本發(fā)明涉及HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，尤其是涉及一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(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)部利用氣液分離罐將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。

TSA(temperature swing adsorption，變溫吸附)裝置是由兩個(gè)吸附罐組成，正常運(yùn)行模式為串聯(lián)模式，通過(guò)TSA的吸附劑對(duì)H₂O和CO₂進(jìn)行吸附，并能夠讓CO和H₂、CH₄、N₂通過(guò)。

但是TSA隨著吸附會(huì)逐漸達(dá)到飽和，這時(shí)候需要將TSA中的一個(gè)罐切出，利用高溫N₂再生，而再生過(guò)程中有個(gè)降壓的過(guò)程，這部分的原料氣就會(huì)通過(guò)放火炬燃燒放空。

而放火炬燃燒的這部分氣體就會(huì)變成CO₂和H₂O，增加碳排放導(dǎo)致對(duì)大氣的污染。

有關(guān)文獻(xiàn)也提到了含有空分裝置的TSA的方法來(lái)吸附掉H₂O和CO₂，雖然也會(huì)有再生的過(guò)程，但是空分的原料為空氣，直接排放大氣泄壓是沒(méi)有污染的。但是對(duì)于HYCO的TSA來(lái)說(shuō)，這些降壓過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣是可以循環(huán)利用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明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內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，包括TSA吸附罐、冷箱、PSA吸附罐及PSA解析氣緩沖罐，

TSA吸附罐：與HYCO合成氣原料管線相連，用于脫除原料氣中H₂O和CO₂，

冷箱：內(nèi)設(shè)有氣液分離罐，氣液分離罐入口與TSA吸附罐出口連接，利用CO、H₂、N₂、CH₄和AR等氣體的沸點(diǎn)不同將合成氣中CO和H₂分離，CO通過(guò)CO壓縮機(jī)加壓以后輸出，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉，H₂通入PSA吸附罐提純，

PSA吸附罐：與氣液分離罐出口相連，對(duì)H₂進(jìn)行提純，

PSA解析氣緩沖罐：與PSA吸附罐相連，

還包括TSA再生N₂進(jìn)口管線、TSA泄壓管線、TSA再生放火炬管線及循環(huán)氣壓縮機(jī)，

所述的TSA再生N₂進(jìn)口管線與TSA吸附罐相連，用于對(duì)TSA吸附罐通過(guò)N₂加熱而將吸附的H₂O和CO₂重新脫除，所述的TSA再生放火炬管線與TSA吸附罐相連，

所述的TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線引出，并與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間，將TSA吸附罐脫除的H₂O和CO₂輸送給循環(huán)氣壓縮機(jī)，

所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)還與PSA解析氣緩沖罐相連，回收PSA解析氣緩沖罐內(nèi)的解析氣，所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)出口與HYCO合成氣原料管線相連，將TSA吸附罐脫除的H₂O和CO₂以及解析氣緩沖罐內(nèi)的解析氣回流至HYCO合成氣原料管線。

所述的TSA吸附罐共設(shè)有兩個(gè)，分別為第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐，所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐并聯(lián)設(shè)置，且所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐同時(shí)串聯(lián)在HYCO合成氣原料管線上，所述的TSA再生N₂進(jìn)口管線同時(shí)與第一TSA吸附罐及第二TSA吸附罐連接，所述的TSA再生放火炬管線同時(shí)與第一TSA吸附罐及第二TSA吸附罐連接。

所述的第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐之間設(shè)置連接管與切斷閥，使得第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐中只有一個(gè)與HYCO合成氣原料管線相通。

所述的循環(huán)氣壓縮機(jī)共有四段，由第一循環(huán)氣壓縮機(jī)、第二循環(huán)氣壓縮機(jī)、第三循環(huán)氣壓縮機(jī)及第四循環(huán)氣壓縮機(jī)串聯(lián)形成，所述的第一循環(huán)氣壓縮機(jī)與第二循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線相連，所述的第二循環(huán)氣壓縮機(jī)與第三循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線相連，所述的第三循環(huán)氣壓縮機(jī)與第四循環(huán)氣壓縮機(jī)之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線相連，所述的PSA解析氣緩沖罐通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線與第一循環(huán)氣壓縮機(jī)的入口相連，所述的TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線引出，并連接到循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線上，所述的第四循環(huán)氣壓縮機(jī)出口通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線與HYCO合成氣原料管線相連。

