CN104011488B - 通过低温蒸馏供应气态一氧化碳的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在一种通过低温蒸馏来供应气态一氧化碳的方法中，使用吸附步骤在至少两个吸附床（3）中的一者内净化含有作为主要组分中的至少一种的一氧化碳以及从甲烷、氮和氢中选择的至少一种其它组分的给料气体（1），以生产待被送至包括至少一个蒸馏塔（7，19，27）的分离单元的经净化的给料气体；所述分离单元分离所述给料气体以生产气态一氧化碳，该气态一氧化碳在产品压缩机（35）中被压缩以生产处于产品压力下的最终产品；通过一氧化碳冷却循环为所述方法提供制冷，在该循环中，循环流体至少在产品压缩机内被压缩、被冷却和膨胀，一氧化碳的至少一部分被液化以形成增压的液化一氧化碳，所述增压的液化一氧化碳的一部分（51A，53A，59A）在产品压力下蒸发以形成随后与最终产品混合的增压的气态备用流，所述一氧化碳的蒸发仅发生在对增压的一氧化碳的需求增加时。

Description

通过低温蒸馏供应气态一氧化碳的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于通过低温蒸馏来提供气态一氧化碳的方法和设备。尤其是，本发明涉及在工业设备（诸如分离单元）需要快速增加气态一氧化碳产品的量时通过蒸发液态一氧化碳来供应一氧化碳。
背景技术
从EP-A-1245533和EP-A-1479989已知通过蒸发存储在塔的顶部的液态一氧化碳以分离一氧化碳和甲烷来生产气态一氧化碳。由于液态一氧化碳在塔的上游膨胀，这表示需要额外的压缩步骤以使通过蒸发所储存的液体而生产的蒸气恢复到产品压力。
EP-A-1479989建议液体可以在高压下储存或泵送，以直接生产处于产品压力下的一氧化碳。然而，这牵涉到泵或还存在安全风险的高压储存的成本。
发明内容
根据本发明，为了免去额外的压缩步骤或者专用高压容器，来自循环的CO液体在膨胀前被移入到塔的顶部再沸器中并且在一期望压力（例如，客户网络的压力）下蒸发。
这允许设备生产率变化的大幅增长。例如，所生产的气态一氧化碳的量可以按每分钟至少1%增长。
所有提到的与纯度有关的百分比都是摩尔百分比，且所有压力都是绝对压力。
根据本发明，提供了一种通过低温蒸馏来供应气态一氧化碳的方法，其中：
a）使用吸附步骤在至少两个吸附床中的一者内净化含有作为主要组分中的至少一种的一氧化碳以及从甲烷、氮和氢中选择的至少一种其它组分的给料气体，以生产待被送至包括至少一个蒸馏塔的分离单元的经净化的给料气体；
b）所述分离单元分离所述给料气体以生产气态一氧化碳，该气态一氧化碳在产品压缩机中被压缩以生产处于产品压力下的最终产品；
c）通过一氧化碳冷却循环为所述方法提供制冷，在该循环中，循环流体至少在所述产品压缩机内被压缩、被冷却和膨胀，其中所述一氧化碳的至少一部分用于在所述循环的最高压力下使所述分离单元的蒸馏塔再沸并且被液化以形成增压的液化一氧化碳，该液化一氧化碳的第一部分从所述最高压力膨胀至一较低压力并被送至所述分离单元的蒸馏塔的顶部冷凝器；以及
d）所述增压的液化一氧化碳的第二部分从所述最高压力膨胀至所述产品压力，并且在未被储存在任何储存容器中的情况下在该产品压力下以及在所述顶部冷凝器上游蒸发，以形成随后与最终产品混合的增压的气态备用（back-up）流，所述一氧化碳的蒸发仅发生在对增压的一氧化碳的需求增加时。
根据本发明的其它可选方面：
-所述分离单元包括具有顶部冷凝器和/或CO液体储存容积的低温CO/CH4蒸馏塔，在正常运行时，所述液化一氧化碳膨胀并被送至所述顶部冷凝器，如果对增压的一氧化碳的需求增加，则所述液化一氧化碳在未被送至所述顶部冷凝器的情况下蒸发。
-所述液化一氧化碳在比步骤c）中的较低压力高的压力下蒸发。
-所述液化一氧化碳通过使所述分离单元的至少一个塔再沸获得。
-在压缩所述气态一氧化碳之前，处于制冷循环中的所述液化一氧化碳与所述气态一氧化碳相互作用而被冷却。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过低温蒸馏来供应气态一氧化碳的设备，该设备包括：
a）包括至少一个蒸馏塔的分离单元；
b）蒸发器；
c）一氧化碳产品压缩机和连接至该一氧化碳产品压缩机的出口的产品一氧化碳管道；
d）用于冷却所述设备的一氧化碳制冷循环，该循环包括用于将制冷循环一氧化碳送至所述产品压缩机的管道以及用于通过在所述循环的最高压力下将一氧化碳循环流体送至所述分离单元的至少一个蒸馏塔再沸器来使所述制冷循环一氧化碳液化的装置，所述循环除了蒸馏塔的顶部冷凝器以外不包括用于循环流体的储存容器；
e）用于将液化的制冷循环一氧化碳的第一部分送至所述顶部冷凝器的管道，所述管道连接至用于使所述第一部分在所述顶部冷凝器上游膨胀的膨胀装置；
f）用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分送至所述蒸发器的管道，该管道在没有任何中间储存容器的情况下在至少一个蒸馏塔再沸器的下游连接至用于使所述第二部分从所述循环的最高压力膨胀至所述产品压力的膨胀阀；
