一种化工尾气的液化分离方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种化工尾气的分离液化方法及设备。其技术方案是：将化 工尾气净化并经换热器冷却；将冷却后的气体通入第一分馏塔的中部，在第 一分馏塔顶部得到脱除了液化石油气的混合气，底部得到液化石油气产品； 再将从第一分馏塔顶部分离出的混合气进一步冷却后通入第二分馏塔中部， 在第二分馏塔顶部又得到脱除了甲烷气的混合气，底部得到液化天然气产 品。也可将第二分馏塔顶部分离出的混合气引入换热器继续冷却，经第三分 馏塔继续分离，从第三分馏塔顶部得到出氢气，底部得到氮气和一氧化碳混 合液体。本发明专利技术的方法和设备有效地分离和利用了工业尾气，设备结构简单， 能耗低，适于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体液化分离方法及设备，特别涉及一种将由混合气体 组成的化工尾气低温液化分离的方法及设备。
技术介绍
化工工业生产的尾气，例如生产焦炭、煤气的焦化厂的尾气，煤基合成 油的尾气(或称驰放气)等，通常成分比较复杂，是一种混合气体。例如有 的除含有大量氢气以外，还含有一氧化碳、氮气、曱烷、乙烷、乙烯、丙烷、 丙烯、丁烷及丁烷以上的各种烷烃。这些气体混合物是重要的资源却难以得 到很好的利用，现有的采用变压吸附、或膜分离的方法都存在回收率低，分 离纯度不高的缺点。本申请人之前曾提出了 一种空气回热式的矿井瓦斯气的分离液化方法及设备的中国专利技术专利，申请号200810093653.3,该方 法和设备主要用于矿井瓦斯气的分离，其中只包括一个分馏塔，只能分离得 到一种液体产品，无法分离得到多种可利用的产品，也不能处理含有多种气 体的化工工业尾气。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种化工尾气的低温液化分离方法和设备，它能够分离出三种以上产品。分离纯度高、工艺筒单，能耗也低。 为解决上述技术问题，本专利技术所提出的方法的技术方案是 一种混合可燃性化工尾气的低温液化分离方法，包括如下工艺步骤 步骤一将化工尾气净化、干燥去除二氧化碳和水分； 步骤二将干燥、净化后的化工尾气通入换热器进行冷却； 步骤三将冷却后的化工尾气通入第一分馏i^的中部，经分馏塔底部的蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交 换，在分馏塔顶部得到脱除了液化石油气的混合气，分馏塔底部得到液化石 油气产品。步骤四将从第一分馏塔顶部分离出的气体引入换热器中继续冷却，再 通入第二分镏塔的中部。步骤五在第二分馏塔中，经分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的 冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在分馏塔顶部得到脱除了 液化天然气的混合气，分馏塔底部得到液化天然气产品。进一步，在步骤五中，也可将第二分馏:t荅顶部分离出的混合气继续冷却 后，再通入第三分馏塔的中部。在第三分馏塔中，经分馏塔底部蒸发器的蒸 发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在分馏 塔顶部得到纯度4艮高的氢气，分馏塔底部得到几乎全部的氮气和大部分的一 氧化碳液体。进一步，所述第三分馏塔内的工作压力为0. 1MPa(lMPa-10屮a)至3MPa, 蒸发器的蒸发温度为-195。C至-140°C，冷凝器的冷凝温度为-235。C至-220 。C。进一步，当第三分馏塔的工作压力为0. lMPa至0. 5MPa时，塔内蒸发器 的蒸发温度为-195。C至-U(TC,冷凝器的冷凝温度为-235。C至-220。C;当第 三分馏塔的工作压力为0. 5MPa至lMPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-180。C 至-160。C,冷凝器的冷凝温度为-23rC至-220。C;第三分馏塔的工作压力为 lMPa至2MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-170。C至-15(TC，冷凝器的冷凝 温度为-230。C至-220°C;第三分馏塔的工作压力为2MPa至3MPa时，塔内蒸 发器的蒸发温度为-160。C至-14(TC,冷凝器的冷凝温度为-232。C至-220。C。 进一步，将第三分馏塔顶部分离出的氢气返回换热器的冷端，回收冷量。 进一步，将从步骤五中第二分馏塔顶部分离出的气体直接返回换热器的 冷端，回收冷量。进一步，步骤二中，所述化工尾气经换热器冷却至-40。C以下，再经阀 门减压，使其温度继续下降。进一步，所述步骤三中，第一分馏塔的工作压力为0. lMPa至3MPa，塔 内蒸发器的蒸发温度为-80。C至55。C，冷凝器的冷凝温度为-165。