二氧化碳与氢气的分离制造技术

描述了用于在深冷分离设备中自合成气进料流除去二氧化碳的方法。在所描述的一个实例中，合成气进料流(3)包含40-65摩尔％氢气，并以46-90巴绝对压力范围内的压力被供给单一阶段或分离阶段串联(120，103，104)的第一个阶段。所述单一阶段或所述串联的阶段在-53至-48℃范围内的温度和44-90巴绝对压力范围内的压力下操作。在一些实例中，所述单一阶段或所述串联的组合阶段除去合成气进料流中二氧化碳总摩尔数的70-80％。自深冷分离设备的阶段(7，10，13)排出的液化CO2产物流可被封存和/或用于化学过程(71)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化碳与氢气的分离本专利技术涉及自包含氢气和二氧化碳的合成气流部分回收二氧化碳，从而产生二氧化碳流以及氢气流，所述二氧化碳流可用于化学过程或者可被封存(sequester)或在被最终封存之前用于提高的油回收，所述氢气流可用作发电厂的燃料从而产生电力，或用作燃烧器、炉子或锅炉的燃料，或用作提升一种或更多种精炼厂流的精炼厂进料流，或用作至化学过程的氢气进料。US 2007/0221541涉及多阶段自冷过程，其中最初两个自冷阶段合并除去酸性气体总摩尔数的约76%和起始合成气中约相同摩尔百分数的C02。据说如果硫已经在合成气生产期间的初始被从合成气除去，76%的去除百分数可为相当可能的(取决于环境法的将来)适于封存C02。在这样的情况下，将不需要另外的自冷阶段。然而，US 2007/0221541方法的不利条件是在两个自冷阶段分离的液化酸性气体被蒸发以提供合成气的冷却。因此， 需要在酸性气体产物流可被封存之前，对来自这些阶段的酸性气体产物流加压。目前已经发现，使用包含至少一个采用外冷冻剂的冷冻阶段的冷冻方法，通过在最佳温度和压力条件下操作冷冻阶段，可自起始合成气除去至少70%摩尔数的C02。因此，本专利技术提供用于在深冷分离设备中自合成气进料流除去二氧化碳的方法， 所述方法包含单一的深冷分离阶段或至少两个串联排列的深冷分离阶段，串联排列的阶段称为阶段1-阶段N，字母N表示串联排列的阶段编号，单一阶段或串联的每一个阶段包含以下步骤(a)通过与外冷冻剂非接触式换热冷却合成气，自合成气冷凝二氧化碳，产生液化的二氧化碳，和(b)自合成气分离液化的二氧化碳，由单一分离阶段排出液化的二氧化碳产物流和富含氢气的合成气流，或者，随着合成气从阶段1至阶段N行进，串联中的每一个阶段把合成气冷却至依次降低的温度，从而自每一个阶段单独除去液化的二氧化碳产物流，由阶段N排出富含氢气的合成气蒸气流，其中(i)合成气进料流包含40-65摩尔％氢气，并以46-90巴，任选地至76巴绝对压力范围内的压力供料给单一阶段或串联中的第一阶段；(ii)单一阶段或串联中的阶段N在-53至_48°C范围内的温度和44-74巴绝对压力范围内的压力下操作，使得单一阶段或串联中的组合阶段除去合成气进料流中二氧化碳总摩尔数的70-80% ；和(iii)自深冷分离设备的阶段除去的液化(X)2产物流被封存和/或用于化学过程。在本专利技术的一些方面，将使用较高的压力。例如，在一些情况中，气体进料压力本身可能已经高于74巴。或者，或另外，进料压力可在分离之前例如使用串联压缩机或单一压缩机增大。本专利技术的另一个方面提供用于在深冷分离设备中自合成气进料流除去二氧化碳的方法，所述方法包含单一的深冷分离阶段或至少两个串联排列的深冷分离阶段，串联的阶段称为阶段1-阶段N，字母N表示串联的阶段编号，单一阶段或串联的每一个阶段包含以下步骤(a)通过与冷冻剂(任选地为外冷冻剂)非接触式换热冷却合成气，自合成气冷凝二氧化碳，产生液化的二氧化碳，和(b)自合成气分离液化的二氧化碳，由单一分离阶段排出液化的二氧化碳产物流和富含氢气的合成气流，或者，随着合成气从阶段1至阶段N行进，串联中的每一个阶段把合成气冷却至依次降低的温度，从而自每一个阶段单独除去液化的二氧化碳产物流，由阶段N排出富含氢气的合成气蒸气流，其中(i)合成气进料流包含40-65摩尔％氢气并以46-少于150巴绝对压力范围内的压力被供料给单一阶段或串联中的第一阶段；(ii)单一阶段或串联中的阶段N在-53至-48°c范围内的温度和44-少于150巴绝对压力范围内的压力下操作；和(iii)优选地自深冷分离设备阶段除去的液化(X)2产物流优选地被封存和/或用于化学过程。