一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置，该装置包括合成气纯化单元及合成气深冷分离单元，所述深冷分离单元包括第一板翅式换热器、第二板翅式换热器、气液分离器及精馏塔；所述精馏塔底部的一氧化碳液体出口通过第八管道经第三节流阀、第二板翅式换热器及第一板翅式换热器与一氧化碳压缩机相连通，所述一氧化碳压缩机的出口与一氧化碳收集单元入口相连通，所述精馏塔中部的一氧化碳气体出口通过第九管道经第二板翅式换热器、第一板翅式换热器与一氧化碳收集单元入口相连通。本实用新型专利技术公开的深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置中换热器的冷量由分离产生的气体复热提供，无需氮气循环制冷，减少机器，降低能耗。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置
本技术涉及气体深冷分离领域，尤其涉及一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置。
技术介绍
CO和H2是重要的基础化工原料，广泛用于羰基合成等化工过程，尤其是C1化学的日益发展，CO已经成为一系列基本有机化工产品和中间体的重要原料，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。价格低廉而数量又丰富的CO来源以及先进的CO分离技术，会大大地促进CO化学加工品技术的进一步增长。无论是由煤、石油、天然气制得的CO合成气，还是各种包含CO的工业废气，所有的CO来源基本都是含有一定量C02、H2, N2, CH4, O2等的气体混合物，为了获得高纯CO，应选择低能耗、低成本、高效率的分离方式，而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CO是一种高压低温的物理分离方法，其基本原理是J-T节流制冷效应。一定压力的工艺气通过减压、节流，可产生更低的温度，通过换热回收冷量，可将原料气中的CO冷凝分离。整个系统的冷量则由工艺的压力能转化而来。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。为了防止混合气中杂质组分在低温下固化从而堵塞换热器和管道，因此用深冷法分离CO和H2就需要原料气在进入冷箱前进行预处理，脱除组分中含有的在低温下会固化的组分，如C02、甲醇和H2S等。目前，现有技术中出现了利用上述深冷分离法进行CO和H2的装置，这种装置与传统深冷分离一氧化碳和氢气的装置工艺流程相对简单了一些，但其在分离提纯过程中需要N2循环制冷，机器较多，能耗较高。
技术实现思路
本技术克服上述现有技术中存在的能耗高的缺点提供一种通过J-T效应为换热器提供冷量的能耗低、工艺流程简单的深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置及方法。本技术的技术方案是这样实现的:一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置，包括合成气纯化单元及合成气深冷分离单元，所述深冷分离单元包括第一板翅式换热器、第二板翅式换热器、气液分离器及精馏塔，所述精馏塔包括塔体和塔体底部的蒸发器，所述合成气纯化单元的入口处连接输入低温原料合成气的第一管道，所述合成气纯化单元的气体出口通过第二管道经第一板翅式换热器及第四节流阀与所述精馏塔下端入口相连通，所述精馏塔下端出口通过第三管道经第二板翅式换热器与所述气液分离器中部入口相连通，所述气液分离器上部气体出口通过第四管道经第二板翅式换热器及第一板翅式换热器与氢气收集单元相连通；所述气液分离器的下部出口分别连通第五管道和第六管道，所述第五管道经第一节流阀与所述精馏塔上部入口相连通，所述第六管道经第二节流阀与所述精馏塔中部入口相连通，所述精馏塔底部的一氧化碳液体出口通过第八管道经第三节流阀、第二板翅式换热器及第一板翅式换热器与一氧化碳压缩机相连通，所述一氧化碳压缩机的出口与一氧化碳收集单元入口相连通，所述精馏塔中部的一氧化碳气体出口通过第九管道经第二板翅式换热器、第一板翅式换热器与一氧化碳收集单元入口相连通。所述第一板翅式换热器及第二板翅式换热器均为真空钎焊板翅式换热器，所述精馏塔为板式塔或为填料塔，所述蒸发器为真空钎焊式板翅式换热器。所述一氧化碳压缩机的出口处连接第十管道，所述第十管道与第十一管道对接，所述第十一管道连接在所述一氧化碳收集单元入口处，所述第九管道与所述第十一管道对接。所述精馏塔上部设置一闪蒸气出口，所述闪蒸气出口处连接一第七管道，所述第七管道与第二板翅式换热器、第一板翅式换热器相连通，所述第七管道伸出所述深冷分离单元外部与闪蒸气收集单元相连通。输入所述的第一管道中的低温合成气压力为2.0MPa?8.0MPa,所述一氧化碳压缩机出口的一氧化碳气体压力为0.5MPa?2.0MPa0本技术的技术方案产生的积极效果如下:富氢气提纯在气液分离器中即可完成，经过一次分离后，气液分离器底部的液体中CO纯度可达到90%以上，在进入所述精馏塔进行精馏提纯，该精馏塔包括塔体和设置于塔底的蒸发器，在精馏塔底部得到纯度为98.5%以上的两种产品，一种气态一氧化碳产品，一种液态一氧化碳产品，气态一氧化碳产品直接复热送出做产品，液态一氧化碳产品通过一次节流制冷后复热送出，经一氧化碳压缩机压缩后，送出做产品；更进一步地，精馏塔顶部得到的闪蒸气复热回收冷量后送出深冷分离单元燃烧。所述精馏塔采用板式塔或填料塔，精馏效果好，操作弹性大，适用于变工况操作，并且能适应液气比较大的工况。从所述精馏塔底部抽出两种产品，气态一氧化碳可以不经压缩直接作为产品送出，这样可以为所述压缩机节省能耗。同时所属装置为单塔工艺，深冷分离单元的设备比较少，冷箱较小，因此所述新装置可以节省设备投资。