷器和主换热器；其中，所述一级精馏装置包括一级精馏塔、冷凝器一和回流罐一，所述一级精馏塔具有顶部出气口一、回流入口一、原料进口一和底部出液口一，所述顶部出气口一通过管道连通有冷凝器一，所述冷凝器一的出气口通过管道连通有回流罐一，所述回流罐一的出液口与所述回流入口一之间通过回流管一连通，所述回流罐一还具有轻组分排出管一，所述底部出液口一连通有重组分排放管一；所述二级精馏装置包括二级精馏塔、冷凝器二、回流罐二和再沸器，所述二级精馏塔具有顶部出气口二、回流入口二、原料进口二和底部出液口二，所述顶部出气口二通过管道连通有冷凝器二，所述冷凝器二的出气口通过管道连通有回流罐二，所述回流罐二的出液口与所述回流入口二之间通过回流管二连通，所述回流罐二的顶部连通有轻组分排出管二，所述轻组分排出管二连同所述重组分排放管一采用三通一与废料管连通，所述底部出液口二连通有重组分排放管二，所述再沸器设置于所述二级精馏塔底部，内部具有换热通道；预冷器，内部具有通道四和通道五，所述通道四的进口端与所述废料管连通、出口端与尾气处理装置连通，所述通道五的进口端通过管道连通有三通二、出口端通过管道与所述再沸器内的换热通道进口端连通，所述三通二还分别连通有天然气原料端和三通三，所述再沸器内的换热通道出口端与所述三通三连通，所述三通三还通过管道与所述原料进口一连通；
主换热器，内部至少具有通道一、通道二和通道三，所述通道一的进口端与所述轻组分排出管一连通、出口端通过管道与所述原料进口二连通，所述通道二的进口端与所述重组分排放管二连通、出口端通过管道将产品输送出去；制冷剂通过管道依次进入到所述冷凝器二、所述主换热器和所述冷凝器一中换热后流出。
[0007]进一步地，所述制冷剂通过制冷循环系统进行循环制冷，所述制冷循环系统包括压缩机、膨胀模块和回热器，所述回热器至少具有通道六和通道七，所述通道六的进口端与所述压缩机出气口连通、出口端与所述膨胀模块的进口端连通，所述通道七的进口端与所述冷凝器一之间采用冷媒通道连通、出口端与所述压缩机进气口连通，所述膨胀模块的出口端与所述冷凝器二之间采用冷媒通道连通。
[0008]进一步地，所述回热器还具有通道八，所述天然气原料端为液态天然气原料端，所述通道八通过管道连通于所述液态天然气原料端和所述三通二之间。
[0009]进一步地，所述主换热器还具有通道九，所述天然气原料端为气态天然气原料端，所述通道九进口端通过管道与所述气态天然气原料端连通、出口端通过管道连通有三通四，所述三通四设置于所述三通二和所述通道八之间的管道上。
[0010]进一步地，所述膨胀模块包括膨胀机和节流阀中的一个或多个。
[0011]进一步地，所述液态天然气原料端采用原料供应系统一进行供应，所述原料供应系统一包括若干个储罐一、供应管一和尾气排出管，每个所述储罐一液相出口端均通过汇流排管一与所述供应管一连通、气相出口端均通过汇流排管二与所述尾气排出管连通。
[0012]进一步地，所述气态天然气原料端采用原料供应系统二进行供应，所述原料供应系统二包括若干个天然气瓶、汇流排管三和气体压缩机，所有所述天然气瓶均通过所述汇流排管三与所述气体压缩机连通，所述气体压缩机的出气口连通有供应管二。
[0013]进一步地，还包括产品储存充装系统，所述产品储存充装系统包括储罐二、缓冲罐、加压汽化模块和充装排架，所述储罐二和所述缓冲罐并联设置，所述加压汽化模块的两端分别与所述缓冲罐和所述充装排架相连，所述充装排架连通有若干个产品气瓶。
[0014]进一步地，所述加压汽化模块包括汽化器和充瓶压缩机。
[0015]进一步地，所述加压汽化模块包括液体加压泵和汽化器。
[0016]本专利技术的有益效果为：（1）、本专利技术中采用的各种换热器，包括预冷器、主换热器和回热器等，均可设置成二通道数或三通道数的换热器，实现温度相匹配的流体之间的换热，各换热器的能量利用率高，同时设计制造难度低；（2）、整套装置操作灵活、易于调节，本专利技术中的一级精馏塔和二级精馏塔各自独立运行，操作压力可以根据实际的分离要求确定，不会相互制约，有利于优化实际系统的各个参数；（3）、采用外部节流制冷循环为精馏过程提供冷量，可根据具体的流程需求选用合适的制冷剂、制冷剂流量和膨胀模块，提高了系统操作的灵活性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，