g）用于从所述蒸发器提取蒸发的制冷循环一氧化碳的备用管道，该备用管道连接至所述产品一氧化碳管道，在所述蒸发器和所述备用管道与所述产品一氧化碳管道连接的位置之间没有压缩机；
h）用于将至少含有作为主要组分的一氧化碳且优选含有作为其它主要组分的氮、甲烷和氢中的至少一者的给料气体送至所述分离单元的管道，以及用于将气态一氧化碳从该分离单元送至所述一氧化碳产品压缩机的管道；和
i）用于根据所需的产品一氧化碳的量来控制被送至所述蒸发器的液化的制冷循环一氧化碳的量的装置。
可选特征包括：
-所述分离单元包括具有顶部冷凝器和/或CO液体储存容积的低温CO/CH4蒸馏塔、用于使液化一氧化碳膨胀的装置以及用于将经膨胀的液化一氧化碳送至所述顶部冷凝器和/或CO液体容积的装置。
-所述分离单元包括氮洗涤塔。
-所述分离单元包括甲烷洗涤塔。
-所述制冷循环包括用于将所述制冷循环一氧化碳送至所述分离单元的至少一个塔例如CO/CH4塔的再沸器的装置，以及用于将在该再沸器中液化的制冷循环一氧化碳至少送至所述蒸发器的装置。
-所述设备包括用于通过与气态一氧化碳进行热交换来冷却所述液化一氧化碳的热交换器，以及用于将被加热的一氧化碳送至所述产品压缩机的管道。
-不存在用于使以液体形式在所述蒸发器上游被送至该蒸发器的循环液体增压的装置。
-所述的用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分送至所述蒸发器的管道在一位于所述顶部冷凝器上游的位置提取所述第二部分。
-不存在位于所述塔再沸器和用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分送至所述蒸发器的管道提取该第二部分的位置之间的、用于所述液化的制冷循环一氧化碳的膨胀装置。
-所述设备包括位于所述塔再沸器下游的、用于冷却所述液化的制冷循环一氧化碳的交换器。
-所述设备包括用于在不经过塔再沸器的情况下将液化的制冷循环一氧化碳送至所述蒸发器的管道。
附图说明
以下将结合附图更详细地描述本发明，所述附图高度简化但包含了根据本发明的一个设备的主要构件。
具体实施方式
图1示出用于分离主要含有甲烷、一氧化碳和氢的混合物的设备。所述混合物还可以包括少量的氮、二氧化碳、湿气、高级烃、甲醇等。这种混合物通常是通过部分氧化单元、蒸汽甲烷重整器、自热重整器、气化器或这些工艺方案的任意组合所生产的合成气。
混合物1在前端净化单元中被净化以去除杂质。然后，所述混合物在热交换器3、5中被冷却至一低温温度并且被送至在介于10bar和60bar之间的压力下运行的甲烷洗涤塔7的底部。甲烷洗涤流9被供应至塔7的顶部，从该塔的顶部提取富氢流11。从该塔的底部提取富一氧化碳液流13。
流13在被送至在介于4bar和17bar之间的压力下运行的汽提塔19之前被进一步处理，至少一股由流13形成的给料流被送至汽提塔19的顶部。替代地，如果甲烷流被供应至汽提塔19的顶部，则给料流在较低位置处被供应至所述顶部。来自所述汽提塔的顶部的气体21在交换器5、3内被加热并且被用作燃料或被烧物（burnt）。来自汽提塔19的底部的液流23被分成两股并且可以在被送至塔27之前被进一步处理。尤其是，可以向塔27提供处于不同水平的若干给料（液态的、两相的、气态的、在此情况下两股液流）。塔27在介于1bar和10bar之间的、通常约2.5bar的压力下运行。所述给料在该塔内被分离以在该塔的底部形成富甲烷液体29和在该塔的顶部形成富一氧化碳气体31。一部分富甲烷液体被泵33泵送至甲烷洗涤塔7的顶部，其余的富甲烷液体作为清洗流被提取。所述富甲烷液体的两部分可以被分别从所述塔提取。在这个示例中，该富甲烷液体被泵33泵出并且被部分地送至甲烷洗涤塔7的顶部，而其余的清洗流在热交换器5、3内被加热。
从塔27的顶部提取的富一氧化碳产品流31在热交换器52中被加热、然后在热交换器3中被加热、在压缩机35中被压缩，并且作为压缩产品气体37被提取。
用于系统的制冷由一氧化碳循环提供，压缩机35构成该循环的一部分。一氧化碳在压缩机35内被压缩至介于10bar和60bar之间的压力。经压缩的一氧化碳39的一部分在压缩机35A中被进一步压缩，然后在交换器3中被冷却至该交换器的中间温度，并且然后在涡轮41中膨胀。经膨胀的一氧化碳气体在交换器3中被加热并且在压缩机35的入口处或以压缩机35的中间压力被再循环至该压缩机。未膨胀的一氧化碳43被分成三部分，其中两部分、即部分51、53用于使塔9和11再沸。部分51被送至塔19的再沸器55，部分53被送至塔27的再沸器57。然后，经冷却的两部分均在热交换器52内被进一步冷却，这两部分从热交换器52作为液流被提取。藉由打开的膨胀阀V3将流53全部送至塔27的顶部冷凝器和/或CO液体储存容积47。在正常运行期间，藉由打开的膨胀阀V2、处于关闭的阀V1将流51的全部也送至顶部冷凝器和/或CO液体储存容积47。
