專利名稱：化工尾氣分離回收工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化工尾氣分離回收工藝及裝置。
背景技術：
近年來隨著社會的發展和技術的進步，對能源的需求越來越嚴重。現有可利用直接能源越來越緊張，國家號召發展循環經濟，充分發揮和利用能源的價值，對高品質的能源利用率和利用效果一定做到充分利用。現在一些合成氨廠，焦爐氣生產廠，甲醇廠由于采用老工藝，在生產過程中均采用不同程度的排放一些尾氣，這些尾氣中都含一定量的甲烷，氬氣，氫氣。這些有效氣體都比較純潔(沒有有害氣體成分)。在傳統使用方法中，往往對這些氣體采用燃燒放空或者排放到鍋爐中作為一般燃料燃燒而已。現在看來對這些優質成分并沒有良好應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠有效分離回收利用化工尾氣的工藝及裝置。化工尾氣分離回收工藝，包括以下步驟化工尾氣通過分子篩吸附裝置除去低溫下能夠固結的成分，得到主要成分為氫氣、氮氣、甲烷和氬氣的合成氣；合成氣降溫后進入精餾I塔參與精餾，在精餾I塔頂部得到富氫氣體，底部得到主要含氮氣、氬氣和甲烷的液體；精餾I塔底部得到的液體進入精餾II塔進行精餾，在精餾II塔頂部得到污氮氣，底部得到主要含氬氣和甲烷的液體；精餾II塔底部得到的液體進入精餾III塔進行精餾，在精餾III 塔頂部得到液氬，底部得到液態甲烷。合成氣溫度降至零下150°C 零下170°C后進入精餾I塔參與精餾。化工尾氣分離回收裝置，包括精餾I塔、精餾II塔和精餾III塔，精餾I塔下部設有原料進口，頂部設有廢氣出口，底部設有第一液體餾分出口 ；精餾II塔下部設有第二蒸發器，中部設有第二液體餾分進口，頂部設有氮氣出口，底部設有第二液體餾分出口 ；精餾III 塔上部設有冷凝器，下部設有第三蒸發器，中部設有第三液體餾分進口，頂部設有液氬出口，底部設有液態甲烷出口 ；第一液體餾分出口與第二液體餾分進口連通，第二液體餾分出口與第三液體餾分進口連通。所述冷凝器、第二蒸發器和第三蒸發器均為板翅式換熱器。本發明帶來的有益效果是
1、合成氣中甲烷不但分離出來，并且液化成液體(LNG)送出，供工業或者民用，從而拓寬了使用范圍和利用效率；
2、合成氣中氬氣分離出來并液化，氣產品純度達到國家一級品的要求，純度達到 99.999%。然后進行外賣；
3、剩余的有效成份氫氣，雖然純度不能提的很高，但是可以達到95%左右，然后送出， 作為氫回收的有效氣，進入化工系統，做進一步氫回收計劃；
通過本發明，能夠解決目前大部分工廠中尾氣排放過程中的不安全因素，并且能變廢為寶，使低效率的能源利用方式變為高效率的利用，增加產品的附加值，為節能環保和增加效益同時出一份力量。本發明在生產過程中，不產生任何有害氣體，在開停車期間合成都能夠做到集中燃燒排放，對環境不產生影響。沒有任何廢水，廢渣的產生，唯一損耗就是電力的損耗，根據設計要求，能耗也比較低。


圖1為本發明結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，化工尾氣分離回收工藝，包括以下步驟化工尾氣通過分子篩吸附裝置除去低溫下能夠固結的成分，得到主要成分為氫氣、氮氣、甲烷和氬氣的合成氣；合成氣降溫后進入精餾I塔1參與精餾，在精餾I塔1頂部得到富氫氣體，底部得到主要含氮氣、 氬氣和甲烷的液體；精餾I塔1底部得到的液體進入精餾II塔2進行精餾，在精餾II塔2頂部得到污氮氣，底部得到主要含氬氣和甲烷的液體；精餾II塔2底部得到的液體進入精餾 III塔3進行精餾，在精餾III塔3頂部得到液氬，底部得到液態甲烷。合成氣溫度降至零下 150°C 零下170°C后進入精餾I塔1參與精餾。分子篩吸附裝置是通過利用分子篩的選擇性吸附特性，把在低溫情況下能夠固結的成分去除掉，這些成分主要是C02，水以及微量的氨。只有把這些組分剔除掉，才能保證后面低溫分離過程中，剩余的成分不影響后繼工藝流程的正常進行。通過分子篩吸附裝置后， 合成氣成為干燥的合成氣，主要成分就是氫氣，氮氣，甲烷，氬氣這四種氣體。化工尾氣分離回收裝置，包括精餾I塔1、精餾II塔2和精餾III塔3，精餾I塔1下部設有原料進口 12，頂部設有廢氣出口 11，底部設有第一液體餾分出口 13;精餾II塔2下部設有第二蒸發器M，中部設有第二液體餾分進口 22，頂部設有氮氣出口 21，底部設有第二液體餾分出口 23 ；精餾III塔3上部設有冷凝器35，下部設有第三蒸發器34，中部設有第三液體餾分進口 32，頂部設有液氬出口 31，底部設有液態甲烷出口 33 ；第一液體餾分出口 13與第二液體餾分進口 22連通，第二液體餾分出口 23與第三液體餾分進口 32連通。所述冷凝器35、第二蒸發器M和第三蒸發器34均為板翅式換熱器，冷凝器35為單層板翅式，相鄰通道的物流通過翅片和隔板進行良好的換熱；第二蒸發器M和第三蒸發器34為多層板翅式，相鄰通道的物流通過翅片和隔板進行良好的換熱。精餾I塔1、精餾II塔2和精餾III塔3工作原理為
