阅读说明：本技术 一种co和h2深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法 (CO and H2Quick cooling device and cooling method of cryogenic separation system ) 是由 冯玉祥 朱桂生 邵守言 戴小卉 凌晨 唐丽 叶兴平 陈红 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种CO和H_2深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法。它包括液氮储罐以及与液氮储罐连接的液氮气化装置,液氮气化装置连接有气路管线和液路管线,气路管线具有两路气体输出线路,其中一条气体输出线路与冷箱连接,另外一条气体输出线路与火炬连接,液路管线具有三路液体输出线路,其中一条液体输出线路与冷箱连接,另外一条液体输出线路与火炬连接,还有一条液体输出线路与换热器连接。其优点是：通过获得的实时温度改变氮气的状态来实现温度的调节,使其达到可以实现CO和H_2分离的温度,其气路和液路管线之间的有效切换,大大加快了CO和H_2分离过程中降温冷却过程,缩短达到CO和H_2分离条件的时间,从而提高了生产效率。(The invention discloses CO and H 2 Provided are a quick cooling device and a cooling method of a cryogenic separation system. The liquid nitrogen gasification device comprises a liquid nitrogen storage tank and a liquid nitrogen gasification device connected with the liquid nitrogen storage tank, wherein the liquid nitrogen gasification device is connected with a gas path pipeline and a liquid path pipeline, the gas path pipeline is provided with two paths of gas output lines, one of the gas output lines is connected with a cold box, the other gas output line is connected with a torch, the liquid path pipeline is provided with three paths of liquid output lines, one of the liquid output lines is connected with the cold box, the other liquid output line is connected with the torch, and the other liquid output line is connected with a heat exchanger. The advantages are that: the temperature is adjusted by changing the state of the nitrogen through the obtained real-time temperature, so that the temperature can be adjusted to realize CO and H 2 the temperature of the separation, the effective switching between gas and liquid pipelines, greatly accelerates the CO and H 2 The cooling process in the separation process is shortened to reach CO and H 2 The time of the separation condition, thereby improving the production efficiency.)

一种CO和H2深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种CO和H₂深冷分离技术，具体地说是一种CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法。

背景技术

现有技术中，CO和H₂深冷分离的冷却过程是采用板式换热器、精馏塔、分离罐及节流阀组成的冷却系统来实现的，在进行冷却时，直接利用压缩机循环氮气来节流降温，使其达到可以实现CO和H₂分离的温度，现有的这种直接利用氮气循环降温的方式，其达到可以实现CO和H₂分离的温度所需的时间至少是5天，该降温过程十分缓慢，整个周期较长，不利于生产效率的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够加快CO和H₂分离过程中降温冷却速度，缩短达到分离条件的时间，从而提高生产效率的CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法。

为了解决上述技术问题，本发明的CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置，包括液氮储罐以及与液氮储罐连接的液氮气化装置，液氮气化装置连接有一条气路管线和一条液路管线，气路管线具有两路气体输出线路，其中一条气体输出线路经过一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3后与冷却系统的冷箱连接，另外一条气体输出线路经过四号阀门V4、五号阀门V5与冷却系统的火炬连接，液路管线具有三路液体输出线路，其中一条液体输出线路经过一号调节阀和三号阀门V3后与冷却系统的冷箱连接，另外一条液体输出线路经过六号阀门V6、五号阀门V5与冷却系统的火炬连接，还有一条液体输出线路经过二号调节阀与换热器连接。

所述气路管线和液路管线能够汇入到一条总管线上，所述三号阀门V3安装在总管线上。

所述总管线为LLP-CO管线。

所述液氮储罐上设置有压力表，所述火炬的进线管路上设置有安全阀。

所述换热器为板式换热器。

所述液氮储罐与液氮气化装置之间设置有七号阀门V7。

一种CO和H₂深冷分离系统的快速冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、氮气补充，打开五号阀门V5，同时利用四号阀门V4控制液氮气化装置上的压力表PI的压力为0.1-0.2MPa，打开一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3通入冷氮气至冷箱内，补入的氮气通过冷箱的出口进行放空，补入冷氮气时控制换热器温差0～20℃；

B、当冷箱端面的温度为-78～-100℃时，关闭冷氮气的气路管线，打开一号调节阀及三号阀门V3通入液氮至冷箱内，整个过程控制换热器温差0～20℃；

C、当冷箱端面的温度为-130～-150℃时，关闭一号调节阀，打开二号调节阀向换热器补入液氮，控制冷箱端面温差0～50℃。

本发明的优点在于：

由于在冷却系统之前设置有液氮储罐、液氮气化装置以及连接在液氮气化装置上的气路管线和液路管线，与此同时在气路管线和液路管线上设置有多个相互配合的阀门，由此通过获得的实时温度改变氮气的状态来实现温度的调节，最终使其达到可以实现CO和H₂分离的温度，调节过程中，气路和液路管线之间的有效切换，大大加快了CO和H₂分离过程中降温冷却过程，缩短达到CO和H₂分离条件的时间，从而提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置的工艺流程图。

