本實(shí)用新型涉及一種HYCO合成氣分離用冷箱系統(tǒng)，尤其是涉及一種具有加速預(yù)冷效果的HYCO冷箱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
HYCO合成氣是含54％CO和45％H2以及微量的N2、CH4、Ar、H2O、CO2等的工業(yè)混合氣體。HYCO分離凈化系統(tǒng)是將合成氣中H2O和CO2通過(guò)TSA吸附塔脫除，其次利用CO、H2、N2、CH4和AR等氣體的沸點(diǎn)不同在冷箱內(nèi)部將CO和H2分離出來(lái)，H2通過(guò)PSA來(lái)提純后外送，CO通過(guò)CO壓縮機(jī)加壓以后外送給客戶，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉。
目前HYCO冷箱開車主要是根據(jù)焦－湯效應(yīng)由于氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷箱控制閥時(shí)膨脹，系統(tǒng)內(nèi)溫度開始下降。調(diào)節(jié)相關(guān)控制閥來(lái)分配冷箱中冷量，使冷箱內(nèi)的所有線路和換熱器均衡的冷卻。
這期間冷箱的溫度需要一個(gè)降溫的過(guò)程，速率控制在每小時(shí)降溫25℃以內(nèi)。但是降溫至-150℃以后，降溫速率會(huì)緩慢下來(lái)，一個(gè)小時(shí)內(nèi)降溫5℃，這就造成了冷箱開車速度慢，產(chǎn)品合格速度慢，從而也加大了壓縮機(jī)的電耗，又浪費(fèi)了開車使用的N2和CO而造成污染。
有關(guān)文獻(xiàn)也提到了空分裝置的冷箱預(yù)冷的方法，但是使用的空氣壓縮機(jī)將空氣加壓再進(jìn)入膨脹機(jī)制冷，但是由于分離的組分不同，預(yù)冷至-170℃就可以達(dá)到條件。但是對(duì)于HYCO的冷箱來(lái)說(shuō)，工作溫度更為苛刻。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有加速預(yù)冷效果的HYCO冷箱系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種具有加速預(yù)冷效果的HYCO冷箱系統(tǒng)，所述的HYCO冷箱內(nèi)包括第一板翅換熱器、第二板翅換熱器、氣液分離罐、H2汽提塔、N2/CO分離塔、CO/CH4分離塔，所述的第一板翅換熱器與第二板翅換熱器并列設(shè)置，用于進(jìn)入冷箱與流出冷箱各種氣體的換熱，所述的氣液分離罐、H2汽提塔、N2/CO分離塔、CO/CH4分離塔用于先后對(duì)從HYCO合成氣管線進(jìn)入的HYCO合成氣進(jìn)行分離處理，所述的氣液分離罐還外接設(shè)在HYCO冷箱外的PSA壓力變動(dòng)吸附罐，所述的PSA壓力變動(dòng)吸附罐用于吸附處理以得到H2產(chǎn)品，所述的H2汽提塔還外接閃蒸汽管線，用于余存H2排出，所述的N2/CO分離塔、CO/CH4分離塔同時(shí)外接用于尾氣排放的尾氣管線，所述的CO/CH4分離塔還外接分離后CO排出的低壓CO管線，所述的低壓CO管線連接壓縮機(jī)，用于壓縮低壓CO成為CO產(chǎn)品，
在HYCO冷箱外設(shè)置有液氮罐，從所述的液氮罐引出兩條管線，分別為第一液氮管線與第二液氮管線，所述的第一液氮管線經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器換熱后與低低壓CO管線相接，所述的第二液氮管線先后經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器、第一板翅換熱器換熱后排放，所述的液氮罐流出的液氮通過(guò)與第二板翅換熱器或第一板翅換熱器的換熱為HYCO冷箱內(nèi)部降溫，加速預(yù)冷。
所述的CO壓縮機(jī)由串聯(lián)的第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、第三壓縮機(jī)組成，所述的第一壓縮機(jī)的入口連接開車用N2管線，所述的第二壓縮機(jī)的出口引出CO產(chǎn)品，所述的第三壓縮機(jī)的出口連接高壓CO管線，所述的高壓CO管線經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器換熱后連接膨脹機(jī)入口，所述的膨脹機(jī)出口連接低低壓CO管線，低低壓CO管線經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器換熱后連接到第一壓縮機(jī)的入口，所述的第一液氮管線經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器換熱后與低低壓CO管線相接。
