CN110114627B - 用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法 - Google Patents

用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110114627B
CN110114627B CN201780080381.0A CN201780080381A CN110114627B CN 110114627 B CN110114627 B CN 110114627B CN 201780080381 A CN201780080381 A CN 201780080381A CN 110114627 B CN110114627 B CN 110114627B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
column
heat exchanger
mixture
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780080381.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110114627A (zh
Inventor
安托万·埃尔南德斯
阿克塞拉·盖特纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of CN110114627A publication Critical patent/CN110114627A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110114627B publication Critical patent/CN110114627B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/10—Integration in a gas transmission system at a pressure reduction, e.g. "let down" station
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/42—Integration in an installation using nitrogen, e.g. as utility gas, for inerting or purging purposes in IGCC, POX, GTL, PSA, float glass forming, incineration processes, for heat recovery or for enhanced oil recovery
    • F25J2260/44—Integration in an installation using nitrogen, e.g. as utility gas, for inerting or purging purposes in IGCC, POX, GTL, PSA, float glass forming, incineration processes, for heat recovery or for enhanced oil recovery using nitrogen for cooling purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

在用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法中，将该混合物在热交换器(E)中冷却并且然后在送到汽提柱之前通过部分冷凝分离，将富含氮气的气体流(71)在该热交换器中冷却，将该富含冷却的氮气的气体流的至少一部分在该交换器的冷端释放，使其至少一部分膨胀，将该富含氮气的气体流的至少一部分液化，将该至少一个液化部分蒸发并且在从其提取至少一部分作为富含氮气的气态产物(84)之前将其加热。