所述顶部冷凝器和/或CO液体储存容积47构成塔27的一体部分并且还用于向塔27的顶部提供回流和用于供应液态一氧化碳以冷却甲烷洗涤塔7的中间再沸器49。
未膨胀的一氧化碳43的另一部分59在交换器3、5中被冷却并且藉由膨胀阀V5被送至顶部冷凝器或储存器47。在需要极快地增加所生产的一氧化碳的量的情况下，一氧化碳的一部分59A藉由打开的阀（非膨胀阀）V6被送至蒸发器54，取代流51、53中的至少一股或者对这些流中的至少一股附加地提供。
另外地或者替代地，当所需的产品气态一氧化碳的量迅速增加时，作为短期措施，可以通过打开膨胀阀V1以令气体从压缩机35A的出口压力膨胀到压缩机35的出口压力以及至少部分地关闭阀V2来使液体51的一部分51A或者全部在位于所述顶部冷凝器和/或CO液体容积47上游的蒸发器54中蒸发。基本上以压缩机35的出口压力生产被送至蒸发器54的一氧化碳流。如果蒸发器54位于冷箱的外部或者可以在该冷箱的内部，则该蒸发器允许与环境空气、水或流交换热量，并且所述蒸发器可以由交换器5或另一热交换器组成。
蒸发的一氧化碳产品55被送至位于压缩机35下游的位置以形成产品气体37的一部分。
替代地或另外地，可以通过打开膨胀阀V4和至少部分地关闭阀V3来蒸发流53的全部或一部分，以使一氧化碳53A膨胀到压缩机35的出口压力并允许流53A流至蒸发器54。
因为能够在高压——即，比冷凝器（或储存容积）47的压力高的压力——下获得液体51、53的蒸发，所以通过在蒸发器54中蒸发而生产的气体可以在阀V1、V4中的至少一者中膨胀以后直接与产品气体37混合。
气态或液态一氧化碳被限定为分别是含有至少85%的一氧化碳、优选至少95%的一氧化碳的气体和液体。
能够理解的是，本发明可应用于其它用于含有一氧化碳以及氢、氮和甲烷中的至少一者作为主要组分的混合物的低温分离工艺，例如，用以分离氢、一氧化碳和甲烷的混合物的工艺如部分冷凝工艺，或者用于分离仅含有一氧化碳和氮作为主要组分的混合物的工艺，或者包括氮洗涤单元的工艺。

Claims (15)

1.一种通过低温蒸馏来供应气态一氧化碳的方法，其中：
a)使用吸附步骤在至少两个吸附床(3)中的一者内净化含有作为主要组分中的至少一种的一氧化碳以及从甲烷、氮和氢中选择的至少一种其它组分的给料气体(1)，以生产待被送至包括至少一个蒸馏塔(7，19，27)的分离单元的经净化的给料气体；
b)所述分离单元分离所述给料气体以生产气态一氧化碳，该气态一氧化碳在产品压缩机(35)中被压缩以生产处于产品压力下的最终产品；
c)通过一氧化碳冷却循环为所述方法提供制冷，在该循环中，循环流体至少在所述产品压缩机内被压缩、被冷却和膨胀，其中所述一氧化碳的至少一部分用于在所述循环的最高压力下使所述分离单元的蒸馏塔再沸并且被液化以形成增压的液化一氧化碳，该液化一氧化碳的第一部分从所述最高压力膨胀至一较低压力并被送至所述分离单元的蒸馏塔的顶部冷凝器；以及
d)所述增压的液化一氧化碳的第二部分(51A，53A，59A)从所述最高压力膨胀至所述产品压力，并且在未被储存在任何储存容器中的情况下在该产品压力下以及在所述顶部冷凝器上游蒸发，以形成随后与最终产品混合的增压的气态备用流，所述一氧化碳的蒸发仅发生在对增压的一氧化碳的需求增加时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离单元包括具有顶部冷凝器和/或CO液体储存容积(47)的低温CO/CH4蒸馏塔(27)，在正常运行时，所述液化一氧化碳膨胀并被送至所述顶部冷凝器，如果对增压的一氧化碳的需求增加，则所述液化一氧化碳在未被送至所述顶部冷凝器的情况下蒸发。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液化一氧化碳在比步骤c)中的较低压力高的压力下蒸发。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液化一氧化碳通过使所述分离单元的至少一个塔(19，27)再沸获得。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在压缩所述气态一氧化碳之前，处于制冷循环中的所述液化一氧化碳与所述气态一氧化碳相互作用而被冷却。
6.一种用于通过低温蒸馏来供应气态一氧化碳的设备，该设备包括：
a)包括至少一个蒸馏塔(7，19，27)的分离单元；
b)蒸发器(54)；
c)一氧化碳产品压缩机(35)和连接至该一氧化碳产品压缩机的出口的产品一氧化碳管道(37)；
d)用于冷却所述设备的一氧化碳制冷循环(3，5，41，55，57)，该循环包括用于将制冷循环一氧化碳送至所述产品压缩机的管道以及用于通过在所述循环的最高压力下将一氧化碳循环流体送至所述分离单元的至少一个蒸馏塔再沸器(55，57)来使所述制冷循环一氧化碳液化的装置，所述循环除了蒸馏塔的顶部冷凝器以外不包括用于循环流体的储存容器；
e)用于将液化的制冷循环一氧化碳的第一部分送至所述分离单元的蒸馏塔的所述顶部冷凝器的管道，所述管道连接至用于使所述第一部分在所述顶部冷凝器上游膨胀的膨胀装置(V2，V3)；
