本實(shí)用新型涉及合成氣分離提純領(lǐng)域，具體而言，涉及一種合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置。

背景技術(shù)：

作為重要的羰基合成原料氣，由CO出發(fā)可以制取幾乎所有的有機(jī)化學(xué)品，如甲醇、甲酸、甲胺、乙酸、異氰酸酯、乙二酸、乙二醇、碳酸二甲酯、光氣和農(nóng)藥除草劑等。

工業(yè)上分離精制一氧化碳工藝主要有變壓吸附(PSA)分離技術(shù)、膜分離技術(shù)和深冷分離技術(shù)。

PSA工藝優(yōu)點(diǎn)是可在常溫下進(jìn)行操作，缺點(diǎn)包括：(1)CO產(chǎn)品氣壓力低，下游無(wú)法直接利用；(2)產(chǎn)品收率較低；(3)單系列規(guī)模有限，大規(guī)模裝置需要平行使用多套裝置；(4)程控閥需要頻繁切換，因此故障率高；(5)需抽真空解吸，產(chǎn)品氣易混入空氣雜質(zhì)。

膜分離過(guò)程不發(fā)生相變，能耗較低，同時(shí)膜分離裝置的規(guī)模可根據(jù)處理量的要求而發(fā)生改變，具備運(yùn)行可靠、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)包括：(1)產(chǎn)品收率低；(2)產(chǎn)品純度低；(3)當(dāng)前分離CO的專用膜性能不完善，離工業(yè)化還有一段距離。

深冷分離技術(shù)是一種高壓低溫技術(shù)，根據(jù)各組分沸點(diǎn)，將混合氣深冷液化，在-210～-105℃范圍內(nèi)進(jìn)行深冷精餾。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有：(1)工藝成熟，操作穩(wěn)定；(2)使用范圍廣、處理量大、占地少；(3)產(chǎn)品純度高、收率高，運(yùn)行能耗低。

隨著裝置規(guī)模的日益大型化深冷分離技術(shù)成為首選的技術(shù)。

現(xiàn)有合成氣低溫分離提取一氧化碳和氫氣產(chǎn)品的技術(shù)，多利用原料氣自身壓力節(jié)流降壓，為原料氣分離、一氧化碳提純提供冷量，這種方法雖然無(wú)需外部冷量提供，但是得到的產(chǎn)品壓力低，需要使用價(jià)格昂貴的一氧化碳?jí)嚎s機(jī)，才能為產(chǎn)品一氧化碳的繼續(xù)使用提供足夠的壓力，同時(shí)還有能耗較高、流程復(fù)雜、原料氣適應(yīng)范圍小、過(guò)分依賴液氮等缺點(diǎn)。

基于上述缺點(diǎn)，開發(fā)一種流程簡(jiǎn)單、能耗低、設(shè)備投資低、且CO產(chǎn)品可直接根據(jù)下游客戶需求生產(chǎn)的合成氣分離裝置顯得尤其重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置，其工藝流程簡(jiǎn)單、能耗低、設(shè)備投資低、并且制備的CO和H₂產(chǎn)品可直接根據(jù)下游客戶需求進(jìn)行生產(chǎn)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置，其包括主換熱器、第一分離器、低溫分離塔以及冷量供應(yīng)裝置，主換熱器的冷料出口連接至第一分離器的混合氣入口，第一分離器的第一氣相出口和第一液相出口分別連接至主換熱器的第一復(fù)熱入口和低溫分離塔的混合液入口，低溫分離塔的第二氣相出口和第二液相出口分別連接至主換熱器的第二復(fù)熱入口和第三復(fù)熱入口，冷量供應(yīng)裝置與主換熱器連接，并且冷量供應(yīng)裝置中冷卻介質(zhì)的流向與主換熱器中的合成氣的流向相反，上述冷量供應(yīng)裝置包括循環(huán)壓縮機(jī)，循環(huán)壓縮機(jī)的冷劑壓縮入口和冷劑壓縮出口分別連接至主換熱器的低壓冷劑出口和高壓冷劑入口。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述冷量供應(yīng)裝置還包括節(jié)流閥，節(jié)流閥設(shè)置在連接主換熱器的高壓冷劑出口和主換熱器的低壓冷劑入口的減壓管路上。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述冷量供應(yīng)裝置包括1-10個(gè)減壓管路。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述循環(huán)壓縮機(jī)包括多個(gè)壓縮段，多個(gè)壓縮段與多個(gè)減壓管路一一對(duì)應(yīng)，并且每個(gè)減壓管路的出口端連接至每個(gè)壓縮段的吸氣側(cè)。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述冷量供應(yīng)裝置包括用于提供冷卻介質(zhì)的供冷管路，供冷管路貫穿主換熱器。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置還包括低溫泵，低溫泵的入口端和出口端分別連接至低溫分離塔的第二液相出口和主換熱器的第三復(fù)熱入口。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置還包括原料氣供應(yīng)裝置，原料氣供應(yīng)裝置的出口端連接至主換熱器的熱料進(jìn)口。

