一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置
专利汇可以提供一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了采用双制冷循环方式用于分离含有一 氧 化 碳 、氢气、甲烷和少量氮气等的 煤 制 合成气 中甲烷生产LNG和CNG的深冷分离装置及方法，包括分子筛 净化 单元（Ⅰ）和深冷分离冷箱（Ⅱ），深冷分离冷箱包括用于换热的两个 主板 翅式换热器（E1、E2），用于脱除氢气的脱氢塔（浮 阀 塔）（T1）、设置的塔顶 冷凝器 （E3）及连接管道、用于分离甲烷的甲烷精馏塔（填料塔）（T2）、设置的塔顶冷凝器（E4）和塔底 再沸器 （E5）及连接管道，以及用于制取冷量的混合冷剂循环系统（34～46）和氮气循环系统（47～56）。本发明能够得到甲烷含量低于0.2%的合成气产品和 一氧化碳 含量小于0.15%的LNG和CNG产品，占地面积小，能耗低，投资小，适用于大型煤制合成气分离甲烷得到纯净合成和LNG、CNG的深冷分离装置。，下面是一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置专利的具体信息内容。
1.一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，包括分子筛净化单元（Ⅰ）和深冷分离冷箱（Ⅱ）两部分，所述分子筛净化单元（Ⅰ）与深冷分离冷箱（Ⅱ）通过管道（1）连接，其特征在于所述的深冷分离冷箱（Ⅱ）由第一主换热器（E1）、第二主换热器（E2）、脱氢塔（T1）及所设置的塔顶冷凝器（E3）、甲烷精馏塔（T2）及所设置的塔顶冷凝器（E4）和塔底再沸器（E5）、混合冷剂循环系统（34～46）和氮气循环系统（47～56）组成，所述管道（1）依次与第一主换热器（E1）、第二主换热器（E2）、甲烷精馏塔底再沸器（E5）设备连通，所述甲烷精馏塔底再沸器（E5）与管道（4）相连，所述管道（4）与第二主换热器（E2）相连，所述第二主换热器（E2）与管道（5）相连，所述管道（5）与脱氢塔（T1）底部入口相连，所述脱氢塔（T1）顶部分离出的气相经管道（6）依次与脱氢塔塔顶冷凝器（E3）、第一塔顶分离器（D1）连通，所述脱氢塔塔顶冷凝器（E3）冷流流股管道与第一液氮分离器（D3）连通，由液氮为脱氢塔塔顶冷凝器（E3）提供冷量；所述第一塔顶分离器（D1）分离出的气相物流为富氢气，并通过管道（9、
10、11）经两个主换热器（E2、E1）复热以回收冷量后出冷箱；第一塔顶分离器（D1）底部液体通过管道（8）返回脱氢塔作为回流液；所述脱氢塔（T1）底部液相经管道（12，13，14）、节流阀（V1）、第二主换热器（E2）与甲烷精馏塔（T2）中部入口连通。
2.根据权利要求1所述的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述甲烷精馏塔（T2）塔顶部分离出的气相经管道（15）依次与甲烷精馏塔塔顶冷凝器（E4）、第二塔顶分离器（D2）连通，所述甲烷精馏塔塔顶冷凝器（E4）冷流流股管道与第二液氮分离器（D4）连通，由液氮为甲烷精馏塔塔顶冷凝器（E4）提供冷量；所述第二塔顶分离器（D2）分离出的气相物流为富CO气，并通过管道（18、19、20）依次与两个主换热器（E2、E1）、CO压缩机（K3）连通进行复热和压缩，在经管道（21）与从管道（11）来的富氢气混合后汇入管道（22），作为净化气产品（产品1）送出本装置；所述甲烷精馏塔（T2）塔底出来的一部分液体通过管道（25～30）依次经节流阀（V2）、第二主换热器（E2）、第一主换热器（E1）后复热变成气相，并经甲烷气压缩机（K4）压缩作为CNG产品（产品2）送出装置；另一部分液体通过管道（31、32、33）依次与第二主换热器（E2）、节流阀（V3）连通，作为LNG产品（产品3）送出本装置，所述甲烷精馏塔（T2）设置了甲烷精馏塔塔底再沸器（E5），为热虹吸再沸器，其热流流股管道与进冷箱的工艺气管道（3、4）连通，冷流流股管道与甲烷精馏塔底部液体管道（23、
24）连通，由工艺气为甲烷精馏塔再沸器（E5）提供热量。
3.根据权利要求1和2所述的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述分离器（D1、D2、D3、D4）均采用混合冷剂制冷循环和氮气制冷循环的双循环系统来提供分离所需要的冷量，所述混合冷剂制冷循环由混合冷剂压缩机（K1）来控制，所述混合冷剂压缩机（K1）来的高压气相混合冷剂通过管道（34～36）依次与第一主换热器（E1）、第二主换热器（E2）连通后经节流阀（V4）节流降温并产生气液两相，所述气液两相物流通过管道（37）与第一冷剂分离器（D5）连通，第一冷剂分离器（D5）的气相和液相分别通过管道（38）和（39）与第二主换热器（E2）连通，在第二主换热器（E2）内部通过特殊的气液均布结构进行混合后复热，通过管道（40）与第二冷剂分离器（D6）气相管道（44）连通；从混合冷剂压缩机（K1）来的高压液相混合冷剂通过管道（41、42）与第一主换热器（E1）连通后经节流阀（V5）节流降温并产生气液两相，气液两相物流通过管道（43）与第二冷剂分离器（D6）连通，第二冷剂分离器（D6）的气相在管道（44）中与管道（40）的物流混合后与第一主换热器（E1）冷剂气相入口连通，第二冷剂分离器（D6）的液相通过管道（45）与第一主换热器（E1）冷剂液相入口连通，冷剂气相和液相在第二主换热器（E2）内部通过特殊的气液均布结构进行混合后复热，经管道（46）与混合冷剂压缩机（K1）连通进行压缩循环。
