焦炉煤气制取一氧化碳的装置及制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置及制作方法。焦炉煤气又称炼焦煤气，其主要成分为含量55%左右的氢气、含量约25%左右的甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氮气（N2）的含量约20%。由于我国甲醇产能过剩，目前用焦炉煤气制取LNG联产乙二醇及合成氨的方法渐成主流。常规方法是冷箱内原料气制取LNG后，富氢气在冷箱外与氮气按照一定比例配成合成气作为合成氨原料。本发明组成包括:PSA脱氢装置（1），所述的PSA脱氢装置（1）与分子筛脱碳装置（5），所述的分子筛脱碳装置（5）与冷箱（3）相连，所述的冷箱（3）外部安装有氮气循环压缩机。本发明用于焦炉气制取一氧化碳。
【专利说明】焦炉煤气制取一氧化碳的装置及制作方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置及制作方法。
[0002]【背景技术】:
焦炉煤气又称炼焦煤气，其主要成分为含量55%左右的氢气、含量约25%左右的甲烧(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)和氮气(N2)的含量约20%。由于焦炉气富含氢气、甲烷与一氧化碳，焦炉气综合利用有二种方法，其一是:可通过甲烷化反应来提高热值，使绝大部分一氧化碳、二氧化碳转化成甲烷，可以得到甲烷体积分数40-50%以上的合成天然气，再经液化得到液化天然气(LNG)，再将多余氢气配以氮气生产合成氨；其二是:将焦炉煤气中甲烷提取后，联产一氧化碳气体，再将氢气与一氧化碳合成甲醇，或利用一氧化碳生产乙二醇。由于我国甲醇产能过剩，目前用焦炉煤气制取LNG联产乙二醇及合成氨的方法渐成主流。常规方法是冷箱内原料气制取LNG后，富氢气在冷箱外与氮气按照一定比例配成合成气作为合成氨原料。现有的从焦炉气中提取一氧化碳的方法是采用变压吸附装置提取一氧化碳，该方案出口压力波动明显，系统收率低，装置运行稳定性差导致开工率低，运行成本高。
[0003]
【发明内容】
:
本发明的目的在于提供一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置及制作方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置，其组成包括:PSA脱氢装置，所述的PSA脱氢装置与分子筛脱碳装置，所述的分子筛脱碳装置与冷箱相连，所述的冷箱外部安装有氮气循环压缩机。`
[0005]所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，所述的分子冷箱内部安装有主换热器、脱氢精馏塔、脱氢塔顶冷凝器、脱甲烷塔回流液分离罐、过冷器A、过冷器B、脱氮精馏塔、脱氮塔回流液分离罐、脱氮精馏塔、脱甲烷精馏塔、脱甲烷回流液分离罐、脱甲烷塔顶冷凝器，所述的冷箱外部安装有增压机、I级循环氮压机、2级循环氮压机、膨胀机。
[0006]所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，所述的PSA脱氢装置与分子筛脱碳装置之间通过原料气增压机连接。
[0007]所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，其制作过程为:所述的PSA制氢装置接受原料气，将所含氢气的大部分提出，提出的氢气引出界外；经过PSA脱氢装置的解析气由原料气压缩机增压后进入分子筛脱碳装置，之后进入冷箱。
[0008]所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，所述的解析气经增压机压缩后进入脱碳装置，所述的原料气含有少量的二氧化碳是酸性气体，经过PSA制氢装置后解析气中二氧化碳会进一步浓缩，所述的原料气首先经过脱碳装置将所含的二氧化碳脱除，脱碳装置采用分子筛吸附法脱除碳装置；净化气进入冷箱首先经换热器降温后送入脱氢精馏塔进行精馏，从脱氢精馏塔上部抽出的富氢气经换热器复热后送入膨胀机膨胀制冷，将能量回收并为装置提供冷量后与从脱氮精馏塔顶部抽出的富氮气汇合后，经换热器复热后送入膨胀机增压机增压，作为分子筛脱碳装置的再生气；从脱氢精馏塔下部抽出的液体经过冷器过冷后送入脱氮精馏塔精馏，从脱氮精馏塔中部抽出气相部分，送入脱甲烷精馏塔进行精馏，从脱甲烷精馏塔下部抽出液相部分，经换热器复热后作为富甲烷气送出界外；从脱甲烷精馏塔顶部抽出气相部分，经换热器复热后送入一氧化碳增压机增压后作为产品送出界外；冷箱中的氮循环装置是闭式循环，是装置冷量的主要提供者；氮气经I级循环氮压机增压后一部分直接进入冷箱，经换热器降温后进入脱氮精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后经过过冷器B过冷，分别经节流液化后送入脱氮塔顶冷凝器和脱氢塔顶冷凝器，经换热汽化后与从脱甲烷塔顶冷凝器抽出的汽化气汇合后，经换热器复热后送入I级循环氮压机增压；从I级循环氮压机增压后的另一股氮气，在经过2级循环氮压机增压后送入冷箱，经换热器降温后进入脱甲烷精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后，经节流液化后送入脱甲烷塔顶冷凝器。
