BR112019003766B1 - Método para a separação de monóxido de carbono e hidrogênio a partir de uma matéria-prima de gás de síntese de gás - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um ciclo de caixa fria que permite o controle independente do calor fornecido para os refervedores associados com as colunas de separação. Mais especificamente, a invenção refere-se ao controle hermético da separação de remoção de hidrogênio, evitando, dessa forma, a possibilidade de refervura em excesso nesta separação. Ótima refervura também resulta em uma temperatura mais baixa do líquido esgotado de hidrogênio dessa separação. Como essa corrente é usada para fornecer uma porção do resfriamento na extremidade fria do trocador de calor primário, as temperaturas mais baixas facilitam o resfriamento da corrente de alimentação de gás de síntese de entrada, reduzindo as perdas de monóxido de carbono (CO) para a corrente de hidrogênio bruto a partir do separador de alta pressão. CO mais baixo no hidrogênio bruto permite o uso de um equipamento menor de purificação de hidrogênio.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método de separação de monóxido de carbono de um gás de síntese contendo hidrogênio, monóxido de carbono, metano, água e dióxido de carbono. Mais especificamente, a invenção é direcionada a um método de separação de monóxido de carbono de misturas de gases de síntese com baixo teor de metano, por meios criogênicos, em que um ciclo de condensação parcial é, em geral, empregado, e mais especificamente se refere a cargas de refervedor para uma separador ou coluna de destilação usada para remover hidrogênio de monóxido de carbono e uma coluna de destilação separada usada para separar monóxido de carbono e metano.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Descrição da técnica relacionada

[002] Os hidrocarbonetos, como gás natural, nafta, gás de petróleo liquefeito, (LPG) podem ser convertidos cataliticamente com vapor para obter um gás de síntese (isto é, uma mistura de hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO), metano (CH4), água (H2O), dióxido de carbono (CO2) comumente denominado "gás de síntese"). Esse assim chamado processo de reforma a vapor de metano é bem conhecido e é tipicamente utilizado para obter gás de síntese que é, por fim, utilizado na produção de hidrogênio ou produtos químicos como metanol e amônia. Técnicas convencionais para a separação de CO do restante dos constituintes de gás de síntese são conhecidas. Por exemplo, métodos criogênicos de purificação, como condensação parcial ou esfregamento com metano líquido são técnicas bem conhecidas. Outros processos empregados para a purificação são processos de adsorção com modulação de pressão.

[003] Em uma separação criogênica e não criogênica típica da mistura de gases, como aquela revelada na patente US n° 6.161.397 de McNeil et al., a separação criogênica de uma mistura de gases de alimentação fornece ao menos um gás de produto que contém uma razão molar desejada entre hidrogênio e monóxido de carbono de um gás de síntese gasoso que tem uma razão molar diferente. Entretanto, o método e aparelho desta patente revela um trocador de calor integrado com área fixa, mas nenhum controle independente da quantidade de refervura tanto para as separações de CO/H2, quanto de CO/CH4. A desvantagem dessa falta de controle pode resultar em maior recirculação e compressão das correntes de reciclagem, bem como na necessidade de compressores maiores.

[004] A patente US n° 6.266.976 para Scharpf revela um ciclo de condensação parcial criogênica para produzir CO e opcionalmente H2, ou gás de síntese, purificados, em que o design exige a variação do nível operacional de líquido nas respectivas colunas/separadores para influenciar a taxa de circulação dos refervedores, desse modo ajustando a quantidade de refervura para essas separações. A desvantagem deste método é que os níveis operacionais das colunas precisam ser ajustados para controlar a quantidade de refervura a fim de minimizar os fluxos de reciclagem e os requisitos de dimensionamento dos equipamentos. Isto pode tornar o sistema mais suscetível a desvios de alto ou baixo nível ou, possivelmente, completa perda dos níveis de líquido no caso de uma perturbação, uma vez que as colunas não estão operando em um nível de controle ótimo.

[005] A patente US n° 6.070.430 de McNeil et al. revela a separação de CO de misturas gasosas contaminadas com nitrogênio contendo hidrogênio. O processo inclui separar os conteúdos de nitrogênio e monóxido de carbono de uma fração líquida em uma coluna de destilação para fornecer no fundo da coluna uma corrente líquida de monóxido de carbono sem nitrogênio e no topo da coluna vapor enriquecido com nitrogênio; condensar ao menos uma porção do topo da coluna; e retornar ao menos uma porção dos ditos topos condensados para a coluna de separação de nitrogênio como refluxo, o aprimoramento é que a porção de topo de vapor é condensada pela troca de calor contra uma corrente de bomba de calor reciclada derivada da dita mistura gasosa e contendo hidrogênio e monóxido de carbono.

[006] Para superar as desvantagens da técnica relacionada, é um objetivo da presente invenção fornecer um processo e sistema que permitam o controle independente e direto de dois refervedores associados com a coluna de remoção de hidrogênio e a coluna de separação de CO/CH4, evitando assim a possibilidade de excesso de refervura na separação. Como essa corrente líquida esgotada de hidrogênio é usada para fornecer uma porção do resfriamento na extremidade fria do trocador de calor primário, as temperaturas mais baixas facilitam o resfriamento do fluxo de alimentação de gás de síntese de entrada, reduzindo as perdas de CO para a corrente de hidrogênio bruto a partir do separador de alta pressão. O CO mais baixo no hidrogênio bruto permite um equipamento de purificação de hidrogênio menor e fluxo mais baixo de gás residual da unidade de purificação de hidrogênio. À medida que a corrente de vapor rica em hidrogênio da coluna de remoção de hidrogênio e a corrente de gás residual da unidade de purificação de hidrogênio são comprimidas e recicladas de volta para o fluxo de alimentação, minimizar essas correntes diminui o tamanho necessário do compressor de reciclagem instalado e a potência correspondente necessária para comprimir essas correntes, economizando capital e despesas operacionais.

[007] Uma outra vantagem da presente invenção é que ela permite um controle rígido de refervura do CO/CH4, resultando no fluxo de refluxo mínimo exigido. Fornecer o fluxo de refluxo mínimo necessário permite uma redução na potência e no tamanho do compressor de reciclagem de monóxido de carbono, novamente economizando gastos de capital e operação.

