通过部分冷凝生产一氧化碳的方法和装置制造方法及图纸

在通过低温蒸馏分离氢气、甲烷和一氧化碳的混合物(1)的方法中，该混合物在第一热交换器(3、9)中冷却并在至少一个第二热交换器(11、13)中部分冷凝，第二热交换器是所述塔系统的第一或第二塔(K1、K2)的塔底再沸器，并将通过部分冷凝产生的液体的至少一部分(17、23)送往第一塔的中间级。第一塔的中间级。第一塔的中间级。

【技术实现步骤摘要】
通过部分冷凝生产一氧化碳的方法和装置


[0001]本专利技术涉及通过部分冷凝生产一氧化碳的方法和装置。

技术介绍

[0002]用于生产一氧化碳和氢气的单元可分成两部分：
[0003]合成气的生成(基本含有H2、CO、CH4、CO2、Ar和N2的混合物)。在用于生产合成气的各种工业路线中，基于煤气化的路线似乎日益壮大，特别是在煤藏丰富的国家，如中国。天然气的部分氧化法也可证实有利于单独地或以低H2/CO生产比率生产CO。另一路线是蒸汽重整。
[0004]合成气的净化.发现以下这些：
[0005]·
用于用液体溶剂洗涤以除去合成气中存在的大部分酸性气体的单元；
[0006]·
用于在吸附剂床上净化的单元；
[0007]·
用于生产CO的深冷分离单元，其被称为冷箱。
[0008]在由气流床(entrained bed)或流化床煤气化生产合成气的情况下，冷箱工艺是部分冷凝。以MEG、TDI/MDI或PC应用为例，在冷箱中必须包括CH4分离塔。
[0009]在来自EP 0677483的图中，通过在主交换器中冷却合成气和通过循环，供应这两个闪蒸分离和CO/CH4分离塔的再沸能量。合成气在重新进入用于分离氢气的分离器容器之前全部冷却到热交换器的冷端。
[0010]缺点在于：
[0011]·
这两个塔在交换线路中的再沸不能够良好调节再沸能量。
[0012]·
制冷循环的能量消耗高，因为将合成气全部冷却到冷端。没有容器可供合成气中间冷凝以从中提取冷凝液并避免其过冷(subcooling)。
[0013]WO18039313描述了这两个塔的独立再沸器及合成气的冷却，但根据图3、4和5将合成气整体(离开再沸器的流出液体和气体)冷却到交换线路的冷端。在图1和2中，两个再沸器串联，将来自闪蒸塔的再沸器的输出物整体送往与冷端共享的分离器。离开CO/CH4塔的再沸器的流出液体在交换线路中过冷(subcooled)。
[0014]缺点在于：
[0015]·
如果两个再沸器串联，则当第一再沸器出口的温度随输入的合成气的组成扰动而变时，这造成汽提塔的再沸能量的不稳定性。
[0016]·
将来自第二再沸器的输出物直接送往高压合成气容器。为了使来自第二再沸器的输出物处于接近高压合成气容器的温度，必须降低汽提塔的压力，其结果是增加了塔顶气体中的CO量。如果闪蒸气体没有再循环，CO收率因此降低，或塔顶气体再循环的压缩能量增加。
[0017]·
CO/CH4塔在汽提塔的压降后的低压下运行，这增加了来自该塔的CO输出物的压缩能量。
[0018]·
制冷循环的能量高，因为将合成气全部冷却到冷端，在用于在再沸器出口处的
合成气的部分冷凝的容器出口的液体过冷(subcooled)并因此消耗制冷循环。
[0019]在US6266976中，通过合成气的冷却和在交换线路中的循环，提供这两个塔的再沸能量。将来自用于由交换线路的第一交换器输出的合成气的部分冷凝的第一容器的液体送往汽提塔，但作为回流而非在中间级(流体146)。
[0020]来自用于合成气的部分冷凝的第二容器的液体的一部分作为汽提塔的回流传送，但在已经在交换线路中再加热之后传送。
[0021]缺点在于：
[0022]·
这两个塔在交换线路中的再沸不能够良好控制再沸能量。
[0023]·
在汽提塔塔顶出口处的闪蒸气体中的高CO含量导致用于再循环闪蒸分离气体的能量增加或如果闪蒸分离气体没有再循环，导致CO收率损失。