[0009]有益效果:
1.本发明提取的产品气收率高，压力稳定可满足下游工序稳产要求。
[0010]2.本发明中使用的装置可靠性好连续运行时间长，安全性好。
[0011]3.本发明提供的方法节能减排，具有可观的社会效率及经济效率。
[0012]4.本发明提供了一种新的利用焦炉煤气制取一氧化碳的装置。
[0013]5.本发明通过PSA脱氢装置进行脱氢，通过原料气增压机进行增压，通过冷箱进行冷却，通过分子筛脱碳装置进行脱碳处理，完成整个工作循环。
[0014]6.本发明的制取过程中能耗低，出口压力稳定，系统收率高。
[0015] 【专利附图】
【附图说明】:
附图1是本发明的结构示意图。图中，I为PSA脱氢装置，2为原料气增压机，3为冷箱，4为膨胀机，5为分子筛脱碳装置。
[0016]附图2是本发明的工艺流程图。图中，6为脱氢流程，7为冷却流程，8为脱碳流程。
[0017]附图3是附图2中脱氢流程的工艺流程图。
[0018]附图4是附图2中脱碳流程的工艺流程图。
[0019]附图5是附图2中冷箱流程的工艺流程图。
[0020]【具体实施方式】:
实施例1:
一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置，其组成包括:PSA脱氢装置1，所述的PSA脱氢装置I与分子筛脱碳装置5，所述的分子筛脱碳装置5与冷箱3相连，所述的冷箱3外部安装有氮气循环压缩机。
[0021]实施例2:
根据实施例1所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，所述的分子冷箱3内部安装有主换热器、脱氢精馏塔、脱氢塔顶冷凝器、脱甲烷塔回流液分离罐、过冷器A、过冷器B、脱氮精馏塔、脱氮塔回流液分离罐、脱氮精馏塔、脱甲烷精馏塔、脱甲烷回流液分离罐、脱甲烷塔顶冷凝器，所述的冷箱外部安装有增压机、I级循环氮压机、2级循环氮压机、膨胀机4。
[0022]实施例3:
根据实施例1所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，所述的PSA脱氢装置I与分子筛脱碳装置5之间通过原料气增压机2连接。[0023]实施例4:
一种实施例1-3之一所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，其制作过程为:所述的PSA制氢装置I接受原料气，将所含氢气的大部分提出，提出的氢气引出界外；经过PSA脱氢装置I的解析气由原料气压缩机2增压后进入分子筛脱碳装置5，之后进入冷箱3。[0024]实施例5:
根据实施例1或4所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，所述的解析气经增压机压缩后进入脱碳装置，所述的原料气含有少量的二氧化碳是酸性气体，经过PSA制氢装置后解析气中二氧化碳会进一步浓缩，所述的原料气首先经过脱碳装置将所含的二氧化碳脱除，脱碳装置采用分子筛吸附法脱除碳装置；净化气进入冷箱首先经换热器降温后送入脱氢精馏塔进行精馏，从脱氢精馏塔上部抽出的富氢气经换热器复热后送入膨胀机膨胀制冷，将能量回收并为装置提供冷量后与从脱氮精馏塔顶部抽出的富氮气汇合后，经换热器复热后送入膨胀机增压机增压，作为分子筛脱碳装置的再生气；从脱氢精馏塔下部抽出的液体经过冷器过冷后送入脱氮精馏塔精馏，从脱氮精馏塔中部抽出气相部分，送入脱甲烷精馏塔进行精馏，从脱甲烷精馏塔下部抽出液相部分，经换热器复热后作为富甲烷气送出界外；从脱甲烷精馏塔顶部抽出气相部分，经换热器复热后送入一氧化碳增压机增压后作为产品送出界外；冷箱中的氮循环装置是闭式循环，是装置冷量的主要提供者；氮气经I级循环氮压机增压后一部分直接进入冷箱，经换热器降温后进入脱氮精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后经过过冷器B过冷，分别经节流液化后送入脱氮塔顶冷凝器和脱氢塔顶冷凝器，经换热汽化后与从脱甲烷塔顶冷凝器抽出的汽化气汇合后，经换热器复热后送入I级循环氮压机增压；从I级循环氮压机增压后的另一股氮气，在经过2级循环氮压机增压后送入冷箱，经换热器降温后进入脱甲烷精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后，经节流液化后送入脱甲烷塔顶冷凝器。
[0025]实施例6:
根据上述实施例所述的所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，原料气进入PSA制氢系统,将所含氢气的大部分提出，提出的氢气引出界外。经过PSA脱氢系统的解析气由原料气压缩机增压后进入分子筛脱碳系统，之后进入冷箱。采用PSA系统对原料气进行粗脱相对于全部采用低温深冷法可有效降低系统能耗。解析气经增压机压缩后进入脱碳系统。