[008] Outros objetivos e aspectos da presente invenção se tornarão evidentes para o versado na técnica durante a revisão do relatório descritivo, desenhos e reivindicações em anexo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um método para a separação de monóxido de carbono e hidrogênio a partir de uma matéria-prima de gás de síntese. O método inclui: resfriar e condensar parcialmente a matéria-prima de gás de síntese contendo monóxido de carbono e hidrogênio em um trocador de calor primário para produzir uma corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada; separar a corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada em uma primeira corrente de vapor rica em hidrogênio e uma primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono em um separador de alta pressão; alimentar a primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono em uma coluna de remoção de hidrogênio operando a uma pressão mais baixa que a do separador de alta pressão, sendo que uma segunda corrente de vapor rica em hidrogênio é separada de uma segunda corrente rica em monóxido de carbono; dividir a segunda corrente rica em monóxido de carbono em duas porções, sendo que uma primeira porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono é ao menos parcialmente vaporizada no segundo trocador de calor e fornece uma segunda porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono, sendo que ambas as porções são introduzidas em uma coluna de monóxido de carbono/metano para separar a corrente purificada de vapor de monóxido de carbono da corrente líquida rica em metano; separar uma porção da matéria-prima de gás de síntese resfriada para fornecer carga de refervura para um refervedor ("reboiler") da coluna de monóxido de carbono/metano e condensar parcialmente uma primeira porção da matéria-prima de gás de síntese resfriada; e direcionar a dita primeira porção parcialmente condensada da matéria-prima de gás de síntese parcialmente condensada para um separador de fase e separar uma terceira fração de corrente de vapor de alimentação em que ao menos uma porção da mesma é direcionada para um refervedor da coluna de remoção de hidrogênio que está em comunicação com a dita coluna de remoção de hidrogênio fornecendo uma carga de refervura à dita coluna de remoção de hidrogênio.

[0010] De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um método para a separação de monóxido de carbono e hidrogênio a partir de uma matéria-prima de gás de síntese. O método inclui: resfriar e condensar parcialmente a matéria-prima de gás de síntese contendo monóxido de carbono e hidrogênio em um trocador de calor primário para produzir uma corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada; separar a corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada em uma primeira corrente de vapor rica em hidrogênio e uma primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono em um separador de alta pressão; alimentar a primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono em uma coluna de remoção de hidrogênio operando a uma pressão mais baixa que a do separador de alta pressão, sendo que uma segunda corrente de vapor rica em hidrogênio é separada de uma segunda corrente rica em monóxido de carbono; dividir a segunda corrente rica em monóxido de carbono em duas porções, sendo que uma primeira porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono é ao menos parcialmente vaporizada no segundo trocador de calor e fornece uma segunda porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono, sendo que ambas as porções são introduzidas em uma coluna de monóxido de carbono/metano para separar a corrente purificada de vapor de monóxido de carbono da corrente líquida rica em metano; separar uma porção da matéria-prima de gás de síntese esfriada para fornecer carga de refervura para refervedor da coluna de monóxido de carbono/metano e separar uma segunda porção da matéria-prima de gás de síntese esfriada para fornecer carga de refervura para ao refervedor da coluna de remoção de hidrogênio, sendo que cada refervedor condensa parcialmente as duas correntes de matéria-prima de gás de síntese, respectivamente; direcionar as duas correntes de matéria-prima parcialmente condensada de gás de síntese para um separador, sendo que a matéria-prima é separada em uma fração de corrente líquida de alimentação e uma fração de corrente de vapor de alimentação; e direcionar a fração de corrente líquida de alimentação e a fração de corrente de vapor para o trocador de calor primário onde as frações são combinadas com a matéria-prima do gás de síntese e a mistura é adicionalmente resfriada, parcialmente condensada e direcionada para o separador de alta pressão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS FIGURA

[0011] Os objetivos e vantagens da invenção serão melhor compreendidos a partir da descrição detalhada que se segue das modalidades preferenciais da invenção em conexão com as figuras em anexo, em que números iguais denotam elementos iguais por toda a parte e em que: A Figura 1 é um diagrama de fluxo de processo de um ciclo de "caixa fria" de condensação parcial de acordo com uma modalidade exemplificadora da invenção; A Figura 2 ilustra o ciclo de "caixa fria" de condensação parcial da Figura 1 com um sistema de refrigeração de nitrogênio líquido; A Figura 3 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra uma outra modalidade do ciclo de "caixa fria" da presente invenção; A Figura 4 ilustra o ciclo de "caixa fria" de condensação parcial da Figura 3 com um sistema de refrigeração de nitrogênio líquido; e A Figura 5 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra uma outra modalidade do ciclo de caixa fria da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção fornece a separação criogênica de monóxido de carbono a partir de misturas que contêm ao menos hidrogênio, monóxido de carbono e metano, particularmente nos casos em que o teor de metano no fluxo de alimentação é baixo (< 2%), e exige o uso de um ciclo de condensação parcial. Há muitos tipos de processos de produção que podem ser usados para produzir uma mistura de gás de síntese (isto é, o gás de síntese de alimentação) que satisfaz esta especificação, incluindo oxidação parcial e reforma autotérmica. O gás de síntese criado nestes processos precisa ser resfriado e a água a granel e o CO2 precisam ser removidos antes de pré- tratamento adicional em um pré-purificador.

[0013] Os aspectos importantes da invenção incluem resfriar parcialmente o material a corrente de alimentação de entrada de gás de síntese, separar ao menos uma porção do gás de síntese de alimentação parcialmente resfriado da corrente de alimentação primária, e controlar o fluxo dividido da corrente de alimentação para fornecer calor controlado de refervura. Em uma modalidade da invenção, uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese é dividida da corrente de alimentação primária de gás de síntese parcialmente através do trocador de calor principal. A corrente de alimentação resfriada separada é primeiro parcialmente condensada em um refervedor para fornecer calor para a separação de CO/CH4. O fluxo da fração da corrente de alimentação dividida para o refervedor é controlado para obter a refervura desejada para a separação de CO/CH4. A corrente de alimentação de duas fases parcialmente condensada resultante é separada em uma corrente líquida rica em CO e uma corrente de vapor rica em H2. Ao menos uma porção da corrente de vapor rica em H2 é novamente dividida para fornecer o fluxo necessário para a refervura controlada do separador flash, que remove hidrogênio da primeira fração esgotada de hidrogênio. O restante da corrente rica em H2 e das correntes líquidas ricas em CO é direcionado de volta para o trocador de calor principal para resfriamento adicional e condensação parcial. Em uma outra modalidade da invenção, duas correntes de alimentação separadas de gás de síntese parcialmente resfriadas são divididas da corrente de alimentação de gás de síntese primária parcialmente através do trocador de calor principal. Cada uma dessas correntes de alimentação é enviada separadamente para cada refervedor, onde uma corrente é parcialmente condensada para a separação de CO/CH4 e a outra é parcialmente condensada para a separação de CO/H2. Essa disposição tem uma vantagem significativa em relação aos designs da técnica anterior. Independentemente das flutuações na operação do processo, a presente invenção permite o controle direto e independente das cargas necessárias para os dois refervedores, reduzindo o fluxo das colunas de reciclagem, a potência de compressão, e os custos de capital do equipamento de compressão de reciclagem.