在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，上述合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置還包括預(yù)處理單元，預(yù)處理單元的入口端和出口端分別連接至原料氣供應(yīng)裝置的出口端和主換熱器的熱料進(jìn)口。

本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是：

(1)本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需使用價(jià)格昂貴的CO壓縮機(jī)，裝置投資更低；

(2)本實(shí)用新型的冷量可以是循環(huán)壓縮機(jī)提供的循環(huán)冷劑制冷，也可以是直接從外部提供冷卻介質(zhì)如液氮、液氫或液氦等，本實(shí)用新型的裝置制冷形式靈活，流程簡(jiǎn)單，并且本實(shí)用新型的循環(huán)冷劑制冷方式能耗比現(xiàn)有技術(shù)低10％。

(3)本實(shí)用新型的產(chǎn)品：一氧化碳和氫氣的壓力可根據(jù)下游用戶需要進(jìn)行調(diào)整，操作更加靈活方便。

(4)本發(fā)明冷量來(lái)自于循環(huán)冷劑制冷的冷量，對(duì)原料氣適應(yīng)范圍廣，當(dāng)原料氣壓力、組分等變化時(shí)，可完全不依賴外部冷量如液氮等就實(shí)現(xiàn)冷量平衡。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置的實(shí)施1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置的實(shí)施2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置100、200；主換熱器110；熱料進(jìn)口111；冷料出口112；第一復(fù)熱入口113；第二復(fù)熱入口114；第三復(fù)熱入口115；第一產(chǎn)物出口116；第二產(chǎn)物出口117；第三產(chǎn)物出口118；高壓冷劑入口119；高壓冷劑出口120；低壓冷劑入口121；低壓冷劑出口122；第一分離器130；混合氣入口131；第一氣相出口132；第一液相出口133；低溫分離塔140；混合液入口141；第二氣相出口142；第二液相出口143；循環(huán)壓縮機(jī)151；節(jié)流閥152；減壓管路153；第二分離器154；壓縮段155；冷劑壓縮入口156；冷劑壓縮出口157；供冷管路158；低溫泵160；原料氣供應(yīng)裝置170；預(yù)處理單元180；

冷卻前合成氣原料M1；冷卻后合成氣原料M2；復(fù)熱前氫氣M3；一氧化碳混合液體M4；第一一氧化碳混合液體M5；第二一氧化碳混合液體M6；復(fù)熱后第一一氧化碳混合液體M7；一氧化碳液體M8；復(fù)熱前閃蒸尾氣M9；氫氣M10；閃蒸尾氣M11；一氧化碳?xì)怏wM12；換熱前高壓冷劑M13；換熱后高壓冷劑M14；減壓前第一高壓冷劑M15；減壓前第二高壓冷劑M16；減壓前第三高壓冷劑M17；減壓后第一低壓冷劑M18；減壓后第二低壓冷劑M19；減壓后第三低壓冷劑M20；換熱后第一低壓冷劑M21；換熱后第二低壓冷劑M22；換熱后第三低壓冷劑M23；低溫介質(zhì)S1；高溫介質(zhì)S2。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

實(shí)施例1

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置100，其包括主換熱器110、第一分離器130、低溫分離塔140、冷量供應(yīng)裝置、低溫泵160、原料氣供應(yīng)裝置170和預(yù)處理單元180。

