本发明专利技术提供一种组合的合成气分离和ＬＮＧ生产方法及系统，所述方法和系统用于将包含一氧化碳、氢和甲烷的进料气流分离成包含一氧化碳和氢的气流和包含甲烷的液化气流。所述方法包括：在约４至约６ＭＰａ的压力下，将进料气流冷却到约－１４５至约－１６０℃的温度，以产生冷混合气液流；以及将所述冷混合气液流在分馏塔中分馏，以产生一氧化碳和氢流以及包含甲烷的液化气流。所述系统包括：制冷热交换器，其具有进料气流进口、制冷剂进口、制冷剂膨胀阀、废制冷剂出口以及冷混合气液流出口；以及分馏塔，其具有与所述制冷热交换器冷混合气液流出口流体连通的冷混合气液流进口、ＣＯ／Ｈ↓［２］气流出口和液化气流出口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于分离包含一氧化碳、氢和甲烷的合成气甲烷混合 物的方法和系统，以及生产合成气和液态甲垸气(LNG)的方法和系统。
技术介绍
在很多用于生产合成烃产物比如石蜡、醇等的方法中，必须生产作为 进料流以适当比例用于在合适催化剂上的反应的一氧化碳和氢的合成气 流。Fischer-Tr叩sch方法是熟知的，并且被经常用于这种目的。合成气混 合物可以通过下列多种方法来制备，比如煤或其它烃材料的井下气化、甲 垸的蒸汽转化、在地表的烃材料比如煤的部分气化等。在这些方法中，一 氧化碳和氢通常与甲烷、酸性气体比如硫化氢、二氧化碳等以及可能的焦 油、微粒等共同被制备。这些材料对用于将一氧化碳和氢转化成其它产物 的催化过程是有害的。因此，在必要时，通常在生产之后通过已知技术处 理合成气混合物，以移除焦油、微粒和水。类似地，二氧化碳和硫化氢容 易通过己知的技术比如胺洗涤等被移除。LNG的生产可以使用混合型制冷系统以及其它类型的制冷系统比如 级联系统等来完成。作为用于液化天然气的混合型制冷方法例证的有在如 下专利中所示的混合型制冷系统在1977年7月5日授权给Leonard K. Swenson(Swenson)并且转让给J. F. Pritchard和公司的美国专利4,033,735 以及在1997年8月19日授权给Brian C. Price(Price)并且转让给Pritchard 公司的美国专利5,657,643。这些参考文献的全部内容都通过引用结合在 此。通常地，主要为液化甲烷的LNG的生产可以使用混合型制冷系统， 比如上述那些来完成，但是一氧化碳和氢在流中的存在需要另外的处理， 因为一氧化碳和氢在LNG冷凝温度下不冷凝。通常使用的主要分离步骤 是合成气分馏塔，该分离塔需要接近-177。C的塔顶温度。为了进行这种分离，分馏塔冷凝系统需要低温制冷剂。对于这种系统，氮是提供这种低温 应用的一种良好选择。结果，继续寻求的是将一氧化碳和氢与甲烷经济地分离的改进方法。根据本专利技术，这种分离通过在用于将含有一氧化碳、氢和甲烷的气流 分离成含有一氧化碳和氢的气流以及含有甲烷的液化气流的方法中将甲 垸分离和液化而得以实现，所述方法包括在约4.0至约6.0 MPa的压力下，将进料气流冷却到约-145至约-160。C的温度，以产生冷混合气液流；以及将所述冷混合气液流分馏，以产生一氧化碳和氢流以及包含甲烷的液化气流。本专利技术还包括一种系统，所述系统用于将包含一氧化碳、氢和甲垸的进料气流分离成包含一氧化碳和氢的一氧化碳/氢(C0/H2)气流以及包含甲烷的液化气流，所述系统包括制冷热交换器，其具有进料气流进口、制 冷剂进口、制冷剂膨胀阀、废制冷剂出口以及冷混合气液流出口；冷分离器，其具有与来自所述制冷剂热交换器的所述冷混合气液流出口流体连通的冷混合气液流进口，并且具有冷气流出口和冷液流出口；分馏塔，所述 分馏塔具有与来自所述冷分离器的所述冷气流出口流体连通，并且适合将 冷气流送到所述分馏塔中的冷气流进口 ，所述分馏塔具有与所述冷液体出 口流流体连通，并且适合将所述冷液流送到所述分馏塔中的冷液流进口、 分馏塔塔顶气出口、回流进口和液化气流出口； C0/H2气流冷却热交换器，其适合使分馏塔塔顶气流与冷却流进行热交换接触，以产生经过变冷CO/H2气流出口的变冷CO/H2气流；回流罐，其具有分馏塔塔顶气进口和 变冷CO/H2气流进口中的至少一个、与所述分馏塔回流进口流体连通的回 流罐出口和回流罐塔顶气出口；液化气流热交换器，其与回流罐塔顶气出 口和来自所述分馏塔液化气流出口的液化气流流体连通，以使所述回流罐 塔顶气出口流变热，从而产生变热的回流罐塔顶气流和作为产物流排放的 变冷液化气流；以及第一压缩机，其与来自所述冷分离器的所述冷气流出 口的所述冷气流流体连通并且被所述冷气流驱动，以产生膨胀的冷气流并 且驱动第二压縮机，所述第二压縮机与所述变热的回流罐塔顶气流流体连