f)用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分送至所述蒸发器的管道，该管道在没有任何中间储存容器的情况下在至少一个蒸馏塔再沸器的下游连接至用于使所述第二部分从所述循环的最高压力膨胀至所述产品压力的膨胀阀(V1，V4)；
g)用于从所述蒸发器提取蒸发的制冷循环一氧化碳的备用管道，该备用管道连接至所述产品一氧化碳管道，在所述蒸发器和所述备用管道与所述产品一氧化碳管道连接的位置之间没有压缩机；
h)用于将至少含有作为主要组分的一氧化碳且优选含有作为其它主要组分的氮、甲烷和氢中的至少一者的给料气体送至所述分离单元的管道，以及用于将气态一氧化碳从该分离单元送至所述一氧化碳产品压缩机的管道；和
i)用于根据所需的产品一氧化碳的量来控制被送至所述蒸发器的液化的制冷循环一氧化碳的量的装置(V1，V2，V3，V4，V5，V6)。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述分离单元包括具有顶部冷凝器和/或CO液体储存容积(47)的低温CO/CH4蒸馏塔(27)、用于使液化一氧化碳膨胀的装置以及用于将经膨胀的液化一氧化碳送至所述顶部冷凝器和/或CO液体容积的装置。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述设备具有用于使至少两股待被送至所述蒸发器(54)的液化一氧化碳的流膨胀的装置(V1，V4，V6)。
9.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述制冷循环包括用于将所述制冷循环一氧化碳送至所述分离单元的至少一个塔(19，27)的再沸器(55，57)的装置，以及用于将在该再沸器中液化的制冷循环一氧化碳至少送至所述蒸发器(54)的装置。
10.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，该设备包括用于通过与气态一氧化碳进行热交换来冷却所述液化一氧化碳的热交换器(52)，以及用于将被加热的一氧化碳送至所述产品压缩机的管道(73)。
11.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述设备不具有用于使以液体形式在所述蒸发器上游被送至该蒸发器(54)的循环液体增压的装置。
12.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述的用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分(51A，53A)送至所述蒸发器的管道在一位于所述顶部冷凝器上游的位置提取所述第二部分。
13.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述设备不具有位于所述塔再沸器(55，57)和用于将液化的制冷循环一氧化碳的第二部分送至所述蒸发器的管道提取该第二部分的位置之间的、用于所述液化的制冷循环一氧化碳的膨胀装置。
14.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，该设备包括位于所述塔再沸器下游的、用于冷却所述液化的制冷循环一氧化碳的交换器(52)。
15.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，该设备包括用于在不经过塔再沸器(49，55，57)的情况下将液化的制冷循环一氧化碳(59A)送至所述蒸发器的管道。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3084453B1 (fr) * 2018-07-25 2020-11-27 Air Liquide Procede et appareil de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone, d'hydrogene et de methane pour la production de ch4
FR3133665B1 (fr) * 2022-03-21 2024-03-22 Air Liquide Procédé et appareil de séparation d’un mélange de monoxyde de carbone, de méthane et d’hydrogène

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0937681A1 (fr) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation pour la production combinée d'un mélange de synthèse d'amomniac et de monoxyde de carbone