4.根据权利要求3所述的的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述氮气制冷循环由氮气压缩机（K2）控制，所述氮气压缩机（K2）来的高压氮气通过管道（47～49）依次与第一主换热器（E1）、第二主换热器（E2）连通后分成两部分，一部分通过管道（50、51）依次与节流阀（V6）、第一液氮分离器（D3）、脱氢塔塔顶冷凝器（E3）连通；另一部分通过管道（52、53）依次与节流阀（V7）、第二液氮分离器（D4）、甲烷精馏塔塔顶冷凝器（E4）连通；管道（51）和管道（53）的低压氮气物流通过管道（54）汇合，并经管道（55、
56）依次与第二主换热器（E2）、第一主换热器（E1）连通后进入氮气压缩机（K2）进行压缩循环。
5.根据权利要求5所述的的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述主换热器（E1、E2）、设置于脱氢塔的塔顶冷凝器（E3）和设置于甲烷精馏塔的塔顶冷凝器（E4）均为板翅式换热器。
6.根据权利要求2所述的的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述塔底再沸器（E5）为板翅式换热器。
7.根据权利要求1所述的的双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置，其特征在于所述脱氢塔（T1）为浮阀板式精馏塔，甲烷精馏塔（T2）为填料精馏塔。
一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产LNG和CNG的装置
技术领域
背景技术
混合冷剂制冷具有能耗低、开车操作复杂的特点，而氮膨胀制冷能耗高，但操作简单，装置投资成本低。而从合成气中分离甲烷制LNG，由于原料气中大部分是H2和CO，所需要的分离温度比常规天然气的液化更低，此时混合冷剂由于重组分低温冻堵的原因不能适用于这一情况，所以往往都会采用氮膨胀制冷工艺来进行甲烷的分离和液化，从而导致分离能耗太高，特别是高甲烷含量、大气量的情况下这一问题更加严重。本分离装置采用混合冷剂制冷循环和氮气制冷循环的双制冷循环工艺，混合制冷循环为系统提供冷量，氮气制冷循环为精馏塔提供冷源，既有效的降低了系统能耗，又能够确保不出现重组分冻堵的问题，使系统能够安全稳定运行。
发明内容
11）经两个主换热器（E2、E1）复热以回收冷量后出冷箱；第一塔顶分离器（D1）底部液体通过管道（8）返回脱氢塔作为回流液；所述脱氢塔（T1）底部液相经管道（12，13，14）、节流阀（V1）、第二主换热器（E2）与甲烷精馏塔（T2）中部入口连通。
具体实施方式
化碳、甲醇和水等低温下易凝固的杂质后经管道（1）送至深冷分离冷箱（Ⅱ）。
（T1）顶部分离出的气相经管道（6）进入脱氢塔塔顶冷凝器（E3）被部分冷凝后，经第一塔顶分离器（D1）进行气液分离，分离出的气相物流为富氢气，通过管道（9、10、11）经两个主换热器（E2、E1）复热以回收冷量后出冷箱；分离出的液体通过管道（8）返回脱氢塔作为回流液；
脱氢塔（T1）底部液相经节流阀（V1）节流至0.6MPaG 1.0MPaG，再通过第二主换热器（E2）复~
热至-150℃ -160℃后，送入甲烷精馏塔（T2）中部。
~
器（E2）、第一主换热器（E1）复热变成气相，并经甲烷气压缩机（K4）压缩至4.0MPaG~
6.0MPaG，作为CNG产品（产品2）送出装置；另一部分液体通过第二主换热器（E2）进一步过冷后经节流阀（V3）节流至0.1MPaG 0.3MPaG，作为LNG产品（产品3）送出本装置；甲烷精馏塔~
（T2）设置了塔底再沸器（E5），为外部热虹吸再沸器，由工艺气提供热量。
物流进入第一冷剂分离器（D5）进行气液分离，气相和液相分别进入第二主换热器（E2），在第二主换热器（E2）内部通过特殊的气液均布结构进行混合并复热后，通过管道（40）接至第二冷剂分离器（D6）气相出口管道（44）；从混合冷剂压缩机（K1）来的高压（2.5MPaG~
3.0MPaG）液相混合冷剂通过第一主换热器（E1）冷却至-60℃ -70℃后经节流阀（V5）节流至~
0.3MPaG 0.5MPaG，通过第二冷剂分离器（D6）进行气液分离，气相在管道（44）中与管道（40）~
的物流混合后进入第一主换热器（E1）冷剂气相入口，液相进入第一主换热器（E1）冷剂液相入口，气相和液相在第二主换热器（E2）内部通过特殊的气液均布结构进行混合后复热，再送至混合冷剂压缩机（K1）进行压缩循环。
部分，一部分经节流阀（V6）节流至0.4MPaG 0.6MPaG，送至第一液氮分离器（D3），脱氢塔塔~
顶冷凝器（E3）冷流流股进、出管道与第一液氮分离器（D3）连通后，形成热虹吸流路；另一部分经节流阀（V7）节流至0.4MPaG 0.6MPaG，送至第二液氮分离器（D4），甲烷精馏塔塔顶冷凝~
器（E4）冷流流股进、出管道与第二液氮分离器（D4）连通后，形成热虹吸流路；第一液氮分离器（D3）和第二液氮分离器（D4）的气相管路出来的低压氮气物流通过管道（54）汇合后，并通过第二主换热器（E2）、第一主换热器（E1）复热后进入氮气压缩机（K2）进行压缩循环。
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