[發明專利]用于低溫分離氫氣和一氧化碳的混合物的方法

有效

• 申請號: 201780080381.0
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN110114627B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 安托萬·埃爾南德斯;阿克塞拉·蓋特納
• 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: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

在用于低溫分離氫氣和一氧化碳的混合物的方法中，將該混合物在熱交換器(E)中冷卻并且然后在送到汽提柱之前通過部分冷凝分離，將富含氮氣的氣體流(71)在該熱交換器中冷卻，將該富含冷卻的氮氣的氣體流的至少一部分在該交換器的冷端釋放，使其至少一部分膨脹，將該富含氮氣的氣體流的至少一部分液化，將該至少一個液化部分蒸發并且在從其提取至少一部分作為富含氮氣的氣態產物(84)之前將其加熱。

本發明涉及一種用于低溫分離氫氣和一氧化碳的混合物的方法和設備。該混合物還可以包含氮氣和/或甲烷和/或氬氣。

一氧化碳和氫氣生產單元可以被分為兩個部分：

-產生合成氣(含有H₂和CO以及以下組分中的至少一種的混合物：CH₄、CO₂、Ar和N₂)。在不同的工業合成氣生產工藝之中，基于煤氣化的生產工藝似乎是變得越來越廣泛，特別是在煤礦藏豐富的國家例如中國。對于單獨或者在低的H₂/CO生產比率下生產CO，部分氧化天然氣的工藝也可以證明是有利的。另一種工藝是蒸汽重整。

-凈化合成氣。其中設有：

-具有液體溶劑的洗滌單元，用于去除該合成氣中包含的大部分酸性氣體；

-用于在吸附床上凈化的單元。

-用于生產CO、被稱為冷箱的低溫分離單元。

在其中該合成氣是由煤氣化產生的情況下，該酸性氣體去除單元總體上包括通過用甲醇洗滌的過程，該過程要求低壓氮氣流作為汽提氣體。該氮氣總體上是通過用于空氣分離的設備，例如通過低溫蒸餾產生的，或者是在中等壓力下可獲得的并且然后在進料汽提柱之前在閥中膨脹。從US2009/0191113已知的是使用氮氣流作為被送到以下柱的底部的氣體，該柱在頂部進料有源自甲醇洗滌單元的含氨的甲醇。富含氨的氮氣從該柱的頂部離開并且相對于氨凈化的底部甲醇可以被送回到該洗滌單元。

此外，該低溫分離單元總體上包括CO壓縮機，該壓縮機提供了分離能，其中高壓CO的一部分被冷卻、冷凝、然后在CO循環壓縮機中再壓縮之前在交換線路中膨脹并且蒸發。

從EP-A-0 677 483已知的是在相分離器中分離合成氣并且然后將來自該相分離器的液體送到汽提柱的頂部。通過氮氣的閉合回路冷卻在該汽提柱頂部處的冷凝器。

本發明在低溫分離單元中使用中等壓力氮氣膨脹(其對于具有合適壓力下的汽提氣體是必要的)，以減少CO循環的壓縮能量或完全替代它。液化氮在焦耳-湯姆森(Joule-Thomson)閥中膨脹，由此使得可能降低CO循環流速，或者降低CO壓縮機的級數或者完全替代它。

該方案還可以包括在膨脹渦輪機中膨脹該中等壓力氮氣的一部分。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于低溫分離氫氣和一氧化碳以及任選地甲烷和/或氮氣和/或氬氣的混合物的方法，其中：

i)在熱交換器中通過在其熱端引入該混合物將該混合物冷卻、部分地冷凝并且將其送到第一相分離器，以便產生富含氫氣的氣體和貧氫氣的液體，

ii)將該貧氫氣的液體在閥中膨脹后至少部分地送到在5與25巴絕對值之間的壓力下運行的汽提柱的頂部，

iii)該富含氫氣的氣體在該熱交換器中再加熱，任選地不經膨脹或分離并且任選地不再循環到該合成氣中，

iv)該汽提柱底部液體的至少一部分在該熱交換器中至少部分地蒸發并且任選地再加熱直到該熱交換器的熱端以便形成氣體，

v)該汽提柱頂部氣體在該熱交換器中再加熱，任選地不經膨脹或分離并且任選地不再循環到該合成氣中,

vi)富含一氧化碳的產物源自該汽提柱底部液體的至少一部分，并且