[0014] Em uma modalidade exemplificadora da invenção, é fornecido um processo para separar criogenicamente uma mistura contendo ao menos hidrogênio, monóxido de carbono e metano. O gás de síntese de alimentação é geralmente disponível em uma pressão na faixa de 200 a 500 psia. Com referência à Figura 1, o fluxo de alimentação de gás de síntese 1A proveniente de uma unidade de remoção de CO2 é combinado com uma corrente de gás expelido reciclado 29, opcionalmente resfriado na unidade 90 a ~283°K e enviado para um pré-purificador 100, onde a umidade e o CO2 são removidos do gás de síntese. De preferência, a umidade e o CO2 em volume é menor que ou igual a 0,1 ppm. A matéria-prima seca é enviada para a caixa fria 300 projetada para operar um ciclo do processo de condensação parcial para a separação de gás de síntese. Conforme utilizado na presente invenção, será entendido que a caixa fria 300 ao menos contém um trocador de calor primário 110, um separador de alta pressão 120, uma coluna de remoção de hidrogênio 130, um refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio, uma coluna de monóxido de carbono/metano 160 e um refervedor 170 da coluna de monóxido de carbono/metano. A corrente de matéria-prima de gás de síntese seco 1 do pré-purificador 100 é resfriada em um trocador de calor primário de múltiplas correntes integrado 110 que resfria as duas correntes de alimentação de entrada contra cinco a seis correntes de aquecimento de várias composições. Tipicamente, o gás de síntese que entra no trocador de calor primário terá uma composição geralmente nas seguintes faixas para vários componentes: H2 50 a 75 mol%, CO 25 a 50 mol%, CH4 0,1 a 4 mol% com pequenas quantidades (< 0,5 mol%) de nitrogênio e argônio.

[0015] Ao menos uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado como corrente 2 é dividida da corrente de alimentação de gás de síntese primária 1, a uma temperatura na faixa de 115 a 140°K. A corrente 2 fornece a primeira carga de refervura para o refervedor 170 da coluna de CO/CH4 e, subsequentemente, uma fração separada, gerada da corrente resfriada 2, fornece a carga de refervura para o refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio. O restante da corrente de alimentação de gás de síntese primária 2A é direcionado através do trocador de calor primário 110, onde continua a se resfriar e condensar parcialmente. Essa fração da corrente de alimentação 2A, após ser adicionalmente resfriada e parcialmente condensada em 110 a temperaturas abaixo de 115°K, é combinada com as frações da corrente de alimentação adicionalmente resfriada 4 e 7 obtidas a partir da corrente 2 depois da corrente 2 ter fornecido a carga de refervura para o refervedor 170 da coluna de CO/CH4. Conforme aqui definido, "carga de refervura" significa a taxa de calor transferida de uma corrente de fonte de calor (a título de exemplo, a corrente 2 na modalidade da Figura 1) para a corrente de dissipador de calor obtida a partir da coluna de destilação ou de um separador de fase (a título de exemplo, a corrente 32 na modalidade da Figura 1) a fim de vaporizar ao menos parcialmente a corrente de dissipador de calor. A corrente combinada é adicionalmente resfriada e parcialmente condensada no trocador de calor primário 110 até uma temperatura na faixa de 85 a 100°K e preferencialmente na faixa de 85 a 90°K, saindo como corrente 10.

[0016] A corrente de alimentação de gás de síntese parcialmente condensada 10, a uma temperatura na faixa de cerca de 85 a 90°K, é combinada com a corrente parcialmente condensada 9, que tem uma temperatura de cerca de 80 a 90°K, do refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio e dirigida para um separador de alta pressão 120 onde ela é separada em uma primeira corrente de vapor rica em hidrogênio 11 e uma primeira corrente líquida rica em CO 12. A maior parte do hidrogênio (isto é, > 95%) contida no fluxo de alimentação combinado introduzido no separador 120 é recuperada em vapor rico em hidrogênio, enquanto > 60% de CO, de preferência > 75% de CO, é recuperado no líquido rico em CO. A maior parte do metano contido no fluxo de alimentação fica no primeiro líquido rico em CO. Dependendo da pressão e da temperatura no separador 120, a primeira corrente rica em hidrogênio 11 irá conter 80 a 92% em volume de hidrogênio e 8 a 20% em volume de CO e menos que 0,1% de cada um dentre metano, nitrogênio e argônio. A primeira corrente líquida rica em CO 12 conterá 85 a 95% em volume de CO e 3 a 6% de hidrogênio, dependendo das condições dos fluxos de alimentação que entram no separador de fase 120. O resultado da pressão mais alta e temperatura mais baixa é uma corrente rica em hidrogênio com maior concentração de hidrogênio (com reduzida perda de CO) e uma corrente líquida rica em CO com maior recuperação de CO. O controle das cargas de refervura desempenha um papel importante na obtenção de uma temperatura mais baixa no separador de alta pressão 120, conforme explicado na presente invenção. A primeira corrente de vapor rica em hidrogênio 11 é aquecida no trocador de calor primário 110, com a corrente saindo do trocador de calor primário 110 como corrente de hidrogênio bruto 26. Essa corrente 26 é direcionada para um purificador de hidrogênio 200, que poderia ser uma adsorção com adsorção com modulação de pressão (PSA), mas poderia ser também uma membrana. A primeira corrente líquida rica em CO 12 que sai da extremidade inferior do separador de alta pressão 120 é reduzida sob pressão até uma pressão na faixa de cerca de 25 a 70 psia, de preferência cerca de 30 a 40 psia, para criar uma mistura de duas fases inicial a uma temperatura na faixa de 80 a 85°K. Essa mistura é, então, separada em uma coluna de remoção de hidrogênio para separar ainda mais o hidrogênio remanescente no CO líquido até o nível desejado para o produto de CO final purificado, conforme solicitado pelo usuário final. Como usado na presente invenção, o termo "coluna de remoção de hidrogênio" poderia ser um separador de fase, uma coluna de dessorção ("stripping") ou dispositivos similares. Quando as especificações do produto para a corrente do produto de CO 45 exigem que o hidrogênio esteja na faixa de 500 a 2.500 ppm, é vantajoso usar um separador de fase com uma parede divisória como uma coluna de remoção de hidrogênio conforme mostrado na Figura 1 para o separador de baixa pressão 130. A área de coleta do separador de baixa pressão 130 é dividida para permitir dois estágios de separação a partir de um separador de fase única e, portanto, obter maior grau de remoção de hidrogênio de CO. A mistura de duas fases é separada em uma primeira corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 30 e um vapor enriquecido com hidrogênio (não mostrado) em uma primeira zona do separador de fase. O teor de hidrogênio na corrente 30 será menor que 0,5% em volume. A primeira corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 30 é retirada da primeira zona e, então, parcialmente refervida no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio. A refervura é muito leve de modo que menos que três por cento e de preferência menos que dois por cento da corrente 30 é vaporizada. A corrente parcialmente refervida 31 é retornada para a segunda zona da área de coleta do separador de baixa pressão 130 onde ela se separa em uma segunda corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 14 e uma terceira corrente de vapor rica em hidrogênio (não mostrado). Todo o vapor rico em hidrogênio do separador de fase é combinado na parte superior não dividida do separador de fase 130 para formar uma segunda corrente de vapor enriquecida com hidrogênio 13. A segunda corrente de vapor enriquecida com hidrogênio 13 é aquecida no trocador de calor primário 110 e é exportada como corrente de gás flash 27. O gás flash 27 é misturado com o gás residual 28 do purificador de hidrogênio 200, comprimido no compressor 210, reciclado e misturado com o fluxo de alimentação de gás de síntese 1A a partir da unidade de remoção de CO2, e direcionado para o pré-purificador 100.