C至-130°C。进一步，当第一分馏塔的工作压力为0. IMPa至0. 5MPa时，t荅内蒸发器 的蒸发温度为-80。C至-28。C，冷凝器的冷凝温度为-165C至-145。C;当第一 分馏塔的工作压力为0. 5MPa至lMPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-3(TC至 -6。C,冷凝器的冷凝温度为-155。C至-142。C;当第一分馏塔的工作压力为 lMPa至2MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-l(TC至35°C ，冷凝器的冷凝温 度为-150。C至-135。C;当第一分馏塔的工作压力为2MPa至3MPa时，塔内蒸 发器的蒸发温度为25。C至55。C，冷凝器的冷凝温度为-14(TC至-13(TC。进一步，所述步骤四中，混合气体经换热气冷却至-13(TC以下，再经阀 门减压，使其温度继续下降。进一步，所述步骤五中，第二分馏塔的工作压力为1个大气压至30个 大气压，塔中蒸发器的蒸发温度为-165。C至-9(TC,冷凝器的冷凝温度为-205 。C至-160。C。进一步，当第二分馏塔的工作压力为0. IMPa至0. 5MPa时，塔内蒸发器 的蒸发温度为-165。C至-133。C,冷凝器的冷凝温度为-204。C至-182。C;当第 二分馏塔的工作压力为0. 5MPa至IMPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-142。C 至-120。C，冷凝器的冷凝温度为-192。C至-175°C;当第二分馏塔的工作压力 为lMPa至2MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-129。C至-102。C,冷凝器的冷 凝温度为-185。C至-168。C;当第二分馏塔的工作压力为2MPa至3MPa时，塔 内蒸发器的蒸发温度为-112。C至-9rC，冷凝器的冷凝温度为-178。C至-164 。C。进一步，所述步骤五中，经换热器，气体冷却至负180。C以下。 进一步，所述换热器的冷量和冷凝器的冷量由一个制冷系统提供，所述制冷系统为气体膨胀制冷系统或混合制冷剂制冷系统或液氮制冷系统。进一步，所述系统中的原料气可以先经过分馏塔底部的蒸发器，为蒸发器提供热量，同时原料气本身得到预冷，然后再回到换热器进一步降温后，再进入分馏塔。进一 步，所述制冷系统中的制冷气可以先经过分馏塔底部的蒸发器为蒸 发器提供热量，同时制冷气本身得到预冷，然后再引入换热器中作为制冷气。本专利技术还提供了一种采用上述化工尾气低温液化分离方法的设备，其中包括干燥净化设备、制冷设备和液化分离设备；所述液化分离设备包括有换热器和两个分馏塔，干燥净化设备的化工尾 气原料气输出管路与液化分离设备中的换热器的原料气输入通道连接，制冷 设备的制冷管路与液化分离设备的换热器的制冷通道连接，所述液化分离设 备的换热器的原料气输出管道与位于分馏塔中部的原料气输入口相连；所述分馏塔顶部具有冷凝器，同时其顶部还设有气体引出管道；分馏塔 底部具有蒸发器，同时底部设有液态产品引出管道；所述第二分馏塔中部的的原料气输入口与第 一分馏塔顶部的气体引出 管道相连。进一步，所述液化分离设备中还设有第三分馏塔，分馏塔顶部具有冷凝 器，同时其顶部还设有气体引出管道；分馏塔底部具有蒸发器，同时底部设 有液态产品引出管道，第三分馏塔中部的的原料气输入口与第二分馏塔顶部 的气体引出管道相连。进一步，所述第二分馏塔顶部的气体引出管道与换热器相连后再与第三 分馏塔中部的原料气输入口相连。进一步，所述第二分馏塔顶部的气体引出管道将低温气体引回到换热器 后，再连接到膨胀^L，然后再连接到换热器。进一步，所述第三分馏塔顶部的气体输出管道与换热器相连回收冷量。进一步，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化工尾气的液化分离方法，包括步骤如下：步骤一：将化工尾气净化、干燥去除二氧化碳和水分；步骤二：将干燥、净化后的化工尾气通入换热器进行冷却；步骤三：将冷却后的化工尾气通入第一分馏塔的中部，经该分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在该分馏塔顶部得到脱除了液化石油气的混合气，该分馏塔底部得到高纯度的液化石油气；步骤四：将从第一分馏塔顶部分离出的混合气引入换热器中继续冷却，然后通入第二分馏塔的中部；步骤五：在第二分馏塔中，经该分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在该分馏塔顶部得到脱除了甲烷气的混合气，该分馏塔底部得到高纯度的液化天然气液体。

【技术特征摘要】
