煤气化装置来原料气甲烷深冷分离装置的换热系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的煤气化装置来原料气ＣＨ４深冷分离装置的换热系统，包括有板翅式主换热器、混合冷剂循环压缩机及氮气循环压缩机，主换热器中布置有原料气通道、混合冷剂通道和氮气通道，其中，从上游煤气化装置来原料气首先在主换热器中换热，然后经过再沸器冷却后再进入主换热器进一步冷却并部分冷凝后到洗涤塔；主换热器中混合冷剂换热通道的进出口分别连至闭式混合冷剂循环的进出口；主换热器中的氮换热通道的进／出口分别连至氮循环压缩机的出／进口。本实用新型专利技术由于采用闭式混合冷剂制冷循环和氮气制冷循环组合的方式，同时利用空分补充液氮的方法。这样改善主换热器的传热温差，减少主换热器的不可逆损耗，降低整套深冷分离装置的能耗。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤气化装置来原料气的CH4深冷分离装置的换热系统，属于 低温气体分离

技术介绍
目前化工厂的煤气化装置来的原料气，基本组分为CO、CH4, H2,由于其中甲烷气的 存在，对利用原料气合成氨或合成甲醇非常不利，影响产品的合成率并增加能耗。所以要求 将CH4和CO，H2分离，这样就要将原料气在换热器内冷却到_165°C -160°C。以前技术多 采用单一的闭式混合冷剂制冷循环或氮气膨胀制冷循环。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可有效分离基本组分为一氧化碳，氢气和甲烷 的原料气、分离液化甲烷(LNG)作为清洁能源，具有环保、节能、成本低等特点的煤气化装置 来原料气的CH4深冷分离装置的换热系统。本技术的技术方案是一种煤气化装置来原料气甲烷深冷分离装置的换热系统，包括有板翅式主换热 器、闭式混合冷剂循环压缩机及氮气循环压缩机，主换热器中布置有原料气通道、混合冷剂 通道和氮气通道，其中，主换热器中的原料气通道包括原料气进口通道、原料气换热通道和 返流的合成气通道，氮气通道包括高压氮换热通道和返流的低压氮换热通道，从上游煤气 化装置来原料气连接至主换热器中的原料气进口通道，然后其输送管路由主换热器中部抽 出，经管路连接至使其进一步冷却的再沸器，再沸器出口由管路连至主换热器中冷却用的 原料气换热通道，然后原料气换热通道由管路连接至洗涤塔；主换热器中混合冷剂通道的 进出口分别连至闭式混合冷剂循环，其进口端连接混合冷剂压缩机末级出口的分离器，其 中分离器的液相输出管经冷剂泵加压连接到进口端，气相输出管直接连至进口端，混合冷 剂通道的出口端连接混合冷剂压缩机的吸入口 ；主换热器中的高压氮换热通道的进口连至 氮循环的氮气压缩机末级冷却器的出口，返流的低压氮换热通道的出口连至氮循环的氮气 压缩机的进口 ；洗涤塔顶引出的主要组分为H2和CO的合成气的管路连接至主换热器中返 流的合成气通道然后连接至合成气输出管网，洗涤塔底引出的主要组分为H2和CO的液体 的管路连接至CH4 - CO精馏塔。本技术的附加技术方案如下。优选地，氮循环中包括循环氮气压缩机，其增压并冷却后的氮气输出管连接主换 热器中的高压氮换热通道，主换热器的氮出口连接至J/T阀，经过J/T阀后连接至CH4 - CO 精馏塔的冷凝器，冷凝器的氮出口连接至主换热器中的低压氮通道，低压氮通道的输出端 连接至循环氮气压缩机入口进行下一次循环。。优选地，如果采用氮气膨胀的方案则氮循环中还包括增压透平膨胀机，循环氮气 压缩机的增压、冷却输出端连接至增压透平膨胀机的增压端，增压透平膨胀机的输出端连接至主换热器中的高压氮换热通道，高压氮换热通道上有管路连接至氮气膨胀机，氮气膨 胀机的输出端连接至板式主换热器的低压氮换热通道，主换热器中的高压氮换热通道出主 换热器后连接至J/T阀，然后经过J/T阀连接至CH4 - CO精馏塔的冷凝器，CH4 - CO精馏 塔的冷凝器的输出的连接至主换热器中的低压氮换热通道，低压氮换热通道的输出端连接 至循环氮气压缩机入口进行下一次循环。优选地，所述的闭式混合冷剂循环包括混合冷剂压缩机，压缩后的混合冷剂输出 管连接至末级冷却器后的第一汽液分离罐，第一汽液分离罐分离出的混合冷剂液体输出管 连接混合冷剂泵加压后连接至主换热器中的混合冷剂换热通道，分离出的混合冷剂气体输 出管直接连接主换热器中的混合冷剂换热通道，在换热器内部入口处有使混合冷剂汽液均 勻混合的分配结构，该分配结构输出管连至主换热器的每个隔层，然后引出至混合冷剂J/ T阀，再连至第二汽液分离罐，汽、液管路分别连至主换热器中不同的通道，在经过换热器内 部入口处的分配结构后，连接至主换热器的每个隔层，然后连至混合冷剂压缩机的入口进 行下一次循环。优选地，在闭式混合冷剂循环中有补充混合冷剂的入口。 优选地，在氮循环中有氮气补充口，氮气补充口接到循环氮气压缩机(NC601)入口 管上并与空气分离设备的氮气输出管道连接。优选地，在氮循环中有液氮补充口，液氮补充口接到冷凝器(K601)的液氮进口管 上并与空气分离设备的液氮输出管道连接。本技术的有益效果由于采用闭式混合冷剂制冷循环和氮气制冷循环组合的 方式，同时利用空分补充液氮的方法。这样改善主换热器的传热温差，减少主换热器的不可 逆损耗，降低整套深冷分离装置的能耗。