[0017] Uma porção 15 da segunda corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 14 é dividida e sua pressão é reduzida adicionalmente para cerca de 20 a 45 psia (e de preferência 25 a 30 psi) antes de alimentá-la à coluna de monóxido de carbono/metano (CO/CH4) 160. A porção restante 16 da segunda corrente líquida de CO bruto esgotada de CO 14 é ao menos parcialmente vaporizada e de preferência completamente vaporizada no trocador de calor primário 110 por aquecimento da mesma até 90 a 100°K e alimentada na coluna de CO/CH4 160. A vaporização da corrente 16 no trocador de calor primário de múltiplas correntes 110 fornece parte da carga de resfriamento para condensação parcial do fluxo de alimentação de gás de síntese 2A e condensação da corrente de CO de reciclagem 40. Para se obter a temperatura mais baixa possível da corrente 10, a temperatura da corrente 16 precisa ser mantida tão baixa quanto possível. Por exemplo, para se obter um aumento de 89°K na corrente 10, a temperatura da corrente 16 não pode ser maior que 88°K, com mais preferência não maior que 87°K.

[0018] É importante controlar a carga de refervura no refervedor 140, de modo que a temperatura da corrente parcialmente refervida 31 seja apenas o suficiente para se obter a remoção desejada de hidrogênio na coluna de remoção de hidrogênio 130. Mantendo-se a corrente 31 na temperatura mais baixa possível, a temperatura da corrente 14 e a temperatura da corrente 16 são mantidas em valores mais baixos possíveis. Dessa forma, o controle da carga de refervura em 140 finalmente leva à menor temperatura possível na corrente 10, o que melhora a eficiência de separação do separador de alta pressão 120. Isso é ilustrado em detalhes no Exemplo 1, abaixo.

[0019] Duas correntes de CO bruto 15A e 16A são alimentadas na coluna de CO/CH4 160 em locais intermediários. A corrente de CO reciclada, purificada 17 é também alimentada na coluna de CO/CH4 160 no topo como refluxo após o estrangulamento da mesma através de uma válvula à pressão da coluna de CO/CH4 160. O refervedor 170 associado com a coluna de CO/CH4 160 fornece vapores ao fundo da coluna de CO/CH4 160. A pressão operacional da coluna de CO/CH4 160 podia variar de cerca de 20 a 45 psia e de preferência na faixa de 24 a 30 psia. A temperatura no topo da coluna de CO/CH4 podia estar em cerca de 84 a 90°K e de cerca de 95 a 120°K no fundo. Os valores reais de temperatura dependerão da pressão operacional selecionada e das purezas dos produtos da coluna. O fluxo em contracorrente de líquido e vapor na coluna de CO/CH4 resulta na separação da corrente purificada de vapor de CO de baixa pressão 18 ao topo da coluna, e uma corrente líquida rica em metano 19 no fundo da coluna. Uma porção do líquido rico em metano 32 da coluna é refervida no refervedor 170 e retornada para a coluna de CO/CH4 como corrente 33. O produto do líquido rico em metano é retirado como corrente 19 e é vaporizado e aquecido no trocador de calor primário 110 e adicionalmente exportado para fora como corrente de combustível 35.

[0020] A corrente purificada de vapor de CO de baixa pressão 18 da coluna de CO/CH4 160 é combinada com a corrente de CO expandida 25 gerada na turbina de CO 180 e a corrente combinada é aquecida no trocador de calor primário 110. A corrente de CO de baixa pressão aquecida 40 é comprimida no compressor 190 onde uma porção do CO é retirada a uma pressão intermediária (na faixa de 100 a 300 psia) como corrente 20 e o restante do CO pressurizado é opcionalmente adicionalmente comprimido e recuperado como corrente do produto de CO 45. A corrente 20 é adicionalmente comprimida em um compressor de reforço 185 até cerca de 130 a 350 psia e resfriada até uma temperatura intermediária de cerca de 130 a 170°K, no trocador de calor primário 110. Uma porção da corrente de CO parcialmente resfriada é retirada como corrente 24 e é expandida até uma pressão de 25 a 30 psia em uma turbina de CO 180 para fornecer refrigeração para o processo de separação criogênica. A temperatura da corrente expandida será 85 a 90°K. A corrente expandida 25 é misturada com a corrente purificada de vapor de CO de baixa pressão 18 da coluna de CO/CH4 160. O restante da corrente de CO parcialmente resfriada 23 continua através de um trocador de calor primário 110 onde é resfriada ainda mais e liquefeita e usada para fornecer a corrente de refluxo 17 à coluna CO/CH4 160.