[0026]原料气含有少量的C02是酸性气体，经过PSA制氢系统后解析气中二氧化碳会进一步浓缩，它的存在会造成金属腐蚀并污染环境。此外，C02会在低温系统中变为固体，造成系统堵塞，所以必须清除。本方案中原料气首先经过脱碳系统将所含的C02脱除，本装置脱碳系统采用分子筛吸附法脱除C02系统。
[0027]净化气进入冷箱首先经换热器降温后送入脱氢精馏塔进行精馏，从脱氢精馏塔上部抽出的富氢气经换热器复热后送入膨胀机膨胀制冷，将能量回收并为系统提供冷量后与从脱氮精馏塔顶部抽出的富氮气汇合后，经换热器复热后送入膨胀机增压机增压，作为分子筛脱碳系统的再生气。从脱氢精馏塔下部抽出的液体经过冷器过冷后送入脱氮精馏塔精馏，从脱氮精馏塔中部抽出气相部分，送入脱甲烷精馏塔进行精馏，从脱甲烷精馏塔下部抽出液相部分，经换热器复热后作为富甲烷气送出界外。从脱甲烷精馏塔顶部抽出气相部分，经换热器复热后送入CO增压机增压后作为产品送出界外。冷箱中的氮循环系统是闭式循环，是系统冷量的主要提供者。氮气经I级循环氮压机增压后一部分直接进入冷箱，经换热器降温后进入脱氮精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后经过过冷器II过冷，分别经节流液化后送入脱氮塔顶冷凝器和脱氢塔顶冷凝器，经换热汽化后与从脱甲烷塔顶冷凝器抽出的汽化气汇合后，经换热器复热后送入I级循环氮压机增压。从I级循环氮压机增压后的另一股氮气，在经过2级循环氮压机增压后送入冷箱，经换热器降温后进入脱甲烷精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后，经节流液化后送入脱甲烷塔顶冷凝器。``
【权利要求】
1.一种焦炉煤气制取一氧化碳的装置，其组成包括:PSA脱氢装置，其特征是:所述的PSA脱氢装置与分子筛脱碳装置相连，所述的分子筛脱碳装置与冷箱相连，所述的冷箱外部安装有氮气循环压缩机。
2.根据权利要求1所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，其特征是:所述的分子冷箱内部安装有主换热器、脱氢精馏塔、脱氢塔顶冷凝器、脱甲烷塔回流液分离罐、过冷器A、过冷器B、脱氮精馏塔、脱氮塔回流液分离罐、脱氮精馏塔、脱甲烷精馏塔、脱甲烷回流液分离罐、脱甲烷塔顶冷凝器，所述的冷箱外部安装有增压机、I级循环氮压机、2级循环氮压机、膨胀机。
3.根据权利要求1所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置，其特征是:所述的PSA脱氢装置与分子筛脱碳装置之间通过原料气增压机连接。
4.一种权利要求1-3之一所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，其特征是:所述的PSA制氢装置接受原料气，将所含氢气的大部分提出，提出的氢气引出界外；经过PSA脱氢装置的解析气由原料气压缩机增压后进入分子筛脱碳装置，之后进入冷箱。
5.根据权利要求4所述的焦炉煤气制取一氧化碳的装置进行的制作方法，其特征是:所述的解析气经增压机压缩后进入脱碳装置，所述的原料气含有少量的二氧化碳是酸性气体，经过PSA制氢装置后解析气中二氧化碳会进一步浓缩，所述的原料气首先经过脱碳装置将所含的二氧化碳脱除，脱碳装置采用分子筛吸附法脱除碳装置；净化气进入冷箱首先经换热器降温后送入脱氢精馏塔进行精馏，从脱氢精馏塔上部抽出的富氢气经换热器复热后送入膨胀机膨胀制冷，将能量回收并为装置提供冷量后与从脱氮精馏塔顶部抽出的富氮气汇合后，经换热器复热后送入膨胀机增压机增压，作为分子筛脱碳装置的再生气；从脱氢精馏塔下部抽出的液体经过冷器过冷后送入脱氮精馏塔精馏，从脱氮精馏塔中部抽出气相部分，送入脱甲烷精馏塔进行精馏，从脱甲烷精馏塔下部抽出液相部分，经换热器复热后作为富甲烷气送出界外；从脱甲烷精馏塔顶部抽出气相部分，经换热器复热后送入一氧化碳增压机增压后作为产品送出界外；冷箱中`的氮循环装置是闭式循环，是装置冷量的主要提供者；氮气经I级循环氮压机增压后一部分直接进入冷箱，经换热器降温后进入脱氮精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后经过过冷器B过冷，分别经节流液化后送入脱氮塔顶冷凝器和脱氢塔顶冷凝器，经换热汽化后与从脱甲烷塔顶冷凝器抽出的汽化气汇合后，经换热器复热后送入I级循环氮压机增压；从I级循环氮压机增压后的另一股氮气，在经过2级循环氮压机增压后送入冷箱，经换热器降温后进入脱甲烷精馏塔底部的再沸器，为精馏塔提供热量并降温后，经节流液化后送入脱甲烷塔顶冷凝器。
【文档编号】C01B31/18GK103496701SQ201310427309
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】赵德泉, 孟繁宇 申请人:辽宁哈深冷气体液化设备有限公司