Description

用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法
本发明涉及一种用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法和设备。该混合物还可以包含氮气和/或甲烷和/或氩气。
一氧化碳和氢气生产单元可以被分为两个部分：
-产生合成气(含有H2和CO以及以下组分中的至少一种的混合物：CH4、CO2、Ar和N2)。在不同的工业合成气生产工艺之中，基于煤气化的生产工艺似乎是变得越来越广泛，特别是在煤矿藏丰富的国家例如中国。对于单独或者在低的H2/CO生产比率下生产CO，部分氧化天然气的工艺也可以证明是有利的。另一种工艺是蒸汽重整。
-净化合成气。其中设有：
-具有液体溶剂的洗涤单元，用于去除该合成气中包含的大部分酸性气体；
-用于在吸附床上净化的单元。
-用于生产CO、被称为冷箱的低温分离单元。
在其中该合成气是由煤气化产生的情况下，该酸性气体去除单元总体上包括通过用甲醇洗涤的过程，该过程要求低压氮气流作为汽提气体。该氮气总体上是通过用于空气分离的设备，例如通过低温蒸馏产生的，或者是在中等压力下可获得的并且然后在进料汽提柱之前在阀中膨胀。从US2009/0191113已知的是使用氮气流作为被送到以下柱的底部的气体，该柱在顶部进料有源自甲醇洗涤单元的含氨的甲醇。富含氨的氮气从该柱的顶部离开并且相对于氨净化的底部甲醇可以被送回到该洗涤单元。
此外，该低温分离单元总体上包括CO压缩机，该压缩机提供了分离能，其中高压CO的一部分被冷却、冷凝、然后在CO循环压缩机中再压缩之前在交换线路中膨胀并且蒸发。
从EP-A-0 677 483已知的是在相分离器中分离合成气并且然后将来自该相分离器的液体送到汽提柱的顶部。通过氮气的闭合回路冷却在该汽提柱顶部处的冷凝器。
本发明在低温分离单元中使用中等压力氮气膨胀(其对于具有合适压力下的汽提气体是必要的)，以减少CO循环的压缩能量或完全替代它。液化氮在焦耳-汤姆森(Joule-Thomson)阀中膨胀，由此使得可能降低CO循环流速，或者降低CO压缩机的级数或者完全替代它。
该方案还可以包括在膨胀涡轮机中膨胀该中等压力氮气的一部分。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于低温分离氢气和一氧化碳以及任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的混合物的方法，其中：
i)在热交换器中通过在其热端引入该混合物将该混合物冷却、部分地冷凝并且将其送到第一相分离器，以便产生富含氢气的气体和贫氢气的液体，
ii)将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到在5与25巴绝对值之间的压力下运行的汽提柱的顶部，
iii)该富含氢气的气体在该热交换器中再加热，任选地不经膨胀或分离并且任选地不再循环到该合成气中，
iv)该汽提柱底部液体的至少一部分在该热交换器中至少部分地蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以便形成气体，
v)该汽提柱顶部气体在该热交换器中再加热，任选地不经膨胀或分离并且任选地不再循环到该合成气中,
vi)富含一氧化碳的产物源自该汽提柱底部液体的至少一部分，并且
vii)在该热交换器中通过在其热端引入富含氮气的气体流来将该富含氮气的气体流冷却，在所述热交换器的冷端将该冷却的富含氮气的气体流的至少一部分去除，使其至少一部分膨胀，将该富含氮气的气体流的至少一部分液化，将该至少一个液化部分蒸发、再加热，该再加热在由其提取至少一部分作为富含氮气的气体产物之前在该热交换器中至少部分地进行，并且将该富含氮气的气体产物送到汽提柱作为汽提气体。
根据其他任选的方面：
-将该富含液化氮的气体的至少一部分在该热交换器中蒸发；
-使在该热交换器中冷却的该氮气的一部分在涡轮机中膨胀；
-不通过蒸馏分离富含氮气的气体和富含液化氮的气体；
-该混合物含有甲烷并且将该汽提柱底部液体的至少一部分送到分离柱中以便产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体，并且将该液化氮的至少一部分在该分离柱的顶部的冷凝器中蒸发；
-将所有冷却直到该交换器的冷端的该氮气液化并且然后在该顶部冷凝器中蒸发；
-将该富含氮气的气体产物通过含有甲醇和氨的流送到顶部进料柱底部，以便在该柱底部产生脱氨甲醇；
-在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
-该混合物加热该汽提柱的底部并且适当时加热该第一相分离器的上游的该分离柱的底部；
-氢气和一氧化碳是该混合物的主要组分；
-该氮气来自空气分离设备和/或氮气管；
-将所有该汽提柱底部液体送到该热交换器中，以便使该液体在其中蒸发，而不使其加压；
-将该合成气在该汽提柱的上游的唯一的相分离器中分离；
-该汽提柱配备有板或填料；
-该第一相分离器以及适当时任何其他相分离器既不含有填料也不含有板；
-该合成气含有甲烷并且将该汽提柱底部液体的一部分送到分离柱以便产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体；
-将所有富含一氧化碳的气体在该热交换器中再加热以便用作产物；
-该富含一氧化碳的气体的任何部分都不被压缩并送回到该工艺；
-将该富含一氧化碳的气体的一部分压缩并送回到该工艺；
-该富含氢气的气体含有至少20mol％的一氧化碳，或者甚至至少25mol％的一氧化碳；
-将该富含氢气的气体作为进料气体送到甲醇生产单元；
-该富含一氧化碳的气体以至多80％、或者甚至至多75％的产率生产。
-该方法不包括压缩除了任选地步骤i)的上游的混合物之外的流体的步骤；