主換熱器110用于與合成氣原料進(jìn)行熱交換，將合成氣原料冷卻至一定溫度范圍，例如將溫度為12℃至15℃的合成氣原料冷卻至-180℃至-210℃。主換熱器110內(nèi)設(shè)有多個(gè)換熱管道，圖1中主換熱器110內(nèi)的虛線即表示換熱通道，用于冷、熱介質(zhì)的流通。主換熱器110包括熱料進(jìn)口111、冷料出口112、第一復(fù)熱入口113、第二復(fù)熱入口114、第三復(fù)熱入口115、第一產(chǎn)物出口116、第二產(chǎn)物出口117、第三產(chǎn)物出口118、高壓冷劑入口119、高壓冷劑出口120、低壓冷劑入口121和低壓冷劑出口122。

熱料進(jìn)口111用于合成氣原料的輸入，其連接至原料氣供應(yīng)裝置170的出口端，或者連接至預(yù)處理單元的出口端。在本實(shí)施例中，主換熱器110的熱料進(jìn)口111連接至預(yù)處理單元的出口端，以將經(jīng)預(yù)處理后的合成氣引入至主換熱器110內(nèi)。冷料出口112用于輸出經(jīng)冷卻后的合成氣，其連接至第一分離器130的混合氣入口131。

第一復(fù)熱入口113、第二復(fù)熱入口114以及第三復(fù)熱入口115設(shè)置在主換熱器110的同側(cè)，其均用于輸入經(jīng)第一分離器130和低溫分離塔140分離后的產(chǎn)物，即液態(tài)一氧化碳和氫氣以及閃蒸尾氣(富含氫氣)，使這些產(chǎn)物再次返回至主換熱器110中，經(jīng)主換熱器110復(fù)熱并提供冷量。經(jīng)主換熱器110復(fù)熱后的一氧化碳?xì)怏wM12和氫氣便是所需產(chǎn)物。第一復(fù)熱入口113連接至第一分離器130的第一氣相出口132。從第一氣相出口132輸出的氫氣通過(guò)第一復(fù)熱入口113進(jìn)入至主換熱器110中。第二復(fù)熱入口114連接至低溫分離塔140的第二氣相出口142。從第二氣相出口142輸出的閃蒸尾氣通過(guò)第二復(fù)熱入口114進(jìn)入至主換熱器110中。第三復(fù)熱入口115連接至低溫分離塔140的第二液相出口143。從第二液相出口143輸出的液態(tài)一氧化碳通過(guò)第三復(fù)熱入口115進(jìn)入至主換熱器110中。

第一產(chǎn)物出口116、第二產(chǎn)物出口117、第三產(chǎn)物出口118設(shè)置在主換熱器110的同側(cè)并且分別與第一復(fù)熱入口113、第二復(fù)熱入口114以及第三復(fù)熱入口115對(duì)應(yīng)，并且設(shè)置在主換熱器110的相對(duì)于第一復(fù)熱入口113、第二復(fù)熱入口114以及第三復(fù)熱入口115的另一側(cè)，其分別用于輸出產(chǎn)物氫氣、閃蒸尾氣以及產(chǎn)物一氧化碳?xì)怏w。

在本實(shí)施例中，主換熱器110作為循環(huán)冷劑制冷系統(tǒng)的一部分，其高壓冷劑入口119和低壓冷劑出口122設(shè)置在主換熱器110的同側(cè)，并且分別連接至循環(huán)壓縮機(jī)151的冷劑壓縮出口157和冷劑壓縮入口156。主換熱器110的高壓冷劑出口120和低壓冷劑入口121設(shè)置在主換熱器110的相對(duì)于高壓冷劑入口119和低壓冷劑出口122的另一側(cè)，高壓冷劑出口120和低壓冷劑入口121設(shè)置在主換熱器110的同側(cè)。高壓冷劑出口120和低壓冷劑入口121通過(guò)減壓管路153連接。