所述的第一液氮管線上設(shè)有第一股液氮調(diào)節(jié)閥，所述的第二液氮管線上設(shè)有第二股液氮調(diào)節(jié)閥。
具體而言，所述的氣液分離罐用于將HYCO合成氣分離為氣體與液體，所述的氣液分離罐分離后氣體進(jìn)入PSA壓力變動(dòng)吸附罐處理后得到H2產(chǎn)品，所述的氣液分離罐分離后液體順序經(jīng)過(guò)H2汽提塔、N2/CO分離塔、CO/CH4分離塔處理。
具體而言，所述的氣液分離罐與PSA壓力變動(dòng)吸附罐之間通過(guò)粗H2管線連接。
具體而言，所述的H2汽提塔接受氣液分離罐分離后液體，用于提取氣液分離罐分離出的液體中的余存H2，并外接閃蒸汽管線，將余存H2排出，所述的H2汽提塔流出液體進(jìn)入N2/CO分離塔。
具體而言，所述的N2/CO分離塔對(duì)H2汽提塔流出液體進(jìn)行N2與CO分離，并外接用于排走N2的尾氣管線，分離出的N2通過(guò)尾氣管線排出，含CO的氣體進(jìn)入CO/CH4分離塔分離。
具體而言，所述的CO/CH4分離塔對(duì)N2/CO分離塔流出產(chǎn)物進(jìn)行分離，分離后包括CH4在內(nèi)的尾氣通過(guò)尾氣管線排走，分離后CO從低壓CO管線進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮。
具體而言，在HYCO冷箱內(nèi)還配制有配合N2/CO分離塔的N2/CO再沸器與N2/CO冷凝器，在HYCO冷箱內(nèi)還配制有配合CO/CH4分離塔的CO/CH4再沸器。
本實(shí)用新型中從所述的液氮罐引出兩條管線，第一液氮管線經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器換熱后，進(jìn)入低低壓CO管線內(nèi)，再經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器換熱對(duì)冷箱進(jìn)行冷卻的。第二液氮管線是直接先后經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器、第一板翅換熱器換熱后放空對(duì)冷箱進(jìn)行冷卻的。
HYCO合成氣分離凈化裝置的開車過(guò)程是一個(gè)緩慢的降溫過(guò)程，在冷箱中新增了兩根液氮管線，在冷卻至-50℃時(shí)加速冷箱的預(yù)冷速度，從而加快CO產(chǎn)品和H2產(chǎn)品合格的速度，并更節(jié)能環(huán)保。
本實(shí)用新型中，高壓CO管線是指直接與第三壓縮機(jī)出口相連的CO管線，且里面所含CO為經(jīng)過(guò)三個(gè)壓縮機(jī)壓縮后的CO。
低壓CO管線是指與第二壓縮機(jī)的入口相連的CO管線，低壓CO管線內(nèi)所含CO為經(jīng)過(guò)冷箱分離后的CO。
低低壓CO管線是指與第一壓縮機(jī)入口相連的CO管線，該管線還與第一液氮管線相連，即該低低壓CO管線還作為液氮管線，第一液氮管線內(nèi)液氮經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器換熱后，進(jìn)入低低壓CO管線內(nèi)，再經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器換熱對(duì)冷箱進(jìn)行冷卻，再由入低低壓CO管線進(jìn)入第一壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮。
即，本實(shí)用新型中CO壓縮機(jī)除了作為壓縮CO用以外，還用于壓縮N2使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
一、本實(shí)用新型系統(tǒng)增加液氮管線以后，加快了HYCO產(chǎn)品合格的時(shí)間。