1. 一种化工尾气的液化分离方法，包括步骤如下步骤一将化工尾气净化、干燥去除二氧化碳和水分；步骤二将干燥、净化后的化工尾气通入换热器进行冷却；步骤三将冷却后的化工尾气通入第一分馏塔的中部，经该分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在该分馏塔顶部得到脱除了液化石油气的混合气，该分馏塔底部得到高纯度的液化石油气；步骤四将从第一分馏塔顶部分离出的混合气引入换热器中继续冷却，然后通入第二分馏塔的中部；步骤五在第二分馏塔中，经该分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在该分馏塔顶部得到脱除了甲烷气的混合气，该分馏塔底部得到高纯度的液化天然气液体。2、 如权利要求1中所述的一种方法，其特征在于，将步骤五中所述的 第二分馏塔顶部分离出来的混合气引入换热器中继续冷却后再通入第三分馏塔；在第三分馏塔中，经分馏塔底部蒸发器的蒸发和顶部冷凝器的冷凝、 塔内的气体与液体进行充分的质、热交换，在该分馏塔的顶部得到高纯度的 氬气，该分馏塔的底部得到氮气与一氧化碳的混合液体。3、 如权利要求2中所述的一种方法，其特征在于，第二分馏塔顶部分 离出来的混合气经换热器冷却后温度为摄氏负180度以下。4、 如权利要求2中所述的一种方法，其特征在于，所述混合气体经换 热器冷却后再通入阀门减压并冷却。5、 如权利要求2中所述的一种方法，其特征在于，第三分馏塔内的工 作压力为0. lMPa至3MPa,蒸发器的蒸发温度为-195。C至-140°C，冷凝器的冷凝温度为-235。C至-220。C。6、 如权利要求5所述的一种方法，其特征在于，当第三分馏塔的工作 压力为0. lMPa至0. 5MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-195。C至-170。C ，冷 凝器的冷凝温度为-235。C至-220。C;当第三分馏塔的工作压力为0. 5MPa至 lMPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-18(TC至-16(TC，冷凝器的冷凝温度为 -23rC至-220。C;当第三分馏塔的工作压力为lMPa至2MPa时，塔内蒸发器 的蒸发温度为-17(TC至-150。C，冷凝器的冷凝温度为-23(TC至-22(TC;当第 三分馏塔的工作压力为2MPa至3MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-160。C至 -140。C,塔内冷凝器的冷凝温度为-232。C至-220。C。7、 如权利要求2所述的一种方法，其特征在于，将第三分馏塔顶部得 到的氢气返回到换热器的冷端，回收冷量。8、 如权利要求1所述的一种方法，其特征在于，在所述步骤五中，将 从第二分馏塔塔顶分离出的混合气体返回到换热器的冷端回收冷量。9、 如权利要求1或2所述的一种方法，其特征在于，步骤二中所述化 工尾气经换热器冷却后温度为-4 0 。C以下。10、 如权利要求9所述的一种方法，其特征在于，所述化工尾气经阀门 减压继续冷却。11、 如权利要求1或2中所述的一种方法，其特征在于，所述步骤三中 第一分馏塔的工作压力为0. lMPa至3MPa，塔内蒸发器的蒸发温度为-8(TC至 55°C，冷凝器的冷凝温度为-165。C至-130。C。12、 如权利要求11所述的一种方法，其特征在于，所述步骤三中当第 一分馏塔的工作压力为0. lMPa至0. 5MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-80 。C至-28。C，冷凝器的冷凝温度为-165。C至-145。C;当第一分馏塔的工作压 力为0. 5MPa至lMPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-30。C至-6。C，冷凝器的 冷凝温度为-155。C至-142°C;当第一分馏塔的工作压力为lMPa至2MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为-10。C至35°C，冷凝器的冷凝温度为-150'C至-135 °C;当第一分馏塔的工作压力为2MPa至3MPa时，塔内蒸发器的蒸发温度为 25。C至55°C，冷凝器的冷凝温度为-140。C至-13(TC。13、 如权利要求1或2所述的一种方法，其特征在于，步骤四中所述混 合气经换热器后温度冷却至-130°C以下。14、 如权利要求11所述的一种方法，其特征在于，所述冷却后的气体 经阀门减压继续冷却。15、 如权利要求1或2所述的一种方法，其特征在于，所述步骤五中第 二分馏塔的工作压力为0. IMPa至3MPa，塔中蒸发器的蒸发温度为-165。C至 -90°C，冷凝器的冷凝温度为-205。C至-16(TC。16、 如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克剑，
申请(专利权)人：北京国能时代能源科技发展有限公司，杨克剑，
类型：发明
国别省市：11