[發明專利]用于生產純一氧化碳和氫氣的方法和設備

在審

• 申請號: 202110289576.4
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113501495A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 讓-菲利普·塔迪耶洛;陳越
• 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: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;C01B3/56;C01B3/52;C01B32/40
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;曲盛

提出了一種用于生產純一氧化碳和氫氣的方法和設備，其通過烴，優選甲烷或石腦油的蒸汽重整以提供粗合成氣并隨后進行粗合成氣的多級后處理、純化和分餾以提供目標產物，其中作為工藝鏈副產物獲得的材料流也將被有利地利用。這根據本發明通過提供再循環壓縮機來實現，該再循環壓縮機設置為用多個并聯的、可獨立操作的壓縮機級再循環副產物物流。這使得能夠實現不同尺寸的再循環物流至蒸汽重整單元。在替代實施例中，可以額外產生另外的再循環流，其允許人工地增加低溫分餾單元上的負荷，從而使得其中所包含的蒸餾和分離步驟的控制更簡單并且操作更穩定。

技術領域

本發明涉及一種用于生產純一氧化碳和氫氣的方法和設備，其通過烴，優選甲烷或石腦油的蒸汽重整以提供粗合成氣并隨后進行粗合成氣的多級后處理、純化和分餾以提供目標產物，其中作為工藝鏈副產物獲得的材料流也將被有利地利用。

背景技術

烴可以與蒸汽催化地反應以提供合成氣，即氫氣(H₂)和一氧化碳 (CO)的混合物。正如烏爾曼的工業化學百科全書(Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry)，第六版，1998電子發行(Electronic Release)，關鍵詞“氣體生產”中所解釋的，所謂的蒸汽重整是最常用的生產合成氣的方法，該合成氣然后可以轉化為另外的重要的商品化學品，如甲醇或氨。雖然可以轉化不同的烴，例如像石腦油、液化氣或煉油廠氣體，但是含甲烷的天然氣的蒸汽重整是主要的。用于合成氣生產的另外重要方法是例如烴的自熱重整(ATR)和部分、非催化(POX)或催化氧化。

在通過熱交換器或火焰加熱器預熱至約500℃以上(例如最高650℃) 的溫度之后，烴-蒸汽混合物在最終加熱至約800℃至950℃之后進入蒸汽重整器的重整管并且在其中在重整催化劑上轉化為一氧化碳和氫氣。鎳基重整催化劑很普遍。盡管高級烴完全轉化為一氧化碳和氫氣，但在甲烷的情況下，通常發生部分轉化。產物氣體的組成由反應平衡決定；因此，產物氣體不僅包含一氧化碳和氫氣，而且還包含二氧化碳、未轉化的甲烷和水蒸氣。為了能量優化或對于包含高級烴的輸入材料，可以在預熱器的下游采用所謂的用于預裂化輸入材料的預重整器。然后將預裂化的輸入材料在另一個加熱器中加熱到所需的重整管入口溫度。

在離開重整爐之后，熱的合成氣產物氣在一個或多個熱交換器中在與有待加熱的工藝介質的間接熱交換中被部分冷卻。然后，部分冷卻的合成氣產物氣根據所需產物或下游工藝的類型經過進一步的調節步驟。

所產生的部分冷卻的粗合成氣的進一步后處理通常還包括用于例如通過物理或化學吸收或氣體洗滌來去除另外不想要的伴隨物的方法。因此，此類方法可以用于從通過氣化或重整含碳輸入物而產生的粗合成氣中安全地去除不想要的酸性成分(例如二氧化碳(CO₂)和硫化氫(H₂S))，并且還從想要的合成氣成分氫氣和一氧化碳中去除另外的成分(如羰基硫化物(COS)、氰化氫(HCN)或硫醇(RSH))至痕量范圍。已知且經常使用的方法是低溫甲醇洗方法，該方法包括用低溫甲醇作為吸收劑洗滌粗合成氣，并且在上述文獻中大體上也進行了描述。其他洗滌方法采用其他洗滌或吸收介質，例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，仲胺例如二乙醇胺，叔胺例如甲基二乙醇胺(MDEA)，聚乙二醇二烷基醚，例如聚乙二醇二甲基醚。如此去除的二氧化碳可以全部或部分再循環至合成氣生產中，例如蒸汽重整，以進行材料利用并降低H₂/CO摩爾比。當一氧化碳是該方法的目標產物之一時，這是特別希望的。以下將通過這種方法操作的設備通常稱為二氧化碳去除單元。在此要采用的特定工藝條件，其選擇是本領域技術人員熟悉的，在下文中稱為二氧化碳去除條件。