-该混合物加热该汽提柱底部，并且适当时加热该第一相分离器的上游的该分离柱底部。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于分离含有氢气、一氧化碳以及任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的混合物的设备，该设备包括热交换器；第一相分离器；汽提柱；用于将该合成气送去在该热交换器中冷却的装置；用于将该部分冷凝的合成气送到该第一相分离器以便产生富含氢气的气体和贫氢气的液体的装置；用于在该热交换器中再加热之后从该设备中去除该富含氢气的气体并且不使其膨胀、分离或与该合成气一起再循环的装置；用于将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后去除来自该设备的该汽提柱的顶部的气体而不使其膨胀或分离的装置；用于将该汽提柱底部液体的至少一部分送去在该热交换器中至少部分地蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以便形成气体的装置；用于从该汽提柱底部液体的至少一部分得到富含一氧化碳的气体的装置；用于将该氮气送去在该热交换器中冷却直到该冷端的装置；用于再加热该冷却的氮气直到该热交换器中的热端的装置以及用于将该再加热的氮气送到汽提柱中用作汽提气体的装置。
根据其他任选的方面，该设备包括：
-用于将全部汽提柱底部液体送到该热交换器以便使该液体在其中蒸发的装置，而在该汽提柱底部与该热交换器之间没有加压装置；
-用于将该汽提柱底部液体的一部分送到分离柱以便产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体的装置；
-用于产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体的分离柱；
-用于将全部富含一氧化碳的气体送去的装置，该气体在该热交换器中再加热以便用作产物；
-用于将该富含氢气的气体作为进料气体送到甲醇生产单元的装置；
-没有用于压缩流体的装置，任选地除了在该热交换器上游的合成气压缩机之外；
-该汽提柱底部含有再沸器；
-该分离柱底部含有再沸器；
-用于将该合成气送到该汽提柱的再沸器并且适当时送到该第一相分离器上游的分离柱的再沸器的装置。
任选地，该设备不包括涡轮机。
将参照附图更详细地描述本发明，这些附图表示根据本发明的方法。
在图1中，部分再冷凝的步骤之后是在柱中贫化的步骤。将含有氢气和一氧化碳以及还有任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的合成气1在净化单元3中净化以便去除水和/或甲醇和/或二氧化碳。将形成的气体5在热交换器E中部分地冷却并且然后用于加热汽提柱13的底部再沸器21的液体23。如此冷却的气体进一步冷却直到热交换器E的冷端同时部分地冷凝并且被送到相分离器9，在该相分离器中进行已经形成的液体和气体的分离。
将富含氢气的气体7从该相分离器的顶部抽出并且送到甲醇生产单元，在该甲醇生产单元中该一氧化碳和该氢气通过催化反应以形成甲醇，或者另外传送用于在PSA-型单元中的后续净化。使贫氢气的液体11膨胀并且将其送到汽提柱13的顶部。在汽提柱13的顶部形成的气体15在交换器E中再加热。使液体17在阀中膨胀并在热交换器E中蒸发以便不经加压形成所生产的CO。
通过开放循环将该过程保持在冷条件下，在该开放循环中将来自空气分离设备和/或来自管的氮气71在热交换器E中冷却。将该氮气的一部分73在涡轮机79中在该交换器的中间温度下任选地膨胀并且送回到所述交换器以便再加热。该氮气的剩余部分75冷却直到该热交换器的冷端，在阀77中在更低温度下膨胀并且然后在热交换器E中再加热，与膨胀流73混合。再加热的氮气84在该热交换器的热端离开并且被送出或送到甲醇洗涤单元。
在其中该合成气含有甲烷的情况下，如图2中示出的，将含有甲烷和一氧化碳的图1的汽提柱13的底部液体17送到CO/CH4分离柱37。将该底部液体的一部分17A在阀中膨胀之后直接送到分离柱37的中间，并且将剩余部分17B在膨胀之后在热交换器E中冷却并且送到柱37的中间水平。
将富含甲烷的液体42从CO/CH4柱37的底部抽出并且然后在热交换器E中蒸发。一氧化碳41作为气体产物从CO/CH4柱37的顶部离开并且在热交换器E中再加热。
分离柱37包括顶部冷凝器85，其中来自柱37的顶部的气体冷凝并且其中该循环氮的一部分蒸发。通过开放循环将该过程保持在冷条件下，在该开放循环中将来自空气分离设备和/或来自管的氮气71在热交换器E中冷却。使该氮气的一部分73在涡轮机79中在该交换器的中间温度下膨胀并且将其送回到所述交换器以再加热。该氮气的剩余部分75冷却直到该热交换器的冷端，并且被分成两部分。一部分76在阀80中在更低温度下膨胀并且然后被送到围绕冷凝器85的室39。另一部分78在阀82中膨胀。该氮气在该室中蒸发以便形成气体83，该气体再加入在阀82中膨胀的氮气并且将这两个流混合以便在热交换器E中再加热并且与在涡轮机79中膨胀的氮气混合。再加热的氮气84在该热交换器的热端离开并且被送到汽提柱或甲醇洗涤单元。
可以将该蒸馏的产物送到生产MEG(单乙二醇)、TDI/MDI(甲苯二异氰酸酯和/或亚甲基联苯二异氰酸酯)或PC(聚碳酸酯)。
图3中示出的图2的替代方案示出了以下情况，其中所有冷却直到交换器E的冷端的氮气通过阀80被送到室39以便通过冷凝器85蒸发。所形成的氮气78在该交换器中再加热并且与来自涡轮机79的氮气73混合以便形成该产物。
对于所有这些图，可以将该蒸馏的产物送到生产MEG(单乙二醇)、TDI/MDI(甲苯二异氰酸酯和/或亚甲基联苯二异氰酸酯)或PC(聚碳酸酯)。
在所有附图中，该汽提柱在5与25巴绝对值之间运行。

