用于分离合成气的方法和设备技术

在一种用于分离含有一氧化碳和氢气的合成气的方法中，将来自合成气源的合成气(1)流在压缩机(3)中压缩并且分离成至少三种气态产物。如果合成气不足，则将至少三种分离产物在该压缩机中再循环以分离所述产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离合成气的方法和设备本专利技术涉及用于分离合成气的方法和设备。具体地，该合成气包含一氧化碳和氢气以及可能地甲烷和/或氮气。通过重整和/或部分氧化类型的合成气产生单元(SMR、ATR、POX...)向低温蒸馏设备进料合成气。将离开该产生单元的合成气冷却(可能通过冷却水，以产生蒸汽和各种预热的材料)，然后传递到CO2提取系统(典型地通过用诸如MEA、MDEA、aMDEA等胺类进行洗涤)，然后干燥，之后传递到低温蒸馏设备进行CO的分离和净化。在一些情况下，特别是当合成气由生产乙炔的部分氧化产生单元生产时，残余气体(用英语说称为AOG或“乙炔废气”)包含合成气。它用在低温蒸馏设备上游的压缩机进行压缩。压缩这种气体的压力与所需的富含氢气的产物的压力相容。因此将氢气在转移至客户之前再压缩不是必要的。通常，当消耗CO的单元以低通过量运行时，产生合成气的部分仅递送所需的CO分子(以便不对操作成本产生不利影响，并且尽可能避免燃烧过剩的CO和/或H2产物)。低温蒸馏设备将在低通过量条件(表示为CO和/或H2流量与标称通过量的比率)下运行。因此，低温蒸馏设备在低通过量下的运行稳定性导致长期问题，增加了其将不能满足所需的CO纯度或产生过度波动的生产流量的风险。为了确保低温蒸馏设备稳定地运行，其必须用足够的装料流量运行，该装料流量可能大于当时的客户需求。因为低温蒸馏设备必须在大于客户需求的装料水平下运行，所以操作成本恶化。当合成气产生单元过早停工时，这会关闭低温蒸馏设备，该设备不再接收合成气分子的任何进料。当合成气再次可用时，在有可能再次生产所需纯度的CO之前，重新启动需要一定的时间长度(大约几个小时)。因此，合成气产生单元停工几分钟将导致CO生产中断几个小时。下游客户将进而不得不将他们的CO消耗设施停工，并且这些设施将进而不得不重新启动。下面描述的技术方案，即当产生合成气的单元以低通过量运行或停工时，将由低温蒸馏设备产生的流体再循环到该设备的进料中(例如通过用甲烷洗涤和/或部分冷凝和/或用一氧化碳洗涤而起作用)，因此使得有可能防止工业设施的长时间停工(这会导致高的非生产成本)。当从通过重整或部分氧化产生的合成气生产一氧化碳和氢气时，通常使用低温蒸馏设备和吸附单元。低温蒸馏设备净化CO并产生富含氢气的流，然后通过吸附从该富含氢气的流中除去氢气。所提出的解决方案是在低温蒸馏设备的上游再循环由低温蒸馏设备产生的气体，可能由低温蒸馏设备产生的所有气体。因此，分离单元将不会停工，并且当产生合成气的源回流时，将有可能再次处理合成气并生产所需的产物。该解决方案还将使得有可能将来自源的负载降低至0％而不停工，而不是典型的40％。如在本专利技术的一个目的中所要求的，提供了一种用于分离含有一氧化碳和氢气的合成气的方法，其中：i)将源自合成气源的合成气流在压缩机中压缩ii)将压缩的合成气在净化单元中净化以除去水和二氧化碳iii)将压缩的净化合成气流冷却iv)将冷却的合成气流通过在低温温度下洗涤和/或蒸馏并且可能通过在分离单元中吸附来分离，并且v)在该分离单元中产生至少以下三种气体：富含一氧化碳的气体、富含氢气的气体、含有比该富含一氧化碳的气体更少的一氧化碳和比该富含氢气的气体更少的氢气的含有一氧化碳和氢气的残余气体以及可能还有富含甲烷的气体和/或富含氮气的气体，其特征在于，只有当传递到该压缩机的该合成气流低于阈值或零时，以下三种气体：该富含一氧化碳的气体、该富含氢气的气体和该含有一氧化碳和氢气的残余气体中的至少两种或甚至每种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游，以在该净化单元中净化并在该分离单元中分离。