从合成气中得到产品的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过分离主要由氢和二氧化碳组成的且含有少量ＣＨ↓［４］的进料流而获得一氧化碳和氢的方法，该方法是利用一步实施的部分冷凝作用及随后在分离器内的相分离过程以及在分离塔中对在分离器中分离出的液体馏分进行的低温分馏过程而实施的，其中将液态ＣＯ从分离塔的塔底取出，与待加热的处理流方向相反地进行过度冷却并分配成支流，随后使这些支流减压至不同的压力水平，与处理流方向相反地进行加热并以气态形式导入ＣＯ压缩器的相应的压力汇流排或导入ＣＯ产品流中。

【技术实现步骤摘要】
从合成气中得到产品的方法和装置
本专利技术涉及一种通过在低温气体分离单元中分离主要由氢(H2)和一氧化碳(CO)组成的进料流(Einsatzstoffstrom)而获得气态一氧化碳产品流的方法，该方法是通过以下步骤实施的：利用与待加热的处理流(Verfahrenstrom)方向相反地进行的间接热交换实施的冷却及一步实施的部分冷凝过程，随后在分离塔中对在部分冷凝过程中形成的且在分离器中由富含H2且含有CO的气体馏分分离出的富含CO且含有H2的冷凝物进行低温分馏，在该分离塔中产生具有产品纯度的液态CO作为塔底产品，蒸发和/或加热该冷的分离产物，并利用具有一个或更多个压缩段的CO压缩器来压缩气态CO至产品压力；本专利技术还涉及用于实施该方法的装置。
技术介绍
通过不同的生产方法，如催化蒸汽重整或部分氧化，从含有烃类的原料，如天然气、液化气、石脑油、重油或碳中制得所谓的合成气，该合成气绝大部分由H2和CO组成，但是还含有甲烷(CH4)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其他成分，如氮和氩。在提纯和分离之后，主要从该合成气得到CO和H2作为产品，它们在工业中具有多方面的应用。为分离和提纯两种合成气成分H2和CO，在工业设备中主要采用低温法。应用该方法的前提是，导入低温气体分离单元的进料流不含水、CO2以及在产生的低温下形成固体并由此导致需要安装热交换器的其他化合物。因此，对合成气实施由多个步骤组成的提纯过程，于其中将绝大多数非期望的物质在CO2洗涤器中去除。在随后的吸附器工位，对合成气清除残余部分。-->根据待分离的进料流的组成和所需的产品纯度，所用的低温方法在其方式(冷凝过程或甲烷洗涤)和复杂性上是不同的。利用部分氧化反应通过重油汽化得到进料流，并且在干燥和分离二氧化碳之后进料流由最多约50％的CO或H2以及最多0.2％的甲烷组成，若应例如从该进料流制得满足醋酸生产要求的CO产品，则使用一步冷凝法并随后进行H2的分离是足够的，这是因为仅通过从气体混合物中去除氢即可实现大于99％的CO产品纯度。因此无需额外的CH4分离过程。在该方法中将进料流导入低温气体分离单元(通常将低温气体分离单元的设备设置在绝热的箱体(低温试验箱)中)，并且在逆流中在与待加热的处理流方向相反的间接热交换作用中使其冷却，从而产生部分冷凝，于其中形成富含CO的液体馏分和富含H2的气体馏分，随后在分离器中进行分离。然后，将其中仍溶解有H2的富含CO的液体导入分离塔(例如H2汽提塔)，于其中基本上将H2除去，从而在塔底存在具有所需产品纯度的液态CO。为了在分离器上达到部分冷凝所需的温度，从H2汽提塔的塔底提取液态CO，并在制冷的情况下减压。通过减压，部分液态CO转变为气相，使温度充分下降，从而在间接热交换过程中(连同其他待加热的处理流)使进料流冷却至所需的温度。经减压的液态CO被待冷却的处理流完全蒸发并加热。随后，压缩器将CO压缩至所需的产品压力，然后在设备边界处作为CO产品释放出。在争取以尽可能经济的方式借助于冷凝过程分离进料流时，将液态CO流分成至少两股支流，并且还需使用可能具有多段的CO压缩器。对每股支流在制冷的情况下实施减压，并在蒸发和加热之后以气态形式导入压缩器另一段的吸气侧。若容许压力比，则可将其中一股支流减压至CO产品的压力，并直接送入其中。通过将尽可能大部分的CO以气态形式导入处于尽可能高的压力水平的压缩器内以达到压缩器功率最小的要求来确定支流的大小。