二、安全可靠：由于新增管線是帶有溫度聯(lián)鎖的，在沒有達(dá)到指定溫度的情況下，調(diào)節(jié)閥的閥門是不允許打開的，也對(duì)其操作不了，對(duì)設(shè)備起到了保護(hù)。
三、環(huán)保：HYCO開車時(shí)，是需要用N2來(lái)預(yù)冷的，時(shí)間越短排放的N2也越短，此外壓縮機(jī)無(wú)用功的時(shí)間也越短。
四、操作方便：此管線閥門可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的，不需要增加人力。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型具有加速預(yù)冷效果的HYCO冷箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)所示：1為第一板翅換熱器，2為第二板翅換熱器，3為氣液分離罐，4為H2汽提塔，5為N2/CO分離塔，6為CO/CH4分離塔，7為CO壓縮機(jī)，8為膨脹機(jī)，9為PSA壓力變動(dòng)吸附罐，10為液氮罐，11為HYCO合成氣管線，12為閃蒸汽管線，13為粗H2管線，14為低壓CO管線，15為尾氣管線，16為開車用N2管線，17為低低壓CO管線，18為高壓CO管線，19為第二液氮管線，20為第一股液氮調(diào)節(jié)閥，21為第二股液氮調(diào)節(jié)閥，22為第一液氮管線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例
一種具有加速預(yù)冷效果的HYCO冷箱系統(tǒng)，如圖1所示，HYCO冷箱內(nèi)包括第一板翅換熱器1、第二板翅換熱器2、氣液分離罐3、H2汽提塔4、N2/CO分離塔5、CO/CH4分離塔6，第一板翅換熱器1與第二板翅換熱器2并列設(shè)置，用于進(jìn)入冷箱與流出冷箱各種氣體的換熱，氣液分離罐3、H2汽提塔4、N2/CO分離塔5、CO/CH4分離塔6用于先后對(duì)從HYCO合成氣管線11進(jìn)入的HYCO合成氣進(jìn)行分離處理，氣液分離罐3還外接設(shè)在HYCO冷箱外的PSA壓力變動(dòng)吸附罐9，PSA壓力變動(dòng)吸附罐9用于吸附處理以得到H2產(chǎn)品，H2汽提塔4還外接閃蒸汽管線12，用于余存H2排出，N2/CO分離塔5、CO/CH4分離塔6同時(shí)外接用于尾氣排放的尾氣管線15，CO/CH4分離塔6還外接分離后CO排出的低壓CO管線14，低壓CO管線14連接壓縮機(jī)7，用于壓縮低壓CO成為CO產(chǎn)品，
在HYCO冷箱外設(shè)置有液氮罐10，從液氮罐10引出兩條管線，分別為第一液氮管線22與第二液氮管線19，第一液氮管線22經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器2換熱后與低低壓CO管線17相接，第二液氮管線19先后經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器2、第一板翅換熱器1換熱后排放，液氮罐10流出的液氮通過(guò)與第二板翅換熱器2或第一板翅換熱器1的換熱為HYCO冷箱內(nèi)部降溫，加速預(yù)冷。
CO壓縮機(jī)7由串聯(lián)的第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、第三壓縮機(jī)組成，第一壓縮機(jī)的入口連接開車用N2管線16，第二壓縮機(jī)的出口引出CO產(chǎn)品，第三壓縮機(jī)的出口連接高壓CO管線18，高壓CO管線18經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器1換熱后連接膨脹機(jī)8入口，膨脹機(jī)8出口連接低低壓CO管線17，低低壓CO管線17經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器1換熱后連接到第一壓縮機(jī)的入口，第一液氮管線22經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器2換熱后與低低壓CO管線17相接。第一液氮管線22上設(shè)有第一股液氮調(diào)節(jié)閥20，第二液氮管線19上設(shè)有第二股液氮調(diào)節(jié)閥21。