[0021] Nesta modalidade específica, uma característica importante reside em fornecer calor refervedor ao separador de H2/CO de alta pressão 120 e à coluna de CO/CH4 160 mediante, primeiro, divisão de ao menos uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado como corrente 2 a partir da corrente de alimentação de gás de síntese primária 1 para fornecer carga de refervura para o refervedor 170 da coluna de CO/CH4, desse modo condensando parcialmente a primeira fração 3 da corrente de alimentação de gás de síntese. A seguir, a fração da corrente de alimentação de gás de síntese de duas fases 3 é separada em um separador 150 em uma segunda fração 4 de corrente líquida de alimentação e uma terceira fração 5 da corrente de vapor de alimentação. A terceira fração da corrente de vapor de alimentação 5 se divide adicionalmente em uma quarta fração 6 da corrente de vapor de alimentação e uma quinta fração 7 da corrente de vapor de alimentação. A quarta fração 6 da corrente de vapor de alimentação fornece calor para referver uma primeira corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 30 no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio e sai do refervedor como uma sexta fração 9 da corrente de alimentação parcialmente condensada. O fluxo da quarta fração 6 da corrente de vapor de alimentação é controlado de modo que a quantidade da carga de refervura (calor) fornecida no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio é apenas suficiente para alcançar a concentração de hidrogênio na corrente 14 abaixo de um certo valor de modo que a concentração de hidrogênio na corrente purificada do produto de CO 45 está abaixo de um limite especificado ditado pelas necessidades do usuário final. Quando a corrente 14 é separada na coluna de CO/CH4 160, qualquer hidrogênio restante na corrente 14 é transportado para a corrente 18 e finalmente para a corrente 45. Como resultado, por um lado é importante ter suficiente carga de refervura em 140 para se obter a especificação desejada do produto de CO para hidrogênio, enquanto por outro lado, também é importante evitar excesso de refervura para se obter a temperatura mais baixa possível no separador de alta pressão 120, conforme discutido anteriormente. A segunda fração 4 de corrente líquida de alimentação e a quinta fração 7 de vapor de alimentação são combinadas com a corrente de alimentação de gás de síntese primária parcialmente condensada 2A, e a mistura é submetida a resfriamento adicional e condensação parcial no trocador de calor primário 110, saindo como corrente 10. A sexta fração 9 de corrente de alimentação parcialmente condensada e a mistura da corrente de alimentação de gás de síntese parcialmente condensada 10 que sai do trocador de calor primário 110 são combinadas e direcionadas para o separador de alta pressão 120.

[0022] Esse aparelho e processo de uso de uma porção do fluxo de alimentação para fornecer uma carga de refervência ao refervedor 170 da coluna de CO/CH4, e então o uso de uma porção do segundo vapor rico em hidrogênio da corrente parcialmente condensada resultante fornecem flexibilidade para controlar as cargas para os refervedores 140 e 170 independentemente um do outro e independentemente do nível no separador de baixa pressão 130 ou na coluna de CO/CH4 160 através de controle independente das taxas de fluxo da corrente resfriada de gás de síntese 2 e da quarta corrente 6 de alimentação de vapor. Além disso, introduzir a segunda fração 4 a corrente líquida de alimentação e a quinta fração 7 da corrente de vapor de alimentação de volta para o trocador de calor primário 110 para resfriamento adicional antes de enviá-las para o separador de alta pressão 120 resulta em um separador 120 com a menor temperatura possível. Isto por sua vez minimiza a concentração de CO no hidrogênio bruto 26 e aumenta a recuperação de CO de passagem única da caixa fria, reduzindo o fluxo e a energia de reciclagem.

[0023] Conforme ilustrado na Figura 2, a modalidade da Figura 1 é modificada de modo que a refrigeração não é fornecida por uma turbina de expansão de CO. Para uma instalação de menor capacidade, o custo de capital da turbina de expansão é alto e, em tal caso, é vantajoso reduzir essas despesas mediante o uso de nitrogênio líquido quando ele está disponível a um custo razoável. Conforme mostrado na Figura 2, um tanque de nitrogênio líquido 186 a partir do qual uma corrente de nitrogênio 61 é enviada para o trocador de calor primário 110 para fornecer refrigeração. O nitrogênio líquido está disponível a cerca de 80 a 85°K e sua vaporização e subsequente aquecimento no trocador de calor primário 110 fornece parte da carga para as correntes de resfriamento 1 e 26.

[0024] Uma outra modalidade exemplificadora da invenção mostrada na Figura 3 é vantajosa quando a concentração de hidrogênio desejada no CO purificado está abaixo de 500 ppm. Nesta modalidade, a coluna de dessorção 130 é posicionada como uma coluna de remoção de hidrogênio. Nesta modalidade, o fluxo de alimentação de gás de síntese 1A proveniente de uma unidade de remoção de CO2 é combinado com uma corrente de gás expelido reciclado 29, opcionalmente resfriado na unidade 90 a ~283°K e enviado para um pré-purificador 100, onde a umidade e o CO2 são removidos do gás de síntese. De preferência, a umidade e o CO2 em volume é menor que ou igual a 0,1 ppm. A corrente de gás de síntese seco 1 do pré-purificador 100 é resfriada em um trocador de calor primário 110 integrado, de múltiplas correntes que resfria as duas correntes de alimentação de entrada contra cinco a seis correntes de aquecimento de várias composições. Tipicamente, o gás de síntese que entra no trocador de calor primário 110 terá uma composição geralmente nas seguintes faixas para vários componentes: H2 50 a 75 mol%, CO 25 a 50 mol%, CH4 0,1 a 4 mol% com pequenas quantidades (< 0,5 mol%) de nitrogênio e argônio.