如在本专利技术的另一方面中所要求的，在该方法中：a)在合成气的流量高于该阈值时，储存压缩的合成气，并且b)将该压缩的合成气的至少一部分和来自阶段v)的前三种气体中的至少每一种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游，以在该净化单元中净化并在该分离单元中分离。如在本专利技术的其他任选方面中所要求的：只有当合成气的流量低于该阈值时，或当没有流来自该源时，来自阶段v)的前三种气体中的至少每一种的至少一部分在该源下游以及可能在该压缩机上游。-在该方法的标称操作期间，来自该分离单元的输出是标称输出-i)当合成气的流量低于阈值时，将该富含一氧化碳的气体的标称输出的x％和该富含氢气的气体的标称输出的y％传递到该分离单元(16，21，41)，x和y相差至多5％，和/或ii°)当合成气的流量低于阈值时，将该富含氢气的气体的标称输出的y％和该残余气体的标称输出的z％传递到该分离单元(16，21，41)，y和z相差至多5％，和/或iii)当合成气的流量低于阈值时，将该富含一氧化碳的气体的标称输出的x％和该残余气体的标称输出的z％传递到该分离单元(16，21，41)，x和z相差至多5％-当合成气的流量低于阈值时，仅将该富含一氧化碳的气体的标称输出的x％、该富含氢气的气体的标称输出的y％和该残余气体的标称输出的z％传递到该分离单元，x、y和z相差至多5％-如果合成气的流量高于该阈值，则将该富含一氧化碳的气体的一部分储存在储存单元中，并且将其余的该富含一氧化碳的气体传递到客户，并且如果合成气的流量低于该阈值，则将源自该储存单元的该富含一氧化碳的气体传递到客户-如果合成气的流量低于该阈值，则传递到客户的所有富含一氧化碳的气体源自该储存单元，并且可能地将直接源自该分离单元而不传递通过该储存单元的所有富含一氧化碳的气体传递到该压缩机上游和该源下游-该合成气是来自乙炔生产单元的残余气体-如果合成气的流量高于该阈值，则将该合成气的一部分储存在储存单元中，并且如果合成气的流量低于该阈值，则将该合成气从该储存单元传递到该压缩机-如果该合成气的流量为零，则该分离单元仅由该分离单元产生的气体进料-将该富含一氧化碳的气体在产物压缩机中压缩并传递到客户，并且如果合成气的流量低于该阈值并且必须被压缩的该富含一氧化碳的气体的流量低于另一个阈值，则将氮气传递到该产物压缩机以与该富含一氧化碳的气体一起压缩-如果合成气的流量低于阈值，则将富含源自除该分离设备外的源的合成气的组分的气体传递到该分离单元-将该富含一氧化碳的气体在压缩机中压缩，然后分成两部分，即用作产物的压缩部分和在该源下游再循环的压缩部分，和/或将该富含氢气的气体在压缩机中压缩，然后分成两部分，即用作产物的压缩部分和在该源下游再循环的压缩部分。如在本专利技术的另一个目的中所要求的，提供了一种用于分离含有一氧化碳和氢气的合成气的设备，其包括：压缩机，用于压缩源自合成气源的合成气流；净化单元，用于从压缩的合成气中除去水和/或二氧化碳；用于冷却压缩的净化合成气流的装置；用于通过在低温温度下洗涤和/或蒸馏来分离冷却的合成气流的单元，该单元可能包括吸附单元；用于从该分离单元产生至少以下三种气体的装置：富含一氧化碳的气体、富含氢气的气体、含有比该富含一氧化碳的气体更少的一氧化碳和比该富含氢气的气体更少的氢气的含有一氧化碳和氢气的残余气体以及可能还有富含甲烷的气体和/或富含氮气的气体；用于使以下三种气体：该富含一氧化碳的气体、该富含氢气的气体和该含有一氧化碳和氢气的残余气体中的至少两种或甚至每种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分离含有一氧化碳和氢气的合成气的方法，其中：i)将源自合成气源的合成气流(1)在压缩机(3)中压缩ii)将压缩的合成气(15)在净化单元(17)中净化以除去水和/或二氧化碳iii)将压缩的净化合成气流冷却iv)将冷却的合成气流通过在低温温度下洗涤和/或蒸馏并且可能通过在分离单元(16，21，41)中吸附来分离，并且v)在该分离单元中产生至少以下三种气体：富含一氧化碳的气体