技术实现思路
通，以压缩所述回流罐塔顶气流，从而产生CO/H2气流。 附图说明图1显示了本专利技术的一个实施方案；以及 图2显示了本专利技术的一个选择性实施方案。具体实施例方式根据本专利技术，将一氧化碳和氢以气体形式回收，以及将甲烷以LNG 形式回收。适宜地，进料压力在约4.5至约6.0MPa的范围内。此外，在根据本 专利技术的方法传送进料之前，需要将该进料进行处理，以移除焦油、微粒、 酸性气体等，使得所述流基本上为纯的一氧化碳、氢和甲烷。如果进料压力低于4.5 MP，则应当考虑进料压缩机以将进料气体升压 至4.5MPa以上而保持如图1中所示的工艺的效率。精确的压力通过工艺 条件的技术和经济分析进行确定。如果进料压力低，即为2.5MPa，则该方法可以在没有膨胀器/压缩机 单元的情况下操作。效率将下降，但是使用所公开的方法，该方法可以实 现所需的分离。另一个关键参数是由所述单元产生的合成气(二氧化碳和氢)的压力规 格。如果这种气体在高于2.4MPa的压力，则必须提供另外的进料或出口 压力。如果基本上在比2.5MPa更低的压力下生产合成气，则可以提高工 艺效率，或者可以在保持相同的总工艺效率的同时降低进口压縮(如果使用 的话)。当进口气体压力小于约2.5 MPa时，图2所示的选择性实施方案被认 为更有效率。在图l所示的实施方案中，采用制冷热交换器io作为主要的热交换 器10。在这个容器中，通过进料管线12加入混合制冷剂。通常通过下列 方法生成所述混合制冷剂从热交换器中回收废制冷剂，将该废制冷剂压 缩并冷却，将含有该混合制冷剂的液体和气体组分分离，以及将这些组分 再组合以重新加入到热交换器10中。如之前提及的这种类型的方法在所结合的参考文献中有描述。混合制冷剂由管线12进入热交换器10，并且通过热交换通道14到达冷制冷剂管线16，然后该冷制冷剂管线16使混合制冷剂通过膨胀阀 18，以产生更低温度的膨胀制冷剂，该膨胀制冷剂通过膨胀制冷剂管线 20，到达热交换通道22，其中在混合制冷剂向上通过热交换通道22时， 该混合制冷剂连续蒸发。将废制冷剂通过管线24回收，并且通过所述的 再生用作新鲜的混合制冷剂。进料气体通过管线26加入并且穿过热交换 通道28以排出通过管线30，其包含在约-70至约-100。C的温度下的冷却 进料气体。该冷却气体然后通过管线30以加热用于分馏塔60的再沸器62。 在管线30中的气体通过在再沸器62中的热交换进一步冷却。该气体然后 经由管线32返回到热交换器10，并且穿过热交换通道34，以产生含有液 化甲烷、 一氧化碳和氢的冷混合流，该冷混合流在约-145至约-160。C的温 度下的管线36中被回收。在一些情况下，将所述流从管线36送到管线104 中并且直接进入到分馏塔60中可以是适宜的。然而，在大部分的情况下， 在该实施方案中，将这种流送到冷分离器50中，在此主要包含甲烷的液 体被回收并且穿过管线54和控制阀55，以通常从冷分离器50在低于塔 顶流52的注入点的水平面注入分馏塔60中。将来自冷分离器50的主要包含一氧化碳和氢的塔顶流从冷分离器50 经过管线52送到膨胀器56中。膨胀的气流经由管线58，在通常比注入来 自管线54的液流的水平面高的水平面被送到分馏塔60中。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将包含一氧化碳、氢和甲烷的进料气流分离成包含一氧化碳和氢的气流和包含甲烷的液化气流的方法，所述方法包括： ａ）在约４至约６ＭＰａ的压力下，将所述进料气流冷却到约－１４５至约－１６０℃的温度，以产生冷混合气液流；以及 ｂ） 将所述冷混合气液流在分馏塔中分馏，以产生一氧化碳和氢流（ＣＯ／Ｈ↓［２］）以及包含甲烷的液化气体流。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布瑞C普里斯，
申请(专利权)人：布莱克和威琪公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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