第一分離器130用于分離經(jīng)主換熱器110冷卻后的合成氣原料。在本實(shí)施例中，第一分離器130是氣液分離器，其包括混合氣入口131、第一氣相出口132和第一液相出口133?；旌蠚馊肟?31連接至主換熱器110的冷料出口112，合成氣原料從混合氣入口131進(jìn)入第一分離器130進(jìn)行氣液分離。第一氣相出口132用于輸出經(jīng)分離后的氫氣，其連接至主換熱器110的第一復(fù)熱入口113。第一液相出口133用于輸出經(jīng)分離后的液態(tài)一氧化碳，其連接至低溫分離塔140的混合液入口141，以進(jìn)行下一步一氧化碳的分離。第一氣相出口132設(shè)置在第一分離器130的頂部，第一液相出口133設(shè)置在第一分離器130的底部。通過(guò)第一液相出口133輸出的液態(tài)一氧化碳中包含有少量的液態(tài)氫氣。根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在第一液相出口133處設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)管路。當(dāng)設(shè)置有兩個(gè)管路時(shí)，將來(lái)自第一分離器130的一氧化碳混合液體M4分流成兩個(gè)支流：第一一氧化碳混合液體M5和第二一氧化碳混合液體M6，然后將其分別輸送至低溫分離塔140中，使得在低溫分離塔140中一氧化碳的提純分離進(jìn)行得更加充分，以獲得更高純的一氧化碳?xì)怏w。

低溫分離塔140用于對(duì)液態(tài)一氧化碳進(jìn)行分離，其包括混合液入口141、第二氣相出口142和第二液相出口143。混合液入口141連接至第一分離器130的第一液相出口133，液態(tài)一氧化碳從混合液入口141進(jìn)入低溫分離塔140中進(jìn)行一氧化碳的提純分離。第二氣相出口142設(shè)置在低溫分離塔140的頂部，其連接至主換熱器110的第二復(fù)熱入口114。第二液相出口143設(shè)置在低溫分離塔140的底部，其連接至主換熱器110的第三復(fù)熱入口115。

冷量供應(yīng)裝置用于為主換熱器110提供用于進(jìn)行熱交換的冷量。在本實(shí)施例中，冷量供應(yīng)裝置采用的是循環(huán)冷劑制冷系統(tǒng)的方式提供冷量的。在本實(shí)施例中，冷量供應(yīng)裝置包括循環(huán)壓縮機(jī)151、節(jié)流閥152、減壓管路153以及第二分離器154，前述這些裝置與主換熱器110一起構(gòu)成整個(gè)循環(huán)冷劑制冷系統(tǒng)。

循環(huán)壓縮機(jī)151包括冷劑壓縮入口156和冷劑壓縮出口157。冷劑壓縮入口156和冷劑壓縮出口157分別連接至主換熱器110的低壓冷劑出口122和高壓冷劑入口119，將經(jīng)過(guò)主換熱器110熱交換后的低壓冷劑經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)151增壓后獲得的高壓冷劑再次返回至主換熱器110中。根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，循環(huán)壓縮機(jī)151包括多個(gè)壓縮段155，通過(guò)對(duì)低壓冷劑進(jìn)行分段壓縮來(lái)獲得所需壓力的高壓冷劑的同時(shí)，降低對(duì)循環(huán)壓縮機(jī)151的要求，減少設(shè)備的投入成本。

節(jié)流閥152設(shè)置在連接主換熱器110的高壓冷劑出口120和主換熱器110的低壓冷劑入口121的減壓管路153上。根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，冷量供應(yīng)裝置包括多個(gè)減壓管路153。優(yōu)選地，冷量供應(yīng)裝置包括1-10個(gè)減壓管路153。通過(guò)多個(gè)減壓管路153將出主換熱器110的高壓冷劑分成多個(gè)支流，并通過(guò)設(shè)置在每個(gè)減壓管路153上的節(jié)流閥152將高壓冷劑減壓為低壓冷劑。根據(jù)本實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，每個(gè)減壓管路153內(nèi)具有不同的壓力。將減壓后的低壓冷劑通過(guò)主換熱器110的低壓冷劑入口121進(jìn)入主換熱器110，經(jīng)過(guò)熱交換后，低壓冷劑從主換熱器110的低壓冷劑出口122流出，再次進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)151進(jìn)行增壓。本實(shí)用新型的循環(huán)壓縮機(jī)151的壓縮段155數(shù)量與減壓管路153的數(shù)量相同。如圖1所示，多個(gè)壓縮段155與多個(gè)減壓管路153一一對(duì)應(yīng)，并且每個(gè)減壓管路153的出口端連接至每個(gè)壓縮段155的吸氣側(cè)。