Claims (26)

1.一种用于低温分离氢气和一氧化碳以及任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的混合物的方法，其中：
i)在热交换器中通过在其热端引入该混合物将该混合物冷却、部分地冷凝并且将其送到第一相分离器，以便产生富含氢气的气体和贫氢气的液体，
ii)将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到在5与25巴绝对值之间的压力下运行的汽提柱的顶部，
iii)该富含氢气的气体在该热交换器中再加热，任选地不经膨胀或分离，并且任选地不再循环到该混合物中；
iv)该汽提柱底部液体的至少一部分在该热交换器中至少部分地蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以形成气体；
v)该汽提柱顶部气体在该热交换器中再加热，任选地不经膨胀或分离，并且任选地不被循环到该混合物中,
vi)富含一氧化碳的产物源自该汽提柱底部液体的至少一部分，
vii)在该热交换器中通过在其热端引入富含氮气的气体流来将该富含氮气的气体流冷却，在所述热交换器的冷端将冷却的富含氮气的气体流的至少一部分去除，使其至少一部分膨胀，将该富含氮气的气体流的另外至少一部分液化，将液化的该富含氮气的气体流的另外至少一部分蒸发、再加热，该再加热在由其提取至少一部分作为富含氮气的气体产物之前在该热交换器中至少部分地进行，并且将该富含氮气的气体产物送到汽提柱作为汽提气体，将该富含氮气的气体产物通过含有甲醇和氨的流送到顶部进料柱底部，以便在该顶部进料柱底部产生脱氨甲醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将液化的该富含氮气的气体流的该另外至少一部分在该热交换器中蒸发。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使在该热交换器中冷却的该富含氮气的气体流的至少一部分在涡轮机中膨胀。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，使在该热交换器中冷却的该富含氮气的气体流的至少一部分在涡轮机中膨胀。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中，不通过蒸馏分离该富含氮气的气体流和液化的该富含氮气的气体流的该另外至少一部分。
6.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中，该混合物含有甲烷并且将该汽提柱底部液体的至少一部分送到分离柱中以便产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体，并且将液化氮的至少一部分在该分离柱的顶部的冷凝器中蒸发。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，该混合物含有甲烷并且将该汽提柱底部液体的至少一部分送到分离柱中以便产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体，并且将液化氮的至少一部分在该分离柱的顶部的冷凝器中蒸发。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，将所有冷却直到该热交换器的冷端的氮气液化，并且在此之后在顶部的冷凝器中蒸发。
9.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中，在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤i)的上游通过甲醇洗涤过程处理该混合物。
14.根据权利要求1-4之一所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
15.根据权利要求5所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
16.根据权利要求6所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
17.根据权利要求7所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
18.根据权利要求8所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
19.根据权利要求9所述的方法，其中，该混合物加热该汽提柱的底部并且任选地加热该第一相分离器的上游的分离柱的底部。
20.一种用于分离含有氢气、一氧化碳以及任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的混合物的设备，该设备包括热交换器；第一相分离器；汽提柱；用于将该混合物送去在该热交换器中冷却的装置；用于将部分冷凝的混合物送到该第一相分离器以便产生富含氢气的气体和贫氢气的液体的装置；用于在该热交换器中再加热之后从该设备中去除该富含氢气的气体并且不使其膨胀、分离或与该混合物一起再循环的装置；用于将该贫氢气的液体在阀中膨胀后至少部分地送到该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后去除来自该设备的该汽提柱的顶部的气体而不使其膨胀或分离的装置；用于将该汽提柱底部液体的至少一部分送去在该热交换器中至少部分地蒸发并且任选地再加热直到该热交换器的热端以形成气体的装置；用于从该汽提柱底部液体的至少一部分得到富含一氧化碳的气体的装置；用于将氮气送去在该热交换器中冷却直到冷端的装置；用于再加热该冷却的氮气直到该热交换器中的热端的装置以及用于将该再加热的氮气送到汽提柱中用作汽提气体的装置，该设备包括汽提柱、用于在该汽提柱的顶部用甲醇和氨的混合物进料的装置以及用于去除来自该汽提柱的底部的脱氨甲醇的装置。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，气态氮气在该设备中不被分离出。
22.根据权利要求20所述的设备，该设备包括分离柱、用于将来自该汽提柱的底部液体的至少一部分送到该分离柱以产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体的装置以及用于将液化氮的至少一部分送去在该分离柱的顶部的冷凝器中蒸发的装置。
23.根据权利要求21所述的设备，该设备包括分离柱、用于将来自该汽提柱的底部液体的至少一部分送到该分离柱以产生富含一氧化碳的气体和富含甲烷的液体的装置以及用于将液化氮的至少一部分送去在该分离柱的顶部的冷凝器中蒸发的装置。
24.根据权利要求20至23之一所述的设备，该设备不包括一氧化碳制冷循环。
25.根据权利要求20至23之一所述的设备，该设备包括用于气态氮气的膨胀的涡轮机。
26.根据权利要求24所述的设备，该设备包括用于气态氮气的膨胀的涡轮机。
CN201780080381.0A 2016-10-28 2017-10-20 用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法 Active CN110114627B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1660482 2016-10-28
FR1660482A FR3058207B1 (fr) 2016-10-28 2016-10-28 Procede de separation cryogenique d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone
PCT/FR2017/052892 WO2018078249A1 (fr) 2016-10-28 2017-10-20 Procede de separation cryogenique d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110114627A CN110114627A (zh) 2019-08-09
CN110114627B true CN110114627B (zh) 2022-02-25