所述的循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線上設(shè)置有單向閥，所述的單向閥流向?yàn)榈谒难h(huán)氣壓縮機(jī)出口流向至HYCO合成氣原料管線。

所述的TSA泄壓管線上設(shè)置有泄壓手閥與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

所述的PSA吸附罐出口與H₂產(chǎn)品管線連接。

所述的TSA再生放火炬管線上設(shè)置有放火炬閥門(mén)。

TSA即為溫度變換吸附，第一TSA吸附罐與第二TSA吸附罐正常溫度下30℃，原料氣中H₂O和CO₂會(huì)在吸附劑Al₂O₃的作用下吸附，在高溫狀態(tài)240℃下H₂O和CO₂是可以從吸附劑中分離的，當(dāng)?shù)谝籘SA吸附罐與第二TSA吸附罐中的前一個(gè)罐吸附飽和時(shí)，將前一個(gè)罐切出系統(tǒng)，從22barg狀態(tài)下，泄壓至2barg，在此過(guò)程中新安裝一根管線，從22barg開(kāi)始泄壓，通過(guò)泄壓手閥與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥泄壓至9barg，然后關(guān)閉泄壓手閥與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，并打開(kāi)TSA再生放火炬管線上的放火炬閥門(mén)放空，直到吸附罐壓力為0barg，用N₂經(jīng)過(guò)N₂加熱器加熱至280℃，并通過(guò)TSA再生N₂進(jìn)口管線進(jìn)入第一TSA吸附罐或第二TSA吸附罐，使H₂O和CO₂重新脫除，脫除好H₂O和CO₂的吸附罐重新切入系統(tǒng)投用，繼續(xù)吸附原料中的H₂O和CO₂。

本發(fā)明在降壓的過(guò)程中將此部分氣引至循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線，HYCO循環(huán)壓縮機(jī)的四段出口通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線與HYCO合成氣原料管線相連，并重新利用此部分的廢氣進(jìn)一步提純。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線從TSA再生放火炬管線上引出，并增加一個(gè)泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制泄壓的速度，以保證循環(huán)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線承受壓力40barg，管線尺寸為1寸，材質(zhì)為C鋼。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線上設(shè)有泄壓手閥與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，避免在不投用情況下，兩個(gè)系統(tǒng)壓力互串。

本發(fā)明HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)工作原理為：

1、在TSA再生開(kāi)始階段，第一TSA吸附罐壓力為22barg，此時(shí)操作，將第一TSA吸附罐從HYCO合成氣原料管線上隔離開(kāi)來(lái)，TSA泄壓有兩條線路，一路是去放火炬，一路是去循環(huán)壓縮機(jī)。

2、HYCO循環(huán)壓縮機(jī)是一個(gè)四段往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，一段入口有PSA解析出來(lái)的2barg低壓解析氣進(jìn)入HYCO循環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.6barg，二段加壓以后，出口壓力為7.6barg，三段加壓以后，出口壓力14.9barg，四段加壓以后，出口壓力為23.4barg，四段出口連接至HYCO合成氣原料管線，進(jìn)行再次提純。

3、泄壓閥開(kāi)始泄壓，系統(tǒng)從22barg泄壓至9barg。調(diào)節(jié)閥開(kāi)度緩慢根據(jù)壓力打開(kāi)。直至9barg，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥以后，將泄壓手閥關(guān)閉，TSA再生放火炬管線上的TSA放火炬閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，直至泄壓至0barg。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

一、增加泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥以后，對(duì)循環(huán)壓縮機(jī)的系統(tǒng)壓力進(jìn)行的有效的保護(hù)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)壓力產(chǎn)生波動(dòng)干擾。