[0025] Ao menos uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado como corrente 2 a uma temperatura na faixa de cerca de 115 a 140°K, é separada da corrente de alimentação de gás de síntese primária 1 para fornecer carga de refervura para o refervedor 170 da coluna de CO/CH4, enquanto uma porção separada do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado 6 a temperaturas de cerca de 110 a 130°K, é separada da corrente de alimentação de gás de síntese primária 1 para fornecer a carga de refervura para a refervedor 140 de coluna de remoção de hidrogênio. O restante da corrente de alimentação de gás de síntese primária 2A é direcionado através do trocador de calor primário 110, onde continua a se resfriar e condensar parcialmente. A fração da corrente de alimentação 2A, após ser resfriada adicionalmente e parcialmente condensada no trocador de calor primário 110, é combinada com as frações da corrente de alimentação resfriada adicionalmente 4 e 7 obtidas das correntes 2 e 6 após as mesmas terem fornecido as cargas de refervura para 140 e 170. A corrente combinada é adicionalmente resfriada e parcialmente condensada no trocador de calor primário 110 até uma temperatura na faixa de cerca de 85 a 100°K, de preferência na faixa de 85 a 90°K, saindo como corrente 10.

[0026] A corrente de alimentação de gás de síntese parcialmente condensada 10 é direcionada para um separador de alta pressão 120 onde ela é separada em uma primeira corrente de vapor rica em hidrogênio 11 e uma primeira corrente líquida rica em CO 12. Conforme descrito anteriormente, a primeira corrente rica em hidrogênio 11 irá conter 80 a 92% em volume de hidrogênio e 8 a 20% em volume de CO e menos que 0,1% de cada dentre metano, nitrogênio e argônio, e a primeira corrente líquida rica em CO 12 conterá 85 a 95% em volume de CO e 3 a 6% de hidrogênio, dependendo da condição da corrente 10 que entra no separador de fase 120. A primeira corrente de vapor rica em hidrogênio 11 é aquecida no trocador de calor primário 110 com a corrente saindo do trocador de calor primário 110 como corrente de hidrogênio bruto 26. Essa corrente 26 é direcionado para um purificador de hidrogênio 200 que é, por exemplo, uma adsorção com modulação de pressão (PSA), mas poderia também ser uma membrana. A primeira corrente líquida rica em CO 12 é reduzida a uma pressão na faixa de cerca de 25 a 70 psia, de preferência de cerca de 30 a 40 psia, para criar uma mistura de duas fases inicial a uma temperatura na faixa de 80 a 85°K. Essa mistura é então direcionada para o topo da coluna de stripping de hidrogênio 130 onde ela é separada em uma corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 14 e uma corrente de vapor enriquecido com hidrogênio 13. A coluna de stripping 130 contém dois ou mais estágios para a transferência de massa e está associada com o refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio. A corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 30 é retirada do fundo da coluna de remoção de hidrogênio 130 e, então, parcialmente refervida no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio. A corrente parcialmente resfriada 31 é retornada ao fundo da coluna 130 para gerar vapores, necessários para a remoção de hidrogênio do CO. O líquido rico em CO contendo hidrogênio flui para baixo através da coluna enquanto o vapor gerado no fundo flui para cima. O vapor ascendente remove o hidrogênio do líquido rico em CO, de modo que a concentração de hidrogênio em um CO líquido bruto esgotado de hidrogênio está abaixo dos níveis desejados. Esta última corrente de vapor 13 é aquecida no trocador de calor primário 110 e exportado como um gás flash 27. O gás flash 27 é misturado com o gás residual 28 do purificador de hidrogênio 200, comprimido no compressor 210, reciclado e misturado com o fluxo de alimentação de gás de síntese 1A da unidade de remoção de CO2, e direcionado para o pré-purificador 100.

[0027] Uma porção da corrente 15 da corrente líquida de CO esgotada de hidrogênio 14 é dividida e sua pressão é reduzida adicionalmente para cerca de 20 a 45 psia (e de preferência 25 a 30 psi) antes de alimentá-la na coluna de CO/CH4 160 como corrente 15A. A porção restante da corrente 16 da corrente líquida de CO bruto esgotada de CO 14 é ao menos parcialmente vaporizada e de preferência completamente vaporizada no trocador de calor primário 110 por aquecimento da mesma até 90 a 100°K e alimentada na coluna de CO/CH4160 como corrente 16A. A vaporização da porção da corrente 16 no trocador de calor primário 110 fornece parte da carga de resfriamento para condensação parcial do fluxo de alimentação de gás de síntese 2A e condensação da corrente de CO de reciclagem 40. Para se obter a temperatura mais baixa possível para a corrente 10, a temperatura da corrente 16 deve ser mantida tão baixa quanto possível. Conforme explicado anteriormente na modalidade exemplificadora da Figura 1, controle preciso da carga do refervedor permite a temperatura mais baixa possível para a corrente 14, que por sua vez resulta na temperatura mais baixa possível para a corrente 16.

[0028] Duas correntes de CO bruto 15A e 16A são alimentadas na coluna de CO/CH4 160 em locais intermediários. A corrente de CO purificada, reciclada 17 é também alimentada no topo da coluna de CO/CH4 160 como um refluxo após o estrangulamento da mesma através de uma válvula à pressão da coluna de CO/CH4 160. As condições de operação da coluna 160 são similares àquelas descritas anteriormente para a modalidade da Figura 1. O refervedor 170 associado com a coluna de CO/CH4 160 fornece vapores ao fundo da coluna 160. O fluxo em contracorrente de líquido e vapor na coluna resulta na separação da corrente purificada de vapor de CO de baixa pressão 18 no topo da coluna de uma corrente líquida rica em metano 19 no fundo da coluna de CO/CH4. Uma porção do líquido rico em metano 32 da coluna é refervida no refervedor 170 e retornada para a coluna como corrente 33. O produto do líquido rico em metano é retirado como corrente 19 e é vaporizado e aquecido no trocador de calor primário 110 e exportado para fora como corrente combustível 35.

[0029] A corrente purificada de vapor de CO de baixa pressão 18 proveniente da coluna de CO/CH4 160 é combinada com a corrente de CO expandida 25 gerada na turbina de CO 180 e a corrente combinada é aquecida no trocador de calor primário 110. A corrente de CO de baixa pressão aquecida 40 é comprimida em um compressor 190, onde uma porção do CO é removida a uma pressão intermediária (em uma faixa de 100 a 300 psia) como corrente 20. Essa corrente 20 é comprimida no compressor de reforço 185 até cerca de 130 a 350 psia e resfriada até uma temperatura intermediária de cerca de 130 a 170°K no trocador de calor primário 110. Uma porção da corrente parcialmente resfriada 24 é expandida até uma pressão de 25 a 30 psia em uma turbina de CO 180 para fornecer refrigeração. A temperatura da corrente expandida estaria na faixa de cerca de 85 a 90°K. O restante da corrente de CO 23 continua através do trocador de calor primário 110 onde é liquefeito e usado para fornecer refluxo 17 para a coluna de CO/CH4 160.