同时必须提-->供充足的处于低压力水平的液态CO，以实现将进料流冷却至期望的温度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供上述种类的方法，使得与现有技术相比，根据上述原理提高获得CO的经济性。根据本专利技术的方法，通过以下方式实现该目的，将从分离塔塔底取出的液态CO与待加热的处理流方向相反地实施过度冷却，随后分成更多支流，优选将这些支流均减压至不同的压力水平，与待冷却的处理流方向相反地进行蒸发，加热并以气态形式导入CO压缩器或直接导入CO产品中，其中过冷度优选使得仅在减压至最低的压力水平时形成液气混合物，并将其在分离器中分离。CO支流的大小通过进料流预期的冷却度而预先设定。根据进料流的冷却曲线，将液态CO导至更低压力水平的量使得在分离器上达到预期的温度。通过过度冷却，可使在减压过程中形成气体的量最小化，这些气体仅对进料流的冷却作出很小的贡献。因此减少冷却进料流所需的、蒸发至更低压力水平并以气态形式导入CO压缩器中的支流的比例，并因此与现有技术相比使CO压缩过程所需的能量降低。根据本专利技术的一个优选的具体实施方案，将每股CO支流以气态形式送至CO压缩器的另一个压缩段的吸气侧。若要求CO产品的输出压低，即在来自分离塔塔底的CO和CO产品之间存在压降，则本专利技术方法的另一个具体实施方案是，优选将第一减压过程进行至一个压力水平，选择该压力水平使得CO在蒸发和/或加热之后可以气态形式送入CO产品中，而无需进一步压缩。前提是可在高压下与待冷却的处理流方向相反地进行蒸发，并且有足够的液态CO用于后序的级联过程，从而使合成气可被冷却至期望的温度。-->优选将最后的减压过程进行至CO压缩器的第一压缩段的吸气压力水平(包括热交换器以及管道的压力损失)，其中产生该过程中的最大冷却效果。为了蒸发和加热在最后的减压过程中形成的液相和气相，优选将它们分别导入适当地设计成板式热交换器的热交换器中，并将它们在内部混合，以避免分散缺陷。蒸发和加热过程在一个与待冷却的处理流方向相反的共同的通道中进行；气体馏分和液体馏分的蒸发和/或加热同样也可在单独的通道中进行，但设备成本较为昂贵。若分离塔在低压下工作，则在本专利技术方法的一个具体实施方案中，无需进行减压而直接将液态CO的支流取出，蒸发，加热并导入CO压缩器中或直接送入CO产品中。为提高CO产率，根据本专利技术方法的另一个具体实施方案，将在部分冷凝过程中形成的富含H2且含有CO的气体馏分从分离器导出，与待冷却的处理流方向相反地进行加热，并将其导入本领域技术人员熟知的不属于低温气体分离单元的膜单元内，在那里氢作为所谓的渗透物从气体混合物中充分地分离出。将其余的CO/H2混合物(渗余物Retentat)送回低温气体分离单元中，以提高CO产率。在低温气体分离单元中，优选与待加热的处理流方向相反地冷却渗余物，并将其直接输送到优选被设计为H2汽提塔的分离塔中，在那里分离氢之后于该塔的塔底接收该渗余物，并且在那里使具有产品纯度的液态CO的量增大。可省去如DE 43 25 513 A1中所述的额外的分离器。若在吸附器中通过提纯而从合成气获得进料流，则根据本专利技术方法的另一个具体实施方案，将至少一部分的渗透物用于使吸附器中的吸附剂再生。为生产纯氢，优选在一个连接在其后的压力交替吸附设备(DWA)中提纯渗透物流，然后再将其作为产品释放到设备边界处。在分离塔的塔顶提取富含H2且含有CO的气体(闪蒸气体)，其纯度不符合通常对于氢气产品所提出的要求。因此根据本专利技术，与待冷却-->的处理流方向相反地加热该闪蒸气体，优选将其送入来自膜单元的渗透物中，并在后序的压力交替吸附设备中提纯至产品特性，从而提高H2产率。若闪蒸气体的压力不足以送入渗透物中，则适当地利用压缩器将压力提高至适当高的数值。