EP1431691A2 (fr) * 2002-11-25 2004-06-23 L'air liquide, Société anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés G. Claude Procédé et installation de production d'un mélange krypton/xénon à partir d'air
CN1791780A (zh) * 2003-05-19 2006-06-21 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 供应气体一氧化碳和/或包含至少10%一氧化碳的气体混合物的方法和装置
CN1871484A (zh) * 2003-10-20 2006-11-29 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 低温蒸馏生产一氧化碳和/或氢和/或氢和一氧化碳混合物的方法和设备
CN101568788A (zh) * 2006-12-21 2009-10-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 通过低温蒸馏分离至少包含氢、氮和一氧化碳的混合物的方法和设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3631332A1 (de) * 1986-09-15 1988-03-24 Linde Ag Verfahren zur verarbeitung eines brenn- oder synthesegases
JPH0789012B2 (ja) * 1986-12-26 1995-09-27 大同ほくさん株式会社 一酸化炭素分離精製装置
US6726747B2 (en) 2001-03-21 2004-04-27 American Air Liquide Methods and apparatuses for treatment of syngas and related gases
DE102005003497A1 (de) * 2005-01-25 2006-07-27 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Zwischenspeicherung von Kohlenmonoxid in Synthesegasanlagen
FR2916523B1 (fr) * 2007-05-21 2014-12-12 Air Liquide Capacite de stockage, appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par separation cryogenique integrant une telle capacite.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0937681A1 (fr) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation pour la production combinée d'un mélange de synthèse d'amomniac et de monoxyde de carbone
EP1431691A2 (fr) * 2002-11-25 2004-06-23 L'air liquide, Société anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés G. Claude Procédé et installation de production d'un mélange krypton/xénon à partir d'air
CN1791780A (zh) * 2003-05-19 2006-06-21 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 供应气体一氧化碳和/或包含至少10%一氧化碳的气体混合物的方法和装置
CN1871484A (zh) * 2003-10-20 2006-11-29 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 低温蒸馏生产一氧化碳和/或氢和/或氢和一氧化碳混合物的方法和设备
CN101568788A (zh) * 2006-12-21 2009-10-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 通过低温蒸馏分离至少包含氢、氮和一氧化碳的混合物的方法和设备

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