[0030] Nessa modalidade é particularmente importante o fornecimento de calor de refervura para a separação de H2/CO e de CO/CH4 por, primeiro, divisão de ao menos uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado 2 da corrente de alimentação de gás de síntese primária, para fornecer carga de refervura para o refervedor 170 da coluna CO/CH4, desse modo parcialmente condensando a primeira fração 3 da corrente de alimentação de gás de síntese. Adicionalmente, uma porção separada do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado 6 é dividida para fornecer carga de refervura para o refervedor 140 da coluna de stripping de hidrogênio, desse modo parcialmente condensando a segunda fração 9 da corrente de alimentação de gás de síntese. A seguir, as frações 3 e 9 da corrente de alimentação de gás de síntese de duas fases, respectivamente, são separadas em um separador 150 em uma terceira corrente 4 da fração de corrente líquida de alimentação e uma quarta corrente 7 da fração da corrente de vapor de alimentação. A quarta corrente 7 da fração da corrente de vapor de alimentação e a terceira corrente 4 da fração da corrente líquida de alimentação são combinadas com a corrente de alimentação 2A de gás de síntese primária parcialmente condensada, e a mistura é submetida a resfriamento adicional e condensação parcial no trocador de calor primário 110, saindo como corrente 10.

[0031] Este processo de utilização de uma porção do fluxo de alimentação para fornecer carga de refervura para os refervedores 140 e 170 fornece flexibilidade para controlar as cargas a estes refervedores independentemente um do outro e independentemente do nível na coluna de stripping de hidrogênio 130 ou na coluna de CO/CH4 160. Também, a introdução da terceira corrente 4 da fração da corrente líquida de alimentação e a quarta fração 7 da corrente de alimentação de vapor de volta para o trocador de calor primário 110 para resfriamento adicional antes de enviar as mesmas para o separador de alta pressão 120, resulta na temperatura mais baixa possível no separador 120, que por sua vez minimiza a concentração de CO no hidrogênio bruto e aumenta a recuperação de CO de passagem única da caixa fria, reduzindo o fluxo e a energia de reciclagem.

[0032] Com referência à modalidade da Figura 4, a modalidade da Figura 3 é modificada de modo que a refrigeração não é fornecida por uma turbina de expansão de CO. Em vez disso, e conforme mostrado na Figura 4, uma fonte de nitrogênio líquido é utilizada. Conforme mostrado na Figura 2, um tanque de nitrogênio líquido independente 186 do qual uma corrente de nitrogênio é enviada para o trocador de calor primário 110 para fornecer refrigeração.

[0033] Uma outra modalidade exemplificadora da invenção é mostrada na Figura 5, que combina as características das modalidades mostradas na Figura 1 e na Figura 3. Na modalidade da Figura 5, a coluna de stripping 130 é usada como coluna de remoção de hidrogênio para alcançar menos que 500 ppm de hidrogênio na corrente purificada do produto de CO 45. A configuração para fornecer calor de refervura no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio e no refervedor 170 da coluna de CO/CH4 é similar, conforme mostrado na Figura 1, mediante, primeiro, divisão de ao menos uma porção do fluxo de alimentação de gás de síntese resfriado como corrente 2 da primeira corrente de alimentação de gás de síntese primária 1 para fornecer carga de refervura para o refervedor 170 da coluna de CO/CH4, desse modo condensando parcialmente a primeira fração 3 da corrente de alimentação de gás de síntese. A seguir, a fração da corrente de alimentação de gás de síntese de duas fases 3 é separada em um separador 150 em uma segunda fração 4 de corrente líquida de alimentação e uma terceira fração 5 da corrente de vapor de alimentação. A terceira fração da corrente de vapor de alimentação 5 se divide adicionalmente em uma quarta fração 6 da corrente de vapor de alimentação e uma quinta fração 7 da corrente de vapor de alimentação. A quarta fração 6 da corrente de vapor de alimentação fornece calor para referver uma primeira corrente líquida de CO bruto esgotada de hidrogênio 30 no refervedor 140 da coluna de remoção de hidrogênio e sai do refervedor como uma sexta fração 9 da corrente de alimentação parcialmente condensada. Em vez de enviar a corrente 9 diretamente para o separador de alta pressão 120, ela é direcionada para o trocador de calor primário 110 juntamente com as correntes 4 e 7, onde são combinadas com a corrente 2A e a corrente combinada é adicionalmente resfriada e sai do trocador de calor primário 110 como corrente 10. A descrição do processo restante é similar àquela descrita para a modalidade exemplificadora da Figura 3.

[0034] Na modalidade exemplificadora acima das Figuras 1 a 5, os refervedores 140 e 170 são mostrados como trocadores de calor separados, embora a invenção possa também ser aplicada a um sistema em que os refervedores são integrados em uma unidade física única na qual os locais de alimentação e saída das correntes de alimentação quente e fria são adequadamente posicionadas ao longo do comprimento do trocador de calor através de uma correspondência entre as temperaturas de várias correntes e as temperaturas esperadas no trocador de calor nessas posições para alcançar o mesmo resultado desejado.