Family

ID=57583349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780080381.0A Active CN110114627B (zh) 2016-10-28 2017-10-20 用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN110114627B (zh)
FR (1) FR3058207B1 (zh)
WO (1) WO2018078249A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1117129A (zh) * 1994-04-13 1996-02-21 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 分离气体混合物的方法和装置
CN1860338A (zh) * 2003-09-30 2006-11-08 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 通过低温蒸馏生产一氧化碳的方法和设备
CN101497554A (zh) * 2008-01-25 2009-08-05 气体产品与化学公司 从含甲醇的流中除去氨的方法
CN103988035A (zh) * 2011-12-12 2014-08-13 国际壳牌研究有限公司 用于从低温烃类组合物中去除氮气的方法和装置
US20150233633A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Black & Veatch Corporation Lng recovery from syngas using a mixed refrigerant

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681131A1 (fr) * 1991-09-11 1993-03-12 Air Liquide Procede et installation de production de monoxyde de carbone et d'hydrogene.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1117129A (zh) * 1994-04-13 1996-02-21 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 分离气体混合物的方法和装置
CN1860338A (zh) * 2003-09-30 2006-11-08 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 通过低温蒸馏生产一氧化碳的方法和设备
CN101497554A (zh) * 2008-01-25 2009-08-05 气体产品与化学公司 从含甲醇的流中除去氨的方法
CN103988035A (zh) * 2011-12-12 2014-08-13 国际壳牌研究有限公司 用于从低温烃类组合物中去除氮气的方法和装置
US20150233633A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 Black & Veatch Corporation Lng recovery from syngas using a mixed refrigerant

Also Published As

Publication number Publication date
CN110114627A (zh) 2019-08-09
FR3058207A1 (fr) 2018-05-04
WO2018078249A1 (fr) 2018-05-03
FR3058207B1 (fr) 2020-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10040691B2 (en) Hydrogen and nitrogen recovery from ammonia purge gas
JP3917198B2 (ja) 一酸化炭素の製造方法及びその製造プラント
US20120118010A1 (en) Separation of carbon dioxide and hydrogen
CN109790019B (zh) 用于产生一氧化碳的工艺和装置
CN108700373B (zh) 用于稀有气体回收的系统和方法
CN103328375B (zh) 使用低温分离生产氨合成气和纯甲烷的方法和装置
US6178774B1 (en) Process and plant for the combined production of an ammonia synthesis mixture and carbon monoxide
US6173585B1 (en) Process for the production of carbon monoxide
US20210080175A1 (en) Method and apparatus for the cryogenic separation of a synthesis gas containing a nitrogen separation step
CN101688753A (zh) 通过低温蒸馏分离氢、甲烷和一氧化碳的混合物的方法和装置
US9625209B2 (en) Method for cryogenically separating a mixture of nitrogen and carbon monoxide
US20040255618A1 (en) Method and installation for helium production
US3807185A (en) Helium-enriched helium-hydrogen mixture from ammonia synthesis vent gas using regenerators to congeal residual nitrogen
CN110114627B (zh) 用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法
CN110779276B (zh) 用于ch4生产中低温分离一氧化碳、氢气和甲烷的混合物的方法和装置
US20210055048A1 (en) Process and apparatus for production of carbon monoxide by partial condensation
US3805537A (en) Helium-enriched helium-hydrogen mixture using methane to scrub out residual nitrogen
WO2021118685A1 (en) Method for generating refrigeration for a carbon monoxide cold box
US20040141902A1 (en) Process and apparatus for producing a krypton/xenon mixture from air
EP2562502A1 (en) Process and installation for supplying gaseous carbon monoxide by cryogenic distillation
CN206831923U (zh) 用于分离含有氢气和一氧化碳的混合物的设备
CN110114626B (zh) 用于通过部分冷凝低温分离合成气的方法和设备
CN112143537A (zh) 用于生产ch4的低温分离合成气的方法和设备
CN109952482B (zh) 通过甲烷洗涤对气体混合物进行低温分离的方法和设置
CN118369548A (zh) 低温分离段在合成气制造中的有效使用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant