用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备。在用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法中，将该混合物在热交换器(E)中冷却并且然后在被送到汽提柱之前通过部分冷凝分离，在该热交换器中冷却富含氮的气体流(71)，在该热交换器的冷端去除该冷却的富含氮的气体流的至少一部分，使该冷却的富含氮的气体流的至少一部分膨胀，液化该富含氮的气体流的至少一部分，蒸发该液化的至少一部分并且在由其提取至少一部分作为富含氮的气体产物之前使其再加热。

【技术实现步骤摘要】
用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备
本技术涉及一种用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的设备。该混合物还可包含氮气和/或甲烷和/或氩气。
技术介绍
一氧化碳和氢气生产单元可以被分为两个部分：-产生合成气(含有H2和CO以及以下组分中至少一种的混合物：CH4、CO2、Ar和N2)。在不同的工业合成气生产工艺中，基于煤气化的生产工艺似乎是变得越来越广泛，特别是在煤矿藏丰富的国家例如中国。对于单独或者在低的H2/CO生产比率下生产CO，部分氧化天然气的工艺也可以证明是有利的。另一种工艺是蒸气重整。-净化合成气。其中设有：-具有液体溶剂的洗涤单元，用于去除该合成气中包含的大部分酸性气体；-用于在吸附床上净化的单元。-用于生产CO、被称为冷箱的低温分离单元。在其中该合成气是由煤气化产生的情况下，该酸性气体去除单元总体上包括通过用甲醇洗涤的过程，该过程要求低压氮气流作为汽提气体。该氮气总体上是通过用于空气分离的设备，例如通过低温蒸馏产生的，或者是在中等压力下可获得的并且然后在进料汽提柱之前在阀中膨胀。从US2009/0191113已知的是使用氮气流作为被送到以下柱的底部的气体，该柱在顶部进料有源自甲醇洗涤单元的含氨的甲醇。富含氨的氮气从该柱的顶部离开并且相对于氨净化的底部甲醇可以被送回到该洗涤单元。此外，该低温分离单元总体上包括CO压缩机，该压缩机提供了分离能，其中高压CO的一部分被冷却、冷凝、然后在CO循环压缩机中再压缩之前在交换线路中膨胀并且蒸发。从EP-A-0677483已知的是在相分离器中分离合成气并且然后将来自该相分离器的液体送到汽提柱的顶部。通过氮气的闭合回路冷却在该汽提柱顶部处的冷凝器。
技术实现思路
本技术包括在低温分离单元中的中等压力氮气膨胀以便减少CO循环的压缩能或完全替代它。液化氮在焦耳—汤姆森(Joule–Thomson)阀中膨胀，由此使得可能或者降低CO循环流速，或者降低CO压缩机的级数或者完全替代它。该方案还可以包括在膨胀涡轮机中膨胀该中等压力氮气的一部分。根据本技术的一个方面，提供了一种用于分离含有氢气、一氧化碳以及任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的混合物的设备，该设备包括热交换器；第一相分离器；汽提柱；用于将该混合物送去在该热交换器中冷却的装置；用于将部分冷凝的混合物送到该第一相分离器以便产生富含氢气的气体和贫氢气的液体的装置；用于在该热交换器中再加热之后从该设备中去除该富含氢气的气体并且不使其膨胀、分离或与该混合物一起再循环的装置；用于将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后去除来自该设备的汽提柱的顶部的气体而不使其膨胀或分离的装置；用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分以便至少部分地在该热交换器中蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以便形成气体的装置；用于从该汽提柱底部液体的至少一部分得到富含一氧化碳的气体的装置；用于将氮气送到该热交换器中冷却直到冷端的装置；用于在该热交换器中再加热经冷却的氮气直到热端的装置以及用于将经再加热的氮气送到另一个设备的装置。根据其他任选的方面，该设备包括：-用于将全部汽提柱底部液体送到该热交换器以便使该液体在其中蒸发的装置，而在该汽提柱底部与该热交换器之间没有加压装置；-用于将该汽提柱底部液体的一部分送到分离柱以便产生富含一氧化碳的气体和富甲烷的液体的装置；-用于产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体的分离柱；-用于将全部富含一氧化碳的气体送去在该热交换器中再加热以便用作产物的装置；-用于将该富含氢气的气体作为进料气体送到甲醇生产单元的装置；-没有用于压缩流体的装置，任选地除了在该热交换器上游的合成气压缩机之外；-该汽提柱底部含有再沸器；-该分离柱底部含有再沸器；-用于将该合成气送至该汽提柱的再沸器以及，适当时，送至在该第一相分离器上游的分离柱的再沸器的装置；-用于使在该热交换器中冷却的氮气的一部分膨胀的涡轮机；-不通过蒸馏分离富含氮气的气体和富含液化氮的气体；-用于将富含氮的气体产物送到在顶部进料有含甲醇和氨的流的柱以便在该柱的底部产生相对于氨净化的甲醇的装置；-在该热交换器上游用于处理该混合物的甲醇洗涤设备；-该氮气来自空气分离装置和/或氮气管；-该设备在该汽提柱的上游仅仅包括一个相分离器；-该汽提柱配备有板或填料；-该第一相分离器并且在适当时任何其他相分离器既不含有填料也不含有板；-该设备不包括压缩机，除了任选地在该热交换器上游的用于该混合物的压缩机之外；-该混合物加热该汽提柱容器并且在适当时该第一相分离器上游的分离柱容器。任选地，该设备不包括涡轮机。