二、安全可靠：由于新增TSA泄壓管線上設(shè)有泄壓手閥和泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，故不會(huì)對(duì)合成氣分離凈化系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生影響。正常情況下不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)介質(zhì)互相串氣。

三、環(huán)保：由于TSA本身的介質(zhì)是CO和H₂以及微量CH₄，如果全部放火炬燃燒的話相當(dāng)于會(huì)產(chǎn)生CO₂排放，對(duì)大氣進(jìn)行污染，而本發(fā)明采用了回收處理的方式。

四、操作方便：系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)泄壓步驟，不需要人為去操作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為HYCO合成氣原料管線，2為第一TSA吸附罐，3為第二TSA吸附罐，4為T(mén)SA再生放火炬管線，5為T(mén)SA泄壓管線，6為T(mén)SA再生N₂進(jìn)口管線，7為泄壓手閥，8為泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，9為PSA吸附罐，10為PSA解析氣緩沖罐，11為氣液分離罐，12為H₂產(chǎn)品管線，13為循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線，14為循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線，15為循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線，16為循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線，17為單向閥，18為冷箱，19為第一循環(huán)氣壓縮機(jī)，20為第二循環(huán)氣壓縮機(jī)，21為第三循環(huán)氣壓縮機(jī)，22為第四循環(huán)氣壓縮機(jī)，23為循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

一種內(nèi)含廢氣循環(huán)利用的HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)，如圖1所示，包括TSA吸附罐、冷箱18、PSA吸附罐9及PSA解析氣緩沖罐10，TSA吸附罐與HYCO合成氣原料管線1相連，用于脫除原料氣中H₂O和CO₂，冷箱18內(nèi)設(shè)有氣液分離罐11，氣液分離罐11入口與TSA吸附罐出口連接，利用CO、H₂、N₂、CH₄和AR等氣體的沸點(diǎn)不同將合成氣中CO和H₂分離，CO通過(guò)CO壓縮機(jī)加壓以后輸出，產(chǎn)生的尾氣則放至火炬燃燒掉，H₂通入PSA吸附罐9提純，PSA吸附罐9與氣液分離罐11出口相連，對(duì)H₂進(jìn)行提純，PSA解析氣緩沖罐10：與PSA吸附罐9相連，還包括TSA再生N₂進(jìn)口管線6、TSA泄壓管線5、TSA再生放火炬管線4及循環(huán)氣壓縮機(jī)，TSA再生N₂進(jìn)口管線6與TSA吸附罐相連，用于對(duì)TSA吸附罐通過(guò)N₂加熱而將吸附的H₂O和CO₂重新脫除，TSA再生放火炬管線4與TSA吸附罐相連，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4引出，并與循環(huán)氣壓縮機(jī)之間，將TSA吸附罐脫除的H₂O和CO₂輸送給循環(huán)氣壓縮機(jī)，循環(huán)氣壓縮機(jī)還與PSA解析氣緩沖罐10相連，回收PSA解析氣緩沖罐10內(nèi)的解析氣，循環(huán)氣壓縮機(jī)出口與HYCO合成氣原料管線1相連，將TSA吸附罐脫除的H₂O和CO₂以及解析氣緩沖罐10內(nèi)的解析氣回流至HYCO合成氣原料管線1。

TSA吸附罐共設(shè)有兩個(gè)，分別為第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3，第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3并聯(lián)設(shè)置，且第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3同時(shí)串聯(lián)在HYCO合成氣原料管線1上，TSA再生N₂進(jìn)口管線6同時(shí)與第一TSA吸附罐2及第二TSA吸附罐3連接，TSA再生放火炬管線4同時(shí)與第一TSA吸附罐2及第二TSA吸附罐3連接。

第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3之間設(shè)置連接管與切斷閥，使得第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3中只有一個(gè)與HYCO合成氣原料管線1相通。

