[發明專利]用于使至少包含一氧化碳、氫氣和氮氣的混合物深冷分離的方法和裝置

有效

• 申請號: 201480063530.9
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105745506B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: A·費爾南德斯;P·馬蒂;B·普拉薩德;M-P·維克托
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張雙雙;林柏楠

本發明涉及一種用于使一氧化碳、氫氣和氮氣的混合物深冷分離的裝置，其包括汽提塔(2)和脫氮塔(4)、用于將液體形式的混合物(13)送至汽提塔頂部的管道、連接到汽提塔的用于移除脫除氫氣的液體(15,16)的管道、用于由汽提塔移除富含氫氣的氣體(14)的管道、用于將脫除氫氣的液體(16)或由所述液體得到的流體送至脫氮塔的設備、用于由脫氮塔取出富含一氧化碳的液體(22)的管道、用于由脫氮塔頂部取出富含氮氣的氣體(21)的管道以及用于將至少一部分富含氫氣的氣體送至脫氮塔的設備。

本發明涉及用于使至少包含一氧化碳、氫氣和氮氣的混合物深冷分離的方法和裝置。氮氣含量可波動。

已知的做法是使用至少一個用于降低CO中的H₂含量的汽提塔和隨后的為CO/N₂分離塔的氮脫除塔通過深冷蒸餾分離該混合物。

在CO/N₂塔頂部的頂部冷凝器為“水浴汽化器”類型。

當混合物中的N₂含量(其意指進入CO/N₂塔的N₂含量)遠低于作為設計CO/N₂塔的基礎使用的含量時，安裝的冷凝器實際上具有導致所有CO/N₂混合物在罐底部冷凝的過量熱交換表面積，其結果是不能再維持塔操作壓力。然后，不再可能維持待產生的CO的純度并且導致單元停車的風險。減少冷凝器的交換表面積的一種方法是降低浴液面(液體CO-部分“未淹沒”冷凝器)，但受限于由以下事實引起的這種原則：冷凝器為“熱虹吸”型，即設計用于要求最小液體進料的再循環速率以使得正確操作，所需液體的最小壓頭不一定對應其需要設定以控制非常低的N₂含量的壓頭。

在CO/N₂塔中與極低N₂含量相關的風險通常通過將氣態N₂導入和注入供給塔的不純CO管線的可能性而補償，以保證“水浴汽化器”冷凝器的操作穩定性和塔中操作壓力的穩定性。

FR-A-2895067和WO-A-2008/099124描述了如果混合物中的氮氣含量下降，則使用氮氣加料的解決方法。

EP-A-0928936和由Linde AG所著的“Cryogenic Gas Separation:The mosteconomic and experienced separation process for production of carbon monoxideand hydrogen from raw synthesis gas”描述了根據最近的現有技術的方法。

本發明的一個主題提供了一種用于使至少包含一氧化碳、氫氣和氮氣的混合物深冷分離的方法，其中：

將液體形式的混合物送入汽提塔頂部，其中它分離形成貧氫液體和富氫氣體，并且將貧氫液體或由該液體得到的流體送至氮脫除塔，其中它分離形成富一氧化碳液體和包含大部分存在于混合物中的氮氣的富氮氣體，

其特征在于：

-如果混合物和/或富氮氣體和/或者變體ii)的情況下的富一氧化碳氣體的氮氣含量在閾值以下，則

i)將來自汽提塔的富氫氣體的至少一部分送至氮脫除塔的中間點，或者

ii)如果流體在分離塔中通過蒸餾而由貧氫液體得到，則將來自汽提塔的富氫氣體的至少一部分送至塔的中間點而送至分離塔，將富一氧化碳氣體由分離塔頂部移除并將來自分離塔頂部的頂部冷凝器的未冷凝的氣體送至氮脫除塔。

根據其他任選主題：

-在變體ii)中，混合物包含甲烷，并且將貧氫液體送至分離塔，后者在頂部具有頂部冷凝器，在底部產生富甲烷液體，并且在塔的頂部將富一氧化碳氣體分離出來。

-富氮氣體流速的檢測器引發將富氫氣體送至分離塔或者送至氮脫除塔。