CN113891850B - 用于分离