(26)、富含氢气的气体(43)、含有比该富含一氧化碳的气体更少的一氧化碳和比该富含氢气的气体更少的氢气的含有一氧化碳和氢气的残余气体(32，47)以及可能还有富含甲烷的气体和/或富含氮气的气体，其特征在于，只有当传递到该压缩机的该合成气流低于阈值或零时，将以下三种气体：该富含一氧化碳的气体(26)、该富含氢气的气体(43)和该含有一氧化碳和氢气的残余气体(32，47)中的至少两种或甚至每种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游，以在该净化单元中净化并在该分离单元中分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.25 FR 1657108;2015.10.30 US 62/248,5081.一种用于分离含有一氧化碳和氢气的合成气的方法，其中：i)将源自合成气源的合成气流(1)在压缩机(3)中压缩ii)将压缩的合成气(15)在净化单元(17)中净化以除去水和/或二氧化碳iii)将压缩的净化合成气流冷却iv)将冷却的合成气流通过在低温温度下洗涤和/或蒸馏并且可能通过在分离单元(16，21，41)中吸附来分离，并且v)在该分离单元中产生至少以下三种气体：富含一氧化碳的气体(26)、富含氢气的气体(43)、含有比该富含一氧化碳的气体更少的一氧化碳和比该富含氢气的气体更少的氢气的含有一氧化碳和氢气的残余气体(32，47)以及可能还有富含甲烷的气体和/或富含氮气的气体，其特征在于，只有当传递到该压缩机的该合成气流低于阈值或零时，将以下三种气体：该富含一氧化碳的气体(26)、该富含氢气的气体(43)和该含有一氧化碳和氢气的残余气体(32，47)中的至少两种或甚至每种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游，以在该净化单元中净化并在该分离单元中分离。2.如权利要求1所述的方法，其中：a)在合成气的流量高于该阈值时，储存压缩的合成气(6)，并且b)在合成气的流量低于该阈值时，将该压缩的合成气的至少一部分和来自阶段v)的前三种气体中的至少每一种的至少一部分传递到该源下游以及可能该压缩机上游，以在该净化单元中净化并在该分离单元中分离。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，只有当合成气的流量低于该阈值时，或当没有流来自该源时，来自阶段v)的三种气体(26，32，43，47)中的至少每一种的至少一部分在该源下游以及可能在该压缩机(3)上游。4.如前述权利要求之一所述的方法，其中i)当合成气的流量低于阈值时，将该富含一氧化碳的气体的标称输出的x％和该富含氢气的气体的标称输出的y％传递到该分离单元(16，21，41)，x和y相差至多5％，和/或ii°)当合成气的流量低于阈值时，将该富含氢气的气体的标称输出的y％和该残余气体的标称输出的z％传递到该分离单元(16，21，41)，y和z相差至多5％，和/或ii)当合成气的流量低于阈值时，将该富含一氧化碳的气体的标称输出的x％、该残余气体的标称输出的z％传递到该分离单元(16，21，41)，x和z相差至多5％。5.如前述权利要求之一所述的方法，其中，如果合成气的流量高于该阈值，则将该富含一氧化碳的气体的一部分(36)储存在储存单元(38)中并且将其余的该富含一氧化碳的气体传递到客户，并且如果合成气的流量低于该阈值，则将源自该储存单元的该富含一氧化碳的气体传递到客户。6.如权利要求5所述的方法，其中，如果合成气的流量低于该阈值，则传递到客户的所有富含一氧化碳的气体源自该储存单元(38)，并且可能地将直接源自该分离单元(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯特兰·德蒙莱恩斯，安托万·埃尔南德斯，让马克·特西弗里，
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：发明
国别省市：法国,FR