Exemplo 1

[0035] As simulações de processo foram executadas de acordo com a modalidade mostrada na Figura 2 para demonstrar o controle preciso da carga de refervura no refervedor 140 de separação de hidrogênio, evitando, assim, a possibilidade de refervura em excesso nesta separação. Ótima refervura resulta em uma redução da corrente de vapor rica em hidrogênio 13 desta separação e reduz a perda de CO no vapor rico em hidrogênio da coluna de remoção de hidrogênio 130. A ótima refervura também resulta em uma temperatura mais baixa do líquido esgotado de hidrogênio 14 dessa separação. Como a corrente 14 é usada para fornecer uma porção do resfriamento na extremidade fria do trocador de calor primário 110, as temperaturas mais baixas causam temperatura mais baixa na corrente 10, desse modo reduzindo as perdas de CO para a corrente de hidrogênio bruto 11 que sai do separador de alta pressão 120. Qualquer diminuição nas quantidades de CO no hidrogênio bruto 26 e no gás flash 27 aumenta a porcentagem de recuperação de CO por passagem. CO mais baixo no hidrogênio bruto 26 permite o uso de um equipamento menor de purificação de hidrogênio 200. Conforme o gás flash 27 e a corrente de gás residual 28 da unidade de purificação de hidrogênio 200 são comprimidos e reciclados de volta para o fluxo de alimentação, minimizar essas correntes diminui o tamanho necessário do compressor de reciclagem instalado 210 e a potência correspondente necessária para comprimir essas correntes, economizando capital e despesas operacionais. Uma análise detalhada do impacto do controle insatisfatório da carga de refervura no refervedor da coluna de remoção de hidrogênio é apresentada a seguir para um cenário em que a pureza do produto de CO exigiu 1.000 ppm de hidrogênio. A análise mostra que um aumento na temperatura da corrente refervida 31 em apenas 1°K (de 87,6 K a 88,6°K) pode levar a uma diminuição na recuperação de CO de passagem única de aproximadamente 1,4%. Isso resulta em um aumento aproximado de 3% no fluxo de gás reciclado 29. Considerar a possibilidade de excesso de refervura nesta área exigiria um aumento de 4% no fluxo do design para o compressor de reciclagem 210, aumentando o custo de capital. Adicionalmente, a quantidade de CO no fluxo de alimentação para a unidade de purificação de hidrogênio a jusante aumenta em aproximadamente 5%, resultando em um aumento de custo de capital da unidade de purificação de hidrogênio 200 para acomodar essa possibilidade. Se esse nível de refervura em excesso for realizado na operação da planta, a potência total da planta resultante aumenta 1,7%.

Exemplo 2

[0036] As simulações de processo foram executadas de acordo com a modalidade mostrada na Figura 2 para demonstrar o controle preciso da carga de refervura no refervedor 170 da coluna de CO/CH4. A análise mostra que diminuir a carga de refervura em 5% diminui a temperatura da corrente parcialmente vaporizada 33 em 4,5°K. A pureza da corrente rica em metano 19 diminui de 92% de CH4 (em volume) para 86,5% de CH4 (em volume). A concentração de CO na corrente 19 aumenta de 7,8% (em volume) para 13,3% (em volume). Uma vez que a CO presente na corrente 19 representa a perda de CO na corrente de combustível 35, a recuperação total de CO na corrente do produto de CO 45 diminui em 0,5%.

[0037] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com referência a modalidades específicas da mesma, ficará evidente ao versado na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas, e equivalentes usados, sem se afastar do escopo das reivindicações em anexo.

Claims (7)

1. Método para separação de produto de monóxido de carbono e hidrogênio a partir de uma matéria-prima de gás de síntese, caracterizado pelo fato de que compreende: resfriar e condensar parcialmente a matéria-prima de gás de síntese (1) contendo monóxido de carbono e hidrogênio em um trocador de calor primário (110) para produzir uma corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada (10); separar a corrente de alimentação de gás de síntese resfriada e parcialmente condensada (10) em uma primeira corrente de vapor rica em hidrogênio (11) e uma primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono (12) em um separador de alta pressão (120); alimentar a primeira corrente líquida rica em monóxido de carbono (12) em uma coluna de remoção de hidrogênio (130) operando a uma pressão mais baixa que a do separador de alta pressão (120), em que uma segunda corrente de vapor rica em hidrogênio (13) é separada de uma segunda corrente rica em monóxido de carbono (14); dividir a dita segunda corrente rica em monóxido de carbono (14) em duas porções, em que uma primeira porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono (16) é ao menos parcialmente vaporizada no trocador de calor primário (110) e fornece uma segunda porção da segunda corrente rica em monóxido de carbono (15), em que ambas as porções são introduzidas em uma coluna de monóxido de carbono/metano (160) para separar a corrente de vapor de monóxido de carbono purificada (18) da corrente líquida rica em metano (19); dividir uma porção da matéria-prima de gás de síntese (2) da matéria-prima de gás de síntese (1) após resfriamento parcial no trocador de calor primário (110) e direcionar a porção da matéria-prima de gás de síntese (2) resfriada para fornecer carga de refervura para um refervedor da coluna de monóxido de carbono/metano (170) e recuperar uma porção da matéria-prima de gás de síntese parcialmente condensada (3); e separar a dita porção da matéria-prima de gás de síntese parcialmente condensada (3) em um separador de fase (150) para recuperar uma terceira fração de corrente de vapor de gás de síntese (5), dividir a terceira fração de corrente de vapor de gás de síntese (5) em uma quarta fração de corrente de vapor de gás de síntese (6) e quinta fração de corrente de vapor de gás de síntese (7) e condensar parcialmente a quarta fração de corrente de vapor de gás de síntese (6) em um refervedor da coluna de remoção de hidrogênio (140) que está em comunicação com a dita coluna de remoção de hidrogênio (130) fornecendo uma carga de refervura ao dito refervedor da coluna de remoção de hidrogênio (140) e recuperar uma fração da corrente de gás de síntese parcialmente condensada (9).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: remover uma segunda fração líquida (4) do separador de fase (150), e misturar a dita segunda fração líquida (4) e quinta fração de vapor (7) com a corrente de matéria-prima de gás de síntese (1) no trocador de calor primário (110).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: direcionar a dita fração da corrente de gás de síntese parcialmente condensada (9) para o separador de alta pressão (120).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aquecer a corrente de vapor de monóxido de carbono purificada (18) no trocador de calor primário (110) comprimindo a dita corrente de vapor de monóxido de carbono purificada e reciclar parte da corrente de monóxido de carbono comprimida para a coluna de monóxido de carbono/metano para refluxo, e recuperar um restante de produto de monóxido de carbono de produto.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: expandir uma porção (24) da corrente de vapor de monóxido de carbono purificada comprimida (20) em uma turbina de CO (180) onde o CO é expandido para fornecer carga de resfriamento no trocador de calor primário.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de remoção de hidrogênio (130) é um separador de baixa pressão, em que uma área de reservatório do separador de baixa pressão (130) é dividida em duas zonas separadas, permitindo dois estágios de separação a partir do dito separador de baixa pressão.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma corrente de CO líquida, bruta e esgotada de hidrogênio (30) é retirada de uma primeira zona da área de reservatório do dito separador de baixa pressão (130) e então parcialmente refervida no refervedor da coluna de remoção de hidrogênio (140) e retorna uma corrente parcialmente refervida (31) na segunda zona do separador de baixa pressão (130).