精餾I塔1工作原理如下飽和狀態的低溫合成氣從塔的下部原料進口 12進入，向上流動參與精餾，回流液(液氮)從塔的上部流入，由于重力的作用向下流動，上升的合成氣和下降的回流液在塔板14上接觸，從而發生換熱換質(就是精餾過程)，經過多次換熱換質，在塔的底部第一液體餾分出口 13得到液體，液體主要成分就是氮氣，甲烷，氬氣。在塔的頂部廢氣出口 11得到氣體，主要組分就是氫氣和氮氣。精餾II塔2工作原理如下
從精餾I塔1送出的液體從第二液體餾分進口 22進入精餾II塔2的中部，向下流動參與精溜，回流液(液氮)從精餾II塔2的上部流入，由于重力的作用向下流動，在精餾II塔2的底部由第二蒸發器M提供上升的蒸氣和下降的液體在塔板14上接觸，從而發生換熱換質(就是精餾過程)，經過多次換熱換質，在精餾II塔2的底部得到液體，液體主要成分就是甲烷和氬氣。在精餾II塔2的頂部得到氣體，主要組分就是氮氣。精餾II塔2的底部的蒸發器主要作用就是提供一定量的上升蒸汽，具體工作原理就是把塔底部的一部分液體加熱，變成蒸氣參與精餾過程中去。精餾III塔3工作原理如下
從精餾II塔2送出的液體從第三液體餾分進口 32進入精餾III塔3的中部，向下流動參與精餾，精餾III塔3頂部設置一個冷凝器35，精餾III塔3底部設置一個第三蒸發器34，冷凝器35主要通過冷凝為精餾過程提供回流液，第三蒸發器34主要通過蒸發為精餾過程提供上升的蒸汽，上升的蒸汽和回流液接觸發生換熱換質(就是精餾過程)，經過多次換熱換質。 在塔的底部得到我們的液體產品LNG(主要成分就是甲烷)。在塔的頂部得到我們的液體產品液氬(主要成分就是氬氣)。這兩種產品均以液體方式送出塔外。精餾III塔3頂部的冷凝器35主要作用就是提供一定量的回流液，塔的底部的蒸發器主要作用就是提供一定量的上升蒸汽。具體工作原理就是冷凝器把塔頂部的一部分上升氣體冷卻成液體，作為回流液參與精餾過程中去。第三蒸發器34把塔底部的一部分液體加熱，變成蒸氣參與精餾過程中去。
權利要求
1.化工尾氣分離回收工藝，其特征在于，包括以下步驟化工尾氣通過分子篩吸附裝置除去低溫下能夠固結的成分，得到主要成分為氫氣、氮氣、甲烷和氬氣的合成氣；合成氣降溫后進入精餾I塔參與精餾，在精餾I塔頂部得到富氫氣體，底部得到主要含氮氣、氬氣和甲烷的液體；精餾I塔底部得到的液體進入精餾II塔進行精餾，在精餾II塔頂部得到污氮氣，底部得到主要含氬氣和甲烷的液體；精餾II塔底部得到的液體進入精餾III塔進行精餾，在精餾III塔頂部得到液氬，底部得到液態甲烷。
2.如權利要求1所述的化工尾氣分離回收工藝，其特征在于，合成氣溫度降至零下 150°C 零下170°C后進入精餾I塔參與精餾。
3.一種根據權利要求1所述的工藝所采用的化工尾氣分離回收裝置，其特征在于，包括精餾I塔、精餾II塔和精餾III塔，精餾I塔下部設有原料進口，頂部設有廢氣出口，底部設有第一液體餾分出口 ；精餾II塔下部設有第二蒸發器，中部設有第二液體餾分進口，頂部設有氮氣出口，底部設有第二液體餾分出口 ；精餾III塔上部設有冷凝器，下部設有第三蒸發器，中部設有第三液體餾分進口，頂部設有液氬出口，底部設有液態甲烷出口 ；第一液體餾分出口與第二液體餾分進口連通，第二液體餾分出口與第三液體餾分進口連通。
4.如權利要求3所述的化工尾氣分離回收裝置，其特征在于，所述冷凝器、第二蒸發器和第三蒸發器均為板翅式換熱器。
全文摘要
本發明公開了一種化工尾氣分離回收工藝及裝置，化工尾氣通過分子篩吸附裝置除去低溫下能夠固結的成分，得到主要成分為氫氣、氮氣、甲烷和氬氣的合成氣；合成氣降溫后進入精餾Ⅰ塔參與精餾，在精餾Ⅰ塔頂部得到富氫氣體，底部得到主要含氮氣、氬氣和甲烷的液體；精餾Ⅰ塔底部得到的液體進入精餾Ⅱ塔進行精餾，在精餾Ⅱ塔頂部得到污氮氣，底部得到主要含氬氣和甲烷的液體；精餾Ⅱ塔底部得到的液體進入精餾Ⅲ塔進行精餾，在精餾Ⅲ塔頂部得到液氬，底部得到液態甲烷。通過本發明，能夠解決目前大部分工廠中尾氣排放過程中的不安全因素，并且能變廢為寶，使低效率的能源利用方式變為高效率的利用，增加產品的附加值。
文檔編號C01B23/00GK102500194SQ20111029278
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者張世田, 張濤 申請人:張世田, 張濤