在实例中，压力可为少于120巴、100巴或少于约80巴。应该理解(X)2的不同％分离将取决于分离的压力和温度而得到。本专利技术的另一个方面提供用于在深冷分离设备中自合成气进料流除去二氧化碳的方法，所述方法包含单一的深冷分离阶段或至少两个串联排列的深冷分离阶段，串联的阶段称为阶段1-阶段N，字母N表示串联的阶段编号，单一阶段或串联的每一个阶段包含以下步骤(a)通过与冷冻剂(任选地为外冷冻剂)非接触式换热冷却合成气，自合成气冷凝二氧化碳，产生液化的二氧化碳，和(b)自合成气分离液化的二氧化碳，由单一分离阶段排出液化的二氧化碳产物流和富含氢气的合成气流，或者，随着合成气从阶段1至阶段N行进，串联中的阶段把合成气冷却至依次降低的温度，从而自每一个阶段单独除去液化的二氧化碳产物流，由阶段N排出富含氢气的合成气蒸气流，其中(i)合成气进料流包含40-65摩尔％氢气，并以46-76巴绝对压力范围内的压力供料给单一阶段或串联中的第一阶段；(ii)单一阶段或串联中的第一阶段在-53至_48°C范围内的温度和44-74巴绝对压力范围内的压力下操作。在一些实例中，单一阶段或串联中的第一阶段除去合成气进料流中二氧化碳总摩尔数的70-80%。在其它实例中，约60% -90%或者更多可被除去。优选地，冷冻过程为具有串联排列的至少两个冷冻阶段的多阶段冷冻过程，每一个阶段采用外冷冻剂。在其它实例中，例如如以下描述的其它冷却剂或冷冻剂可被使用。因此，在本专利技术的优选实施方案中提供用于在深冷分离设备中自合成气进料流除去二氧化碳的方法，所述方法包含串联排列的至少两个深冷分离阶段，串联排列的阶段称为阶段1-阶段N，字母N表示串联排列的阶段编号，每一个阶段包含以下步骤(a)通过用外冷冻剂经非接触式换热冷却合成气，自合成气冷凝二氧化碳，产生液化的二氧化碳，和(b)自合成气分离液化的二氧化碳，随着合成气从阶段1至阶段N行进，串联中的每一个阶段把合成气冷却至依次降低的温度，从而自每一个阶段单独除去液化的二氧化碳产物流，由阶段N排出富含氢气的合成气蒸气流，其中(i)合成气进料流包含40-65摩尔％氢气并以46-76巴绝对压力范围内的压力被供料给深冷分离设备中的第一阶段；(ii)串联中的阶段N在-53至-48°C范围内的温度和44-74巴绝对压力范围内的压力下操作，使得串联中的组合阶段除去合成气进料流中二氧化碳总摩尔数的70-80% ；和(iii)自串联中的每一个阶段除去的液化0)2产物流被封存和/或用于化学过程。用于本文的术语“合成气进料流”指包含氢气和二氧化碳的变换的合成气流。合成气进料流也可包含一氧化碳和硫化氢。当冷冻过程为多阶段冷冻过程时，优选地，自串联的每一个阶段除去的液化(X)2产物流在被封存之前得到合并。在一些实例中，合成气进料流中二氧化碳总摩尔数的75-80%在深冷分离设备中得到分离。因此，本专利技术的方法自合成气进料流除去显著量的co2。通常，富含氢气的合成气流被供料给发电厂燃气轮机的燃烧室。因此，本专利技术的一个有利条件是，与如果用于形成合成气的固体燃料或气态烃原料被直接用作发电厂的燃料相比，明显更少的(X)2被释放到大气中。本专利技术方法的另一个有利条件是富含氢气的合成气流可在发电厂燃气轮机燃烧室的最小燃料气体进料压力(入口压力)或更高的压力下得到，从而排除对压缩机压缩燃料气体的需要。合成气进料流可自固体燃料例如石油焦炭或煤在气化器中产生，或自气态烃原料在重整炉中产生。来自气化器或重整炉的合成气流含有大量的一氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·鲍，J·A·富尔塞思，M·J·戈德弗里，B·赫达，
申请(专利权)人：英国备选能源国际有限公司，
类型：发明
国别省市：