图中1为液氮储罐；2为液氮气化装置；3为气路管线；4为液路管线；5为一号调节阀；6为二号调节阀；7为安全阀；V1为一号阀门；V2为二号阀门；V3为三号阀门；V4为四号阀门；V5为五号阀门；V6为六号阀门；V7为七号阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法作进一步详细说明。

实施例一：

如图所示，本发明的CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置，包括液氮储罐1以及与液氮储罐1连接的液氮气化装置2，液氮气化装置2连接有一条气路管线3和一条液路管线4，气路管线3和液路管线4能够汇入到一条总管线上，总管线上安装三号阀门V3，气路管线3具有两路气体输出线路，其中一条气体输出线路经过一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3后与冷却系统的冷箱连接，另外一条气体输出线路经过四号阀门V4、五号阀门V5与冷却系统的火炬连接，液路管线4具有三路液体输出线路，其中一条液体输出线路经过一号调节阀5和三号阀门V3后与冷却系统的冷箱连接，另外一条液体输出线路经过六号阀门V6、五号阀门V5与冷却系统的火炬连接，还有一条液体输出线路经过二号调节阀6与换热器连接，需要指出的是换热器优选为板式换热器。

进一步地，所说的总管线为LLP-CO管线，所说的液氮储罐1上设置有压力表，火炬的进线管路上设置有安全阀7，液氮储罐1与液氮气化装置2之间还设置有七号阀门V7。

实施例二：

一种CO和H₂深冷分离系统的快速冷却方法，包括以下步骤：

A、氮气补充，打开五号阀门V5，同时利用四号阀门V4控制液氮气化装置上的压力表PI显示的压力为0.1MPa，打开一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3通入冷氮气至冷箱内，补入的氮气通过冷箱的出口进行放空，补入冷氮气时控制换热器温差为0℃，其中，在冷氮气补入时，降温速度必然加快，但是在此过程中，应当控制降温加快速度（新增速度）不应当超过1℃/小时。

B、当冷箱端面的温度达到-78℃时，关闭冷氮气的气路管线，打开一号调节阀5及三号阀门V3通入液氮至冷箱内，整个过程控制换热器温差0℃；

C、当冷箱端面的温度达到-130℃时，关闭一号调节阀5，打开二号调节阀6向换热器补入液氮，控制冷箱端面温差0℃。

实施例三：

一种CO和H₂深冷分离系统的快速冷却方法，包括以下步骤：

A、氮气补充，打开五号阀门V5，同时利用四号阀门V4控制液氮气化装置上的压力表PI显示的压力为0.1MPa，打开一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3通入冷氮气至冷箱内，补入的氮气通过冷箱的出口进行放空，补入冷氮气时控制换热器温差为15℃，其中，在冷氮气补入时，降温速度必然加快，但是在此过程中，应当控制降温加快速度（新增速度）不应当超过1.2℃/小时。

B、当冷箱端面的温度达到-80℃时，关闭冷氮气的气路管线，打开一号调节阀5及三号阀门V3通入液氮至冷箱内，整个过程控制换热器温差15℃；

C、当冷箱端面的温度达到-140℃时，关闭一号调节阀5，打开二号调节阀6向换热器补入液氮，控制冷箱端面温差25℃。

实施例四：

一种CO和H₂深冷分离系统的快速冷却方法，包括以下步骤：

A、氮气补充，打开五号阀门V5，同时利用四号阀门V4控制液氮气化装置上的压力表PI显示的压力为0.2MPa，打开一号阀门V1、二号阀门V2及三号阀门V3通入冷氮气至冷箱内，补入的氮气通过冷箱的出口进行放空，补入冷氮气时控制换热器温差为20℃，其中，在冷氮气补入时，降温速度必然加快，但是在此过程中，应当控制降温加快速度（新增速度）不应当超过1.5℃/小时。

B、当冷箱端面的温度达到-100℃时，关闭冷氮气的气路管线，打开一号调节阀5及三号阀门V3通入液氮至冷箱内，整个过程控制换热器温差20℃；

C、当冷箱端面的温度达到-150℃时，关闭一号调节阀5，打开二号调节阀6向换热器补入液氮，控制冷箱端面温差50℃。

经过实践证明，通过本发明的CO和H₂深冷分离系统的快速冷却装置及冷却方法对CO和H₂分离，达到分离条件缩短为3-4天，在实际应用中创造效益，其冷箱（CO和H₂分离装置）开车时间按照缩短1-2天计算，工作所使用的压缩机氮气循环时间节约1-2天。