[發(fā)明專利]用于改善的部分冷凝一氧化碳冷箱操作的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202080093052.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN114981602A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·M·施瓦茨;B·S·卡爾普;A·M·瓦爾塔;M·M·沙
• 申請（專利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

本發(fā)明涉及一種通過低溫裝置從具有高甲烷含量的合成氣混合物中分離一氧化碳的方法和系統(tǒng)，在所述低溫裝置中通常采用部分冷凝循環(huán)，并且更具體地，涉及將離開蒸餾塔的富甲烷液體與較低沸點混合物混合，使得混合流的沸點低于富甲烷液體的沸點。

背景技術(shù)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從含有氫、一氧化碳、甲烷、水和二氧化碳的合成氣中分離一氧化碳的方法。更具體地，本發(fā)明涉及通過低溫裝置從具有高甲烷含量的合成氣混合物中分離一氧化碳的方法，在所述低溫裝置中通常不采用部分冷凝循環(huán)，并且更具體地，涉及將離開分離一氧化碳和甲烷的蒸餾塔底部的富甲烷流與具有較低沸點的流混合，然后該混合流進(jìn)入熱交換器，使得該混合流的沸點低于初始富甲烷流的沸點。這種改變使得對于相同的合成氣進(jìn)料而言能夠使用更簡單、更便宜的部分冷凝工藝來代替甲烷洗滌工藝。

相關(guān)技術(shù)

可利用蒸汽或氧氣來催化轉(zhuǎn)化烴，諸如天然氣、石腦油和液化石油氣(LPG)，以獲得合成氣體(即，氫(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)的混合物，通常被稱為“合成氣”)。包括在部分氧化重整器或蒸汽甲烷重整器中重整在內(nèi)的重整器工藝是眾所周知的，并且它們通常用于獲得最終用于生產(chǎn)氫或化學(xué)品諸如甲醇和氨的合成氣。用于從其余的合成氣成分中分離CO的常規(guī)技術(shù)是已知的。例如，低溫純化方法諸如部分冷凝或用液態(tài)甲烷洗滌(被稱為甲烷洗滌工藝)是眾所周知的技術(shù)。

合成氣通常含有必須去除的顯著量的CO₂和H₂O，其通常通過以下方法進(jìn)行：使水冷凝并去除液體，通過胺吸收去除大部分二氧化碳，并在通常被稱為干燥器的變溫吸附(TSA)單元中去除剩余的CO₂和水。必須將二氧化碳和水去除到非常低的水平，通常小于50ppb，以防止它們在下游工藝熱交換器中冷凍。然后可將合成氣送到被稱為冷箱的低溫分離單元以用于CO純化。

存在兩種常見類型的CO冷箱，部分冷凝和甲烷洗滌。本發(fā)明涉及部分冷凝冷箱，其中合成氣進(jìn)料在熱交換器中部分冷凝并且使用相分離器分離，以從冷凝組分中分離進(jìn)料中的大部分氫。如果冷箱進(jìn)料含有過多的甲烷，則該工藝遭受其不能正確起作用的限制。當(dāng)甲烷含量高，通常高于約2.5％時，再循環(huán)壓縮機(jī)上的負(fù)載增加并且單程CO回收率降低至通常使用更昂貴的甲烷洗滌冷箱的程度。

授予Fisher的美國專利4,805,414公開了一種用于CO純化的部分冷凝工藝，其中將離開CO/CH₄分離塔底部的甲烷在其進(jìn)入熱交換器之前與整個閃蒸氣體流混合。所述工藝包括將離開高壓分離器的粗氫蒸氣流的一部分與甲烷流混合。

授予Billy等人的美國專利5,609,040描繪了用于CO純化的部分冷凝工藝，其中將離開CO/CH₄分離塔底部的甲烷與來自蒸餾塔的氮氣和以蒸氣形式從第一分離器離開的粗氫混合，所述蒸餾塔從CO產(chǎn)物去除所述氮氣。該工藝需要脫氮塔，并且不回收氫副產(chǎn)物。

授予Bassett等人的美國專利5,832,747示出了用于CO純化和合成氣生產(chǎn)的部分冷凝工藝，其中離開CO/CH₄分離塔底部的甲烷在其進(jìn)入熱交換器之前與離開相分離器的膨脹蒸氣流混合。該流是第三分離器在第二高壓分離器之后串聯(lián)，第二高壓分離器在第一高壓分離器之后串聯(lián)的結(jié)果。美國專利5,832,747中所述的方法需要多個分離器，因為也產(chǎn)生1:1的合成氣。

授予McNeil等人的美國專利6,062,042和授予McNeil等人的6,070,430示出了用于CO純化的部分冷凝工藝，其中將離開CO/CH₄分離塔底部的甲烷與得自蒸餾塔的氮氣混合，所述蒸餾塔將CO產(chǎn)物與氮雜質(zhì)分離。