第二分離器154設(shè)置在節(jié)流閥152和主換熱器110之間并分別與節(jié)流閥152和主換熱器110連接。如圖1所示，當(dāng)冷量供應(yīng)裝置包括多個(gè)減壓管路153時(shí)，第二分離器154設(shè)置在減壓后壓力最低的減壓管路上。

在本實(shí)施例中，循環(huán)冷劑制冷系統(tǒng)中采用的冷劑為低壓常溫的循環(huán)冷劑。根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，冷劑為氮?dú)狻⒁谎趸?、甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷中的一種或多種

低溫泵160用于加壓來(lái)自低溫分離塔140的液態(tài)一氧化碳，低溫泵160的入口端和出口端分別連接至低溫分離塔140的第二液相出口143和主換熱器110的第三復(fù)熱入口115。低溫泵160使來(lái)自低溫分離塔140的液態(tài)一氧化碳經(jīng)主換熱器110復(fù)熱后變成氣態(tài)的一氧化碳能夠具有一定壓力，以滿足下游產(chǎn)品的制備要求，從而彌補(bǔ)產(chǎn)物一氧化碳?xì)怏w壓力不足的缺陷，并且省去后期對(duì)一氧化碳?jí)嚎s機(jī)的投入，降低生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型的低溫泵160可以根據(jù)下游產(chǎn)品所需一氧化碳?xì)怏w的壓力來(lái)對(duì)一氧化碳液體M8相應(yīng)增壓，操作更加靈活方便。

原料氣供應(yīng)裝置170用于提供合成氣原料，其出口端連接至主換熱器110的熱料進(jìn)口111。在原料氣供應(yīng)裝置170和主換熱器110之間還設(shè)置有預(yù)處理單元。預(yù)處理單元用于除去合成氣原料中的二氧化碳、甲醇和水等雜質(zhì)成分，以避免堵塞。預(yù)處理單元的入口端和出口端分別連接至原料氣供應(yīng)裝置170的出口端和主換熱器110的熱料進(jìn)口111。

下面結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)施例的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。

冷卻前合成氣原料M1經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入主換熱器110，冷卻至-180～-210度出主換熱器110，獲得冷卻后合成氣原料M2。冷卻后合成氣原料M2進(jìn)入第一分離器130，經(jīng)第一分離器130分離出的氣體，即復(fù)熱前氫氣M3，其主要含氫氣，也有少量一氧化碳，從第一氣相出口132輸出。經(jīng)主換熱器110復(fù)熱并提供冷量后出主換熱器110，即獲得氫氣M10。第一分離器130分離出的液體：一氧化碳混合液體M4，主要含一氧化碳，也有少量氫氣。一氧化碳混合液體M4被分成兩個(gè)支流即第一一氧化碳混合液體M5和第二一氧化碳混合液體M6，進(jìn)入低溫分離塔140進(jìn)一步分離。其中，第一一氧化碳混合液體M5可進(jìn)入主換熱器110中進(jìn)行復(fù)熱，復(fù)熱后第一一氧化碳混合液體M7再進(jìn)入至低溫分離塔140中進(jìn)行分離。塔頂為富含氫氣的少量尾氣，即，復(fù)熱前閃蒸尾氣M9。復(fù)熱前閃蒸尾氣M9再次回到主換熱器110中復(fù)熱后，即獲得最終的產(chǎn)物之一：閃蒸尾氣M11。塔底為純度較高的一氧化碳產(chǎn)品(95～99.5％)，即一氧化碳液體M8。塔底產(chǎn)品約-140～-170℃，一氧化碳液體M8通過(guò)低溫泵160加壓后(產(chǎn)品壓力一般為3MPa)進(jìn)入主換熱器110蒸發(fā)復(fù)熱至氣態(tài)后作為產(chǎn)品一氧化碳?xì)怏wM12收集。低溫分離塔140底部再沸器熱源來(lái)自于主換熱器110。