具體而言，氣液分離罐3用于將HYCO合成氣分離為氣體與液體，氣液分離罐3分離后氣體進(jìn)入PSA壓力變動(dòng)吸附罐9處理后得到H2產(chǎn)品，氣液分離罐3分離后液體順序經(jīng)過(guò)H2汽提塔4、N2/CO分離塔5、CO/CH4分離塔6處理。氣液分離罐3與PSA壓力變動(dòng)吸附罐9之間通過(guò)粗H2管線13連接。H2汽提塔4接受氣液分離罐3分離后液體，用于提取氣液分離罐3分離出的液體中的余存H2，并外接閃蒸汽管線12，將余存H2排出，H2汽提塔4流出液體進(jìn)入N2/CO分離塔5。N2/CO分離塔5對(duì)H2汽提塔4流出液體進(jìn)行N2與CO分離，并外接用于排走N2的尾氣管線15，分離出的N2通過(guò)尾氣管線15排出，含CO的氣體進(jìn)入CO/CH4分離塔6分離。CO/CH4分離塔6對(duì)N2/CO分離塔5流出產(chǎn)物進(jìn)行分離，分離后包括CH4在內(nèi)的尾氣通過(guò)尾氣管線15排走，分離后CO從低壓CO管線14進(jìn)入壓縮機(jī)7壓縮。在HYCO冷箱內(nèi)還配制有配合N2/CO分離塔5的N2/CO再沸器與N2/CO冷凝器，在HYCO冷箱內(nèi)還配制有配合CO/CH4分離塔6的CO/CH4再沸器。
使用HYCO冷箱系統(tǒng)進(jìn)行加速預(yù)冷方法，包括以下步驟：
A、將液氮罐10內(nèi)液氮充至70％的體積，并將液氮罐10壓力控制在6-8barg；
B、打開開車用N2管線16，開啟CO壓縮機(jī)7、膨脹機(jī)8以后對(duì)冷箱進(jìn)行預(yù)冷，通過(guò)CO壓縮機(jī)7將N2加壓至10.9barg，然后依靠透平膨脹機(jī)8將10.9barg高壓氣體節(jié)流成1barg低壓氣體，并經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器1換熱來(lái)提供冷量對(duì)冷箱進(jìn)行預(yù)冷，在預(yù)冷至-50℃以后，打開第一股液氮調(diào)節(jié)閥20，觀察第一股液氮調(diào)節(jié)閥20出口溫度與冷箱預(yù)冷溫度相差不超過(guò)10℃，引入第一股液氮，第一股液氮通過(guò)第一液氮管線22進(jìn)入低低壓CO管線17，對(duì)冷箱進(jìn)行預(yù)冷，冷箱降溫不超過(guò)每小時(shí)25℃；(這一股液氮和和膨脹機(jī)出口低低壓CO管線匯合氣流匯合后，溫度不會(huì)下降的太快而損傷板翅換熱器，但是此液氮的第一股液氮調(diào)節(jié)閥也不能開太大，過(guò)多的冷量也會(huì)損傷設(shè)備)
C、繼續(xù)預(yù)冷，在預(yù)冷至-160℃，打開第二股液氮調(diào)節(jié)閥20，引第二股液氮對(duì)冷箱進(jìn)行預(yù)冷，觀察第二股液氮調(diào)節(jié)閥20出口溫度與冷箱預(yù)冷溫度相差不超過(guò)10℃；這股液氮由于是直接經(jīng)過(guò)板翅換熱器的，所以也不開太大，應(yīng)注意附近兩根管線的溫差。
D、預(yù)冷至-170℃，當(dāng)氣液分離罐3與H2汽提塔4之間的氣液分離管線有液相出現(xiàn)，并維持穩(wěn)定的液位以后，將第一股液氮調(diào)節(jié)閥20慢慢關(guān)閉，使液位維持在60％，開始從HYCO合成氣管線11引入HYCO合成氣原料，當(dāng)原料進(jìn)入系統(tǒng)后，冷箱會(huì)慢慢降至正常工作溫度-181℃，在關(guān)閉好第一股液氮調(diào)節(jié)閥20以后，慢慢關(guān)小第二股液氮調(diào)節(jié)閥21開度，最后保持小開度并常開。
本系統(tǒng)從液氮罐10引出兩條管線，第一液氮管線22經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器2換熱后，進(jìn)入低低壓CO管線17內(nèi)，再經(jīng)過(guò)第一板翅換熱器1換熱對(duì)冷箱進(jìn)行冷卻的。第二液氮管線19是直接先后經(jīng)過(guò)第二板翅換熱器2、第一板翅換熱器1換熱后放空對(duì)冷箱進(jìn)行冷卻的。
HYCO合成氣分離凈化裝置的開車過(guò)程是一個(gè)緩慢的降溫過(guò)程，在冷箱中新增了兩根液氮管線，在冷卻至-50℃時(shí)加速冷箱的預(yù)冷速度，從而加快CO產(chǎn)品和H2產(chǎn)品合格的速度，并更節(jié)能環(huán)保。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。