在氮循环系统用节流阀代替膨胀机时，分离液化 LNG的单位能耗仅为0. 7Kw. h/Nm3. LNG，整套系统的可靠性高，操作更加简便，启停更加方 便。在氮循环系统用氮气膨胀机时，其分离液化LNG的单位能耗仅为0. 67Kw. h/Nm3. LNG。 与无膨胀机的氮循环流程相比，能耗更低。附图说明本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中图1是本技术煤气化装置来原料气的CH4深冷分离装置的换热系统实施例1 的系统框图。图2是本技术煤气化装置来原料气的CH4深冷分离装置的换热系统实施例2 的系统框图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。本技术的具体实施例1，如图1所示，一种煤气化装置来原料气的CH4深冷分 离装置的换热系统，包括有板翅式主换热器(E601)、闭式混合冷剂循环压缩机(MRC701)及 氮气循环压缩机(NC601)，其中，从上游煤气化装置来原料气连接至主换热器中的原料气进 口通道并在其中冷却然后从主换热器中部抽出，经过再沸器(K602)进一步冷却后再进入主 换热器中的原料气换热通道冷却并部分冷凝到_165°C -160°C引出进入洗涤塔(T601)；主换热器中混合冷剂换热通道的进出口分别连至闭式混合冷剂循环，其进口端连接混合冷 剂压缩机(MRC701)末级出口的分离器(液相经冷剂泵(P701)加压进入到进口端，气相直接 连至进口端)，出口端连接混合冷剂压缩机(MRC701)的吸入口 ；主换热器中的高压氮换热通 道的进口连至氮循环的氮气压缩机(NC601)末级冷却器的出口，返流的低压氮换热通道的 出口连至氮循环的氮气压缩机(NC601)的进口。洗涤塔(T601)顶引出的合成气(主要是氏 和CO)经过主换热器中返流的合成气通道复热后至合成气输出管网，洗涤塔(T601)底引出 的CH4 — CO混合气引出至CH4 — CO精馏塔(T602)。其中，主要的制冷负荷由闭式混合冷剂制冷循环提供，将进料原料气冷却 至-151°C左右，并且将氮气冷剂冷凝至-151°C左右。冷剂由冷剂压缩机压缩，在换热器中 冷却并冷凝，通过混合冷剂节流阀(J/T阀)膨胀以及在换热器E601内复热从而提供冷量。 冷剂是由氮气、和Cl至C5的碳氢化合物组成的混合物。氮循环中，氮气经循环氮气压缩机(NC601)增压并冷却后进入主换热器中的高压 氮换热通道，氮气在其中冷却、液化并过冷后出主换热器，进J/T阀，液氮经过J/T阀后进入 CH4 - CO精馏塔(T602)的冷凝器(K601)，然后进入主换热器中的低压氮通道复热出冷箱汇 入循环氮气压缩机(NC601)入口进行下一次循环。液氮为CH4 - CO精馏塔T602回流冷凝器 K601提供充分的冷量同时返流氮气也将原料气从_151°C进一步冷却到-165°C — -160°C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种煤气化装置来原料气甲烷深冷分离装置的换热系统，包括有板翅式主换热器、闭式混合冷剂循环压缩机及氮气循环压缩机，主换热器中布置有原料气通道、混合冷剂通道和氮气通道，其中，主换热器中的原料气通道包括原料气进口通道、原料气换热通道和返流的合成气通道，氮气通道包括高压氮换热通道和返流的低压氮换热通道，从上游煤气化装置来原料气连接至主换热器中的原料气进口通道，然后其输送管路由主换热器中部抽出，经管路连接至使其进一步冷却的再沸器，再沸器出口由管路连至主换热器中冷却用的原料气换热通道，然后原料气换热通道由管路连接至洗涤塔；主换热器中混合冷剂通道的进出口分别连至闭式混合冷剂循环，其进口端连接混合冷剂压缩机末级出口的分离器，其中分离器的液相输出管经冷剂泵加压连接到进口端，气相输出管直接连至进口端，混合冷剂通道的出口端连接混合冷剂压缩机的吸入口；主换热器中的高压氮换热通道的进口连至氮循环的氮气压缩机末级冷却器的出口，返流的低压氮换热通道的出口连至氮循环的氮气压缩机的进口；洗涤塔顶引出的主要组分为H2和CO的合成气的管路连接至主换热器中返流的合成气通道然后连接至合成气输出管网，洗涤塔底引出的主要组分为H2和CO的液体的管路连接至CH4－CO精馏塔。2.根据权利要求1所述的煤气化装置来原料气甲烷深冷分离装置的换热系统，其特征 在于，所述的闭式混合冷剂循环包括混合冷剂压缩机，压缩后的混合冷剂输出管连接至末 级冷却器后的第一汽液分离罐，第一汽液分离罐分离出的混合冷剂液体输出管连接混合冷 剂泵加压后连接至主换热器中的混合冷剂换热通道，分离出的混合冷剂气体输出管直接连 接主换热器中的混合冷剂换热通道，在换热器内部入口处有使混合冷剂汽液均勻混合的分 配结构，该分配结构输出管连至主换热器的每个隔层，然后引出至混合冷剂J/T阀，再连至 第二汽液分离罐，汽、液管路分别连至主换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，阴红兵，王磊，黄顺泰，彭正春，
申请(专利权)人：成都蜀远煤基能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]