本技术所述装置还具有一氧化碳提取率高的优点，提取率可达90%以上。所述第一换热器、第二换热器的冷量由一氧化碳产品气、富氢气和闪蒸气复热提供，无需氮气循环制冷，减少设备，降低能耗。【附图说明】图1为本技术深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置的结构示意图。【具体实施方式】一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置，如图1所示，该装置包括合成气纯化单元I和合成气深冷分离单元2，所述深冷分离单元I包括第一板翅式换热器3、第二板翅式换热器4、气液分离器5以及精馏塔6，所述精馏塔6包括塔体本身和塔体底部的蒸发器。分离提纯的原料气为含N2、Ar、CH4及微量H2S、CO2的CO和H2混合气，所述合成气纯化单元I上连接输入原料气的第一管道101，所述合成气纯化单元I的气体出口处连接第二管道102，所述第二管道102经过所述第一板翅式换热器3及第四节流阀14与所述精馏塔6的下部入口相连通，所述精馏塔6下部出口通过第三管道103经第二板翅式换热器4与所述气液分离器5的中部入口相连通，所述气液分离器5上部气体出口通过第四管道104经第二板翅式换热器4、第一板翅式换热器3与氢气收集单兀8相连通,所述气液分离器5下部液体出口连接两管道:第五管道105和第六管道106，所述第五管道105经第一节流阀11与所述精馏塔6上部液体入口相连通，所述第六管道106经第二节流阀12与所述精馏塔6中部液体入口相连通；所述精馏塔6底部的一氧化碳液体出口通过第八管道108经第三节流阀13、第二板翅式换热器4及第一板翅式换热器3与一氧化碳压缩机7相连通，所述一氧化碳压缩机7的气体出口连接第十管道110，所述精馏塔6中部的一氧化碳气体出口通过第九管道109经第二板翅式换热器4、第一板翅式换热器3与所述第十管道110相对接，并在第九管道109与第十管道111的对接处设置第十一管道111，所述第十一管道111与一氧化碳收集单元9相连接。所述精馏塔6上部设置闪蒸气出口，所述闪蒸气出口处连接第七管道107，所述第七管道107与第二板翅式换热器4、第一板翅式换热器3相连通，所述第七管道107伸出所述深冷分离单元2外部。所述第一板翅式换热器3及第二板翅式换热器4均为真空钎焊板翅式换热器，所述精馏塔6为板式塔或为填料塔，所述蒸发器为真空钎焊板翅式换热器。输入所述的第一管道101中的低温合成气压力为2.0MPa?8.0MPa,所述一氧化碳压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置，包括合成气纯化单元（1）及合成气深冷分离单元（2），所述深冷分离单元（2）包括第一板翅式换热器（3）、第二板翅式换热器（4）、气液分离器（5）及精馏塔（6），其特征在于：所述精馏塔（6）包括塔体和塔体底部的蒸发器，所述合成气纯化单元（1）的入口处连接输入低温原料合成气的第一管道（101），所述合成气纯化单元（1）的气体出口通过第二管道（102）经第一板翅式换热器（3）及第四节流阀（14）与所述精馏塔（6）下端入口相连通，所述精馏塔（6）下端出口通过第三管道（103）经第二板翅式换热器（4）与所述气液分离器（5）中部入口相连通，所述气液分离器（5）上部气体出口通过第四管道（104）经第二板翅式换热器（4）及第一板翅式换热器（3）与氢气收集单元（8）相连通；所述气液分离器（5）的下部出口分别连通第五管道（105）和第六管道（106），所述第五管道（105）经第一节流阀（11）与所述精馏塔（6）上部入口相连通，所述第六管道（106）经第二节流阀（12）与所述精馏塔（6）中部入口相连通，所述精馏塔（6）底部的一氧化碳液体出口通过第八管道（108）经第三节流阀（13）、第二板翅式换热器（4）及第一板翅式换热器（3）与一氧化碳压缩机（7）相连通，所述一氧化碳压缩机（7）的出口与一氧化碳收集单元（9）入口相连通，所述精馏塔（6）中部的一氧化碳气体出口通过第九管道（109）经第二板翅式换热器（4）、第一板翅式换热器（3）与一氧化碳收集单元（9）入口相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置，包括合成气纯化单元(I)及合成气深冷分离单元(2)，所述深冷分离单元(2)包括第一板翅式换热器(3)、第二板翅式换热器(4)、气液分离器(5)及精馏塔(6)，其特征在于:所述精馏塔(6)包括塔体和塔体底部的蒸发器，所述合成气纯化单元(I)的入口处连接输入低温原料合成气的第一管道(101 )，所述合成气纯化单元(I)的气体出口通过第二管道(102)经第一板翅式换热器(3)及第四节流阀(14)与所述精馏塔(6 )下端入口相连通，所述精馏塔(6 )下端出口通过第三管道(103 )经第二板翅式换热器(4)与所述气液分离器(5)中部入口相连通，所述气液分离器(5)上部气体出口通过第四管道(104)经第二板翅式换热器(4)及第一板翅式换热器(3)与氢气收集单元(8)相连通；所述气液分离器(5)的下部出口分别连通第五管道(105)和第六管道(106)，所述第五管道(105 )经第一节流阀(11)与所述精馏塔(6 )上部入口相连通，所述第六管道(106)经第二节流阀(12)与所述精馏塔(6)中部入口相连通，所述精馏塔(6)底部的一氧化碳液体出口通过第八管道(108)经第三节流阀(13)、第二板翅式换热器(4)及第一板翅式换热器(3)与一氧化碳压缩机(7)相连通，所述一氧化碳压缩机(7)的出口与一氧化碳收集单元(9)入口相连通，所述精馏塔(6)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓跃光，王庆波，王剑峰，褚丽雅，裴红珍，刘景武，马源，
申请(专利权)人：开封空分集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：