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的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例中双塔精馏制取高纯甲烷的装置的结构示意图；图2为图1中A框的放大图；图3为图1中B框的放大图；图4为图1中C框的放大图；图5a为本专利技术实施例中膨胀模块第一种结构的示意图；图5b为本专利技术实施例中膨胀模块第二种结构的示意图；图5c为本专利技术实施例中膨胀模块第三中结构的示意图；图6为本专利技术实施例中原料供应系统一的结构示意图；图7为本专利技术实施例中原料供应系统二的结构示意图；图8为本专利技术实施例中产品储存充装系统的结构示意图；图9为本专利技术实施例中加压汽化模块的结构示意图。
[0019]附图标记：1、一级精馏塔；2、冷凝器一；3、回流罐一、4、回流管一；5、轻组分排出管一；6、重组分排放管一；7、二级精馏塔；8、冷凝器二；9、回流罐二；10、再沸器；11、回流管二；12、轻组分排出管二；13、三通一；14、废料管；15、重组分排放管二；16、预冷器；17、尾气处理装置；18、三通二；19、三通三；20、主换热器；21、制冷循环系统；22、压缩机；23、膨胀模块；24、回热器；25、液态天然气原料端；26、气态天然气原料端本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双塔精馏制取高纯甲烷的装置，其特征在于，包括：一级精馏装置、二级精馏装置、预冷器（16）和主换热器（20）；其中，所述一级精馏装置包括一级精馏塔（1）、冷凝器一（2）和回流罐一（3），所述一级精馏塔（1）具有顶部出气口一、回流入口一、原料进口一和底部出液口一，所述顶部出气口一通过管道连通有冷凝器一（2），所述冷凝器一（2）的出气口通过管道连通有回流罐一（3），所述回流罐一（3）的出液口与所述回流入口一之间通过回流管一（4）连通，所述回流罐一（3）还具有轻组分排出管一（5），所述底部出液口一连通有重组分排放管一（6）；所述二级精馏装置包括二级精馏塔（7）、冷凝器二（8）、回流罐二（9）和再沸器（10），所述二级精馏塔（7）具有顶部出气口二、回流入口二、原料进口二和底部出液口二，所述顶部出气口二通过管道连通有冷凝器二（8），所述冷凝器二（8）的出气口通过管道连通有回流罐二（9），所述回流罐二（9）的出液口与所述回流入口二之间通过回流管二（11）连通，所述回流罐二（9）的顶部连通有轻组分排出管二（12），所述轻组分排出管二（12）连同所述重组分排放管一（6）采用三通一（13）与废料管（14）连通，所述底部出液口二连通有重组分排放管二（15），所述再沸器（10）设置于所述二级精馏塔（7）底部，内部具有换热通道；预冷器（16），内部具有通道四和通道五，所述通道四的进口端与所述废料管（14）连通、出口端与尾气处理装置（17）连通，所述通道五的进口端通过管道连通有三通二（18）、出口端通过管道与所述再沸器（10）内的换热通道进口端连通，所述三通二（18）还分别连通有天然气原料端和三通三（19），所述再沸器（10）内的换热通道出口端与所述三通三（19）连通，所述三通三（19）还通过管道与所述原料进口一连通；主换热器（20），内部至少具有通道一、通道二和通道三，所述通道一的进口端与所述轻组分排出管一（5）连通、出口端通过管道与所述原料进口二连通，所述通道二的进口端与所述重组分排放管二（15）连通、出口端通过管道将产品输送出去；制冷剂通过管道依次进入到所述冷凝器二（8）、所述主换热器（20）和所述冷凝器一（2）中换热后流出。2.根据权利要求1所述的双塔精馏制取高纯甲烷的装置，其特征在于，所述制冷剂通过制冷循环系统（21）进行循环制冷，所述制冷循环系统（21）包括压缩机（22）、膨胀模块（23）和回热器（24），所述回热器（24）至少具有通道六和通道七，所述通道六的进口端与所述压缩机（22）出气口连通、出口端与所述膨胀模块（23）的进口端连通，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜思敏，孙方军，
申请(专利权)人：江苏克劳特低温技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。