循環(huán)氣壓縮機(jī)共有四段，由第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19、第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20、第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21及第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22串聯(lián)形成，第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19與第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)二段入口管線14相連，第二循環(huán)氣壓縮機(jī)20與第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15相連，第三循環(huán)氣壓縮機(jī)21與第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22之間通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段入口管線23相連，PSA解析氣緩沖罐10通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)一段入口管線13與第一循環(huán)氣壓縮機(jī)19的入口相連，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4引出，并連接到循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15上，第四循環(huán)氣壓縮機(jī)22出口通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16與HYCO合成氣原料管線1相連。循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16上設(shè)置有單向閥17，單向閥17流向?yàn)榈谒难h(huán)氣壓縮機(jī)22出口流向至HYCO合成氣原料管線1。TSA泄壓管線5上設(shè)置有泄壓手閥7與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥8。

PSA吸附罐9出口與H₂產(chǎn)品管線12連接。TSA再生放火炬管線4上設(shè)置有放火炬閥門(mén)。

TSA即為溫度變換吸附，第一TSA吸附罐2與第二TSA吸附罐3正常溫度下30℃，原料氣中H₂O和CO₂會(huì)在吸附劑Al₂O₃的作用下吸附，在高溫狀態(tài)240℃下H₂O和CO₂是可以從吸附劑中分離的，當(dāng)?shù)谝籘SA吸附罐2與第二TSA吸附罐3中的前一個(gè)罐吸附飽和時(shí)，將前一個(gè)罐切出系統(tǒng)，從22barg狀態(tài)下，泄壓至2barg，在此過(guò)程中新安裝一根管線，從22barg開(kāi)始泄壓，通過(guò)泄壓手閥7與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥8泄壓至9barg，然后關(guān)閉泄壓手閥7與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥8，并打開(kāi)TSA再生放火炬管線4上的放火炬閥門(mén)放空，直到吸附罐壓力為0barg，用N₂經(jīng)過(guò)N₂加熱器加熱至280℃，并通過(guò)TSA再生N₂進(jìn)口管線6進(jìn)入第一TSA吸附罐2或第二TSA吸附罐3，使H₂O和CO₂重新脫除，脫除好H₂O和CO₂的吸附罐重新切入系統(tǒng)投用，繼續(xù)吸附原料中的H₂O和CO₂。

本發(fā)明在降壓的過(guò)程中將此部分氣引至循環(huán)壓縮機(jī)三段入口管線15，HYCO循環(huán)壓縮機(jī)的四段出口通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)四段出口管線16與HYCO合成氣原料管線1相連，并重新利用此部分的廢氣進(jìn)一步提純。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線5從TSA再生放火炬管線4上引出，并增加一個(gè)泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥8來(lái)控制泄壓的速度，以保證循環(huán)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線5承受壓力40barg，管線尺寸為1寸，材質(zhì)為C鋼。

本發(fā)明中，TSA泄壓管線5上設(shè)有泄壓手閥7與泄壓自動(dòng)調(diào)節(jié)閥8，避免在不投用情況下，兩個(gè)系統(tǒng)壓力互串。

本發(fā)明HYCO合成氣分離凈化系統(tǒng)工作原理為：

1、在TSA再生開(kāi)始階段，第一TSA吸附罐壓力為22barg，此時(shí)操作，將第一TSA吸附罐從HYCO合成氣原料管線上隔離開(kāi)來(lái)，TSA泄壓有兩條線路，一路是去放火炬，一路是去循環(huán)壓縮機(jī)。

2、HYCO循環(huán)壓縮機(jī)是一個(gè)四段往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，一段入口有PSA解析出來(lái)的2barg低壓解析氣進(jìn)入HYCO循環(huán)壓縮機(jī)加壓至3.6barg，二段加壓以后，出口壓力為7.6barg，三段加壓以后，出口壓力14.9barg，四段加壓以后，出口壓力為23.4barg，四段出口連接至HYCO合成氣原料管線，進(jìn)行再次提純。

3、泄壓閥開(kāi)始泄壓，系統(tǒng)從22barg泄壓至9barg。調(diào)節(jié)閥開(kāi)度緩慢根據(jù)壓力打開(kāi)。直至9barg，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥以后，將泄壓手閥關(guān)閉，TSA再生放火炬管線上的TSA放火炬閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，直至泄壓至0barg。

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)人員能理解和使用發(fā)明。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，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。