換熱后第一低壓冷劑M21、換熱后第二低壓冷劑M22和換熱后第三低壓冷劑M23經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)151多段加壓后，獲得換熱前高壓冷劑M13。換熱前高壓冷劑M13進(jìn)入主換熱器110被冷卻至液態(tài)，即，換熱后高壓冷劑M14。換熱后高壓冷劑M14通過(guò)多個(gè)減壓管路153分成多個(gè)支流，即減壓前第一高壓冷劑M15、減壓前第二高壓冷劑M16和減壓前第三高壓冷劑M17，將其節(jié)流降壓至不同的壓力級(jí)后，獲得減壓后第一低壓冷劑M18、減壓后第二低壓冷劑M19和減壓后第三低壓冷劑M20。減壓后第一低壓冷劑M18、減壓后第二低壓冷劑M19和減壓后第三低壓冷劑M20進(jìn)入主換熱器110蒸發(fā)、加熱至氣態(tài)，又獲得換熱后第一低壓冷劑M21、換熱后第二低壓冷劑M22和換熱后第三低壓冷劑M23按不同壓力返回循環(huán)壓縮機(jī)151的各個(gè)壓縮段155入口。由此形成一個(gè)循環(huán)。

實(shí)施例2

請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例提供一種合成氣制取一氧化碳和氫氣的裝置200，其包括主換熱器110、第一分離器130、低溫分離塔140、冷量供應(yīng)裝置、低溫泵160、原料氣供應(yīng)裝置170和預(yù)處理單元180。本實(shí)施例與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)大致相同，其區(qū)別在于，本實(shí)施例的冷量供應(yīng)裝置與實(shí)施例的冷量供應(yīng)裝置不同。下面將只對(duì)本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別部分進(jìn)行描述，其他相同部分便不再贅述，但也應(yīng)當(dāng)理解未在本實(shí)施例中明確說(shuō)明的上述相同技術(shù)特征也包含在本實(shí)施例內(nèi)。

本實(shí)施例的冷量供應(yīng)裝置采用的外部冷卻方式，通過(guò)使用外部冷劑為主換熱器110提供冷量。具體地，冷量供應(yīng)裝置包括供冷管路158，用于提供冷卻介質(zhì)，供冷卻介質(zhì)流通。在本實(shí)施例中，供冷管路158可以簡(jiǎn)單看作是由殼體形成的一個(gè)或多個(gè)流體通道。毫無(wú)疑問(wèn)地，本實(shí)施例的供冷管路158可以變形成其他供冷裝置，凡是能夠從外部為主換熱器110提供冷量的裝置都可以稱之為供冷管路158。冷卻介質(zhì)通過(guò)供冷管路158從主換熱器110的低溫段向高溫段流動(dòng)。也即是，冷卻介質(zhì)的流向與合成氣原料在主換熱器110中的流向相反。冷卻介質(zhì)可以是液氮、液氫或液氦。

本實(shí)施例的工作原理與實(shí)施例1大致相同，區(qū)別在于，本實(shí)施例將低溫介質(zhì)S1通入供冷管路158，低溫介質(zhì)S1在主換熱器110內(nèi)換熱完成后形成高溫介質(zhì)S2，在換熱過(guò)程中低溫介質(zhì)S1為主換熱器110提供冷量。

值得說(shuō)明的是，當(dāng)采用實(shí)施例1的循環(huán)冷劑制冷方式為主換熱器110提供冷量時(shí)，仍可以在主換熱器110內(nèi)設(shè)置本實(shí)用新型的供冷管路158，此時(shí)，供冷管路158所起到的作用仍是提供冷卻介質(zhì)，但是目的有所不同。本實(shí)施例是用于在分離提純過(guò)程中為主換熱器110提供冷量，實(shí)施例1的供冷管路是用于滿足合成氣原料能夠在主換熱器110中冷卻時(shí)進(jìn)一步部分冷凝的要求或主換熱器低溫段的冷量需要或開車需要。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。