技术实现思路

[0024]根据本专利技术的一个主题，提供了一种通过在包含第一塔和第二塔的塔系统中低温蒸馏而分离氢气、甲烷和一氧化碳的混合物的方法，在所述方法中：
[0025]i.所述混合物在第一热交换器中冷却并且其至少一部分在至少一个第二热交换器中部分冷凝，第二热交换器是所述塔系统的第二塔的塔底再沸器，并且将通过部分冷凝产生的液体的至少一部分或由这种液体通过至少一个部分冷凝步骤衍生的液体送往第一塔的中间级，只有所述混合物的所述至少一部分和来自第二塔的塔底液在第二热交换器中交换热，将汽化的塔底液送回作为其来源的第二塔，
[0026]ii.从第一塔中取出富氢塔顶气体并在第一热交换器中再加热，
[0027]iii.从第一塔的底部取出富集一氧化碳和甲烷的液体并将其送往第二塔的至少一个中间级，
[0028]iv.从第二塔的底部取出富甲烷液体并从第二塔的顶部取出富一氧化碳的流体，和
[0029]v.产生制冷以借助制冷循环使所述方法保持冷。
[0030]根据其它任选方面：
[0031]·
将冷却混合物的一部分送往第一塔的再沸器；
[0032]·
将冷却混合物的至少一部分送往第二交换器以进行冷却，第二交换器是第二塔的再沸器，然后将冷却混合物的所述至少一部分送往第三交换器，其是第一塔的再沸器；
[0033]·
将冷却混合物的至少一部分送往第二塔的再沸器以部分冷凝从而产生气体和液体，然后将气体送往第三交换器，其是第一塔的再沸器，并将由所述气体在第三交换器中的至少部分冷凝产生的液体的至少一部分送往第一塔的中间点；
[0034]·
将在所述混合物的至少一个部分冷凝步骤后产生的冷凝部分送往所述塔系统的第一塔的顶部；
[0035]·
第一塔具有塔底再沸器并且没有塔顶冷凝器；
[0036]·
第一塔在13至16bar abs之间运行；
[0037]·
第二塔在6bar abs以上的压力下运行；
[0038]·
第二塔具有塔底再沸器和塔顶冷凝器；
[0039]·
来自第一塔的塔顶气体含有少于35摩尔％或甚至少于25摩尔％的一氧化碳；
[0040]·
来自第一塔的塔顶气体含有多于60摩尔％或甚至多于75摩尔％的氢气；
[0041]·
所述混合物在第一热交换器(3,9)中冷却到其中间温度，然后在送往再沸器之前离开第一热交换器；
[0042]·
来自第二塔的顶部的富一氧化碳的流体和/或来自第一塔的富氢塔顶气体在第一热交换器中从第一热交换器的冷端冷却；
[0043]·
由在第一热交换器中冷却的混合物的部分冷凝生成的气体在第一热交换器的最冷部分中冷却。
[0044]根据本专利技术的另一主题，提供了一种通过低温蒸馏分离氢气、甲烷和一氧化碳的混合物的装置，所述装置包含：包含第一塔和第二塔的塔系统、第一热交换器、第二热交换器、用于将待冷却的混合物送往第一热交换器的工具、用于将待部分冷凝的冷却混合物送往作为所述塔系统的第二塔的塔底再沸器的至少第二热交换器的工具、用于将通过部分冷凝产生的液体的至少一部分或由这种液体通过至少一个部分冷凝步骤衍生的液体送往第一塔的中间级的工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过在包含第一塔和第二塔的塔系统中低温蒸馏而分离氢气、甲烷和一氧化碳的混合物(1、5、7)的方法，在所述方法中：i.所述混合物在第一热交换器(3、9)中冷却并且其至少一部分在至少一个第二热交换器(11、13)中部分冷凝，第二热交换器是所述塔系统的第二塔(K1、K2)的塔底再沸器，并且将通过部分冷凝产生的液体(17、67)的至少一部分或由这种液体(67)通过至少一个部分冷凝步骤衍生的液体(23、75)送往第一塔(K1)的中间级，只有所述混合物的所述至少一部分和来自第二塔的塔底液(21)在第二热交换器中交换热，将汽化的塔底液送回作为其来源的塔，ii.从第一塔中取出富氢塔顶气体(39)并在第一热交换器中再加热，iii.从第一塔(K1)的底部取出富集一氧化碳和甲烷的液体(25、27、29)并将其送往第二塔(K2)的至少一个中间级，iv.从第二塔的底部取出富甲烷液体(23)并从第二塔的顶部取出富一氧化碳的流体(37)，和v.产生制冷以借助制冷循环(V1、V2、35、45、47、49、53)使所述方法保持冷。2.根据权利要求1的方法，其中将冷却混合物的一部分(77)送往第二热交换器(13)，其是第一塔(K1)的再沸器。3.根据权利要求1或2的方法，其中将冷却混合物的至少一部分送往第二交换器(11)以进行冷却，第二交换器是第二塔(K2)的再沸器，然后将冷却混合物的所述至少一部分送往第三交换器，其是第一塔(K1)的再沸器(13)。4.根据权利要求1或2的方法，其中将冷却混合物的至少一部分送往作为第二塔(K2)的再沸器的第二交换器(11)以部分冷凝从而产生气体(77)和液体(17)，然后将气体送往第三交换器(13)，其是第一塔(K1)的再沸器，并将由所述气体在第三交换器中的至少部分冷凝产生的液体的至少一部分送...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
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：