为使吸附器中的吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过在低温气体分离单元中分离主要由氢（Ｈ↓［２］）和一氧化碳（ＣＯ）组成的进料流而获得气态一氧化碳产品流的方法，该方法是通过以下步骤实施的：利用与待加热的处理流方向相反地进行的间接热交换实施的冷却及一步实施的部分冷凝过程，随后在分离塔中对在该部分冷凝过程中形成的且在分离器中由富含Ｈ↓［２］且含有ＣＯ的气体馏分分离出的富含ＣＯ且含有Ｈ↓［２］的冷凝物进行低温分馏，在该分离塔中产生具有产品纯度的液态ＣＯ作为塔底产品，蒸发和／或加热该冷的分离产物，并利用具有一个或更多个压缩段的ＣＯ压缩器来压缩气态ＣＯ至产品压力，其特征在于，将从分离塔塔底取出的液态ＣＯ与待加热的处理流方向相反地实施过度冷却，随后分配成更多的支流，优选将这些支流均减压至不同的压力水平，与待冷却的处理流方向相反地进行蒸发，加热并以气态形式导入ＣＯ压缩器或直接导入ＣＯ产品中，其中过冷度优选使得仅在减压至最低的压力水平时形成液气混合物，并将其在分离器中分离。

【技术特征摘要】
DE 2005-6-3 102005025651.11、通过在低温气体分离单元中分离主要由氢(H2)和一氧化碳(CO)组成的进料流而获得气态一氧化碳产品流的方法，该方法是通过以下步骤实施的：利用与待加热的处理流方向相反地进行的间接热交换实施的冷却及一步实施的部分冷凝过程，随后在分离塔中对在该部分冷凝过程中形成的且在分离器中由富含H2且含有CO的气体馏分分离出的富含CO且含有H2的冷凝物进行低温分馏，在该分离塔中产生具有产品纯度的液态CO作为塔底产品，蒸发和/或加热该冷的分离产物，并利用具有一个或更多个压缩段的CO压缩器来压缩气态CO至产品压力，其特征在于，将从分离塔塔底取出的液态CO与待加热的处理流方向相反地实施过度冷却，随后分配成更多的支流，优选将这些支流均减压至不同的压力水平，与待冷却的处理流方向相反地进行蒸发，加热并以气态形式导入CO压缩器或直接导入CO产品中，其中过冷度优选使得仅在减压至最低的压力水平时形成液气混合物，并将其在分离器中分离。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择液态CO支流的大小，从而在使压缩CO产品流所需的功率最小化的同时使进料流达到预期的冷却程度。3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将每股导入CO压缩器的CO支流输送到CO压缩器的另一个压缩段的吸气侧。4、如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，对来自分离塔塔底的液态CO实施过度冷却的程度，使得仅在减压至最低压力水平时才形成液气混合物。5、如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在部分冷凝过程中形成的及从富含CO且含有H2的液相分离出的富含H2且含有CO的气相通过与待冷却的处理流方向相反地实施间接热交换作用而被加热。6、如权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，从分离塔塔顶取出的富含H2且含有CO的气态馏分(闪蒸气体)通过与待冷却的处理流方向相反地实施间接热交换作用而被加热。7、如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通过在CO2洗涤器和吸附器中的净化作用而从合成气中获得用于低温气体分离单元的进料流。8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，至少一部分在一步实施的部分冷凝过程中形成的及从分离器中由富含CO且含有H2的液体馏分分离出的富含H2且含有CO的气体馏分在对其进行加热之后被用于再生吸附器中的吸附剂。9、如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，来自分离器的所有气体馏分在加热之后，于膜单元中被分离成氢气馏分和CO/H2混合物(渗余物)，然后将至少一部分氢气馏分用于再生吸附器中的吸附剂，并在将该渗余物与待加热的处理流方向相反地进行冷却之后输送至分离塔中以获得其中所含的一氧化碳。10、如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁朗，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]