附图说明将参照附图更详细地描述本技术，这些附图表示根据本技术的设备。其中：图1示出根据本技术的设备。图2示出根据本技术的设备。图3示出图2的设备的替代方案。具体实施方式在图1中，部分再冷凝的步骤之后是在柱中贫化的步骤。将含有氢气和一氧化碳以及还有任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的合成气1在净化单元3中净化以便去除水和/或甲醇和/或二氧化碳。将形成的气体5在热交换器E中部分地冷却并且然后用于加热汽提柱13的底部再沸器21的液体23。如此冷却的气体进一步冷却直到热交换器E的冷端同时部分地冷凝并且被送至相分离器9，在该相分离器中进行形成的液体和气体的分离。将富含氢气的气体7从该相分离器的顶部抽出并且送到甲醇生产单元，在该甲醇生产单元中该一氧化碳和该氢气通过催化反应以形成甲醇，或者另外传送用于在PSA-型单元中的后续净化。使贫氢的液体11膨胀并且将其送至汽提柱13的顶部。在汽提柱13的顶部形成的气体15在交换器E中再加热。使液体17在阀中膨胀并且在热交换器E中蒸发以便形成所生产的CO，而不加压。通过开放循环保持该过程在冷条件下，在该开放循环中在热交换器E中冷却来自空气分离设备和/或来自管的氮气71。将该氮气的一部分73在涡轮机79中从该交换器的中间温度任选地膨胀并且送回到所述交换器以便再加热。该氮气的剩余部分75冷却直到该热交换器的冷端，在阀77中膨胀至更低温度并且然后在热交换器E中再加热，与膨胀流73混合。该再加热的氮气在该热交换器的热端离开并且被送到甲醇洗涤单元或别处。在其中该合成气含有甲烷的情况下，如图2中示出的，含有甲烷和一氧化碳的图1的汽提柱13的底部液体17被送到CO/CH4分离柱37。将该底部液体的一部分17A在阀中膨胀之后直接送到分离柱37的中间，并且将剩余部分17B在膨胀之后在热交换器E中冷却并且送到柱37的中间水平。将富含甲烷的液体42从CO/CH4柱37的底部抽出并且然后在热交换器E中蒸发。一氧化碳41作为气体产物从CO/CH4柱37的顶部离开并且在热交换器E中再加热。分离柱37包括顶部冷凝器85，其中来自柱37的顶部的气体冷凝并且其中该循环氮的一部分蒸发。通过开放循环保持该过程在冷条件下，在该开放循环中在热交换器E中冷却来自空气分离设备和/或来自管的氮气71。使该氮气的一部分73在涡轮机79中在该交换器的中间温度下膨胀并且将其送回到所述交换器以再加热。该氮气的剩余部分75冷却直到该热交换器的冷端，并且被分成两部分。一部分76在阀80中在更低温度下膨胀并且然后被送到围绕冷凝器85的室39。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备，该设备包括热交换器(E)；第一相分离器(9)；汽提柱(13)；用于将该混合物送去在该热交换器中冷却的装置；用于将部分冷凝的混合物送到该第一相分离器以便产生富含氢气的气体(7)和贫氢气的液体(11)的装置；用于在该热交换器中再加热之后从该设备中去除该富含氢气的气体并且不使其膨胀、分离或与该混合物一起再循环的装置；用于将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后去除来自该设备的汽提柱的顶部的气体(15)而不使其膨胀或分离的装置；用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分以便至少部分地在该热交换器中蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以便形成气体的装置；用于从该汽提柱底部液体(17)的至少一部分得到富含一氧化碳的气体(41)的装置；用于将氮气(71)送到该热交换器中冷却直到冷端的装置；用于在该热交换器中再加热经冷却的氮气直到热端的装置以及用于将经再加热的氮气(84)送到另一个设备的装置。

【技术特征摘要】
1.用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备，该设备包括热交换器(E)；第一相分离器(9)；汽提柱(13)；用于将该混合物送去在该热交换器中冷却的装置；用于将部分冷凝的混合物送到该第一相分离器以便产生富含氢气的气体(7)和贫氢气的液体(11)的装置；用于在该热交换器中再加热之后从该设备中去除该富含氢气的气体并且不使其膨胀、分离或与该混合物一起再循环的装置；用于将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后去除来自该设备的汽提柱的顶部的气体(15)而不使其膨胀或分离的装置；用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分以便至少部分地在该热交换器中蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以便形成气体的装置；用于从该汽提柱底部液体(17)的至少一部分得到富含一氧化碳的气体(41)的装置；用于将氮气(71)送到该热交换器中冷却直到冷端的装置；用于在该热交换器中再加热经冷却的氮气直到热端的装置以及用于将经再加热的氮气(84)送到另一个设备的装置。2.根据权利要求1所述的设备，包括用于将全部汽提柱底部液体(17)送到该热交换器(E)以便使该液体在其中蒸发的装置，而在该汽提柱底部与该热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·加特纳，A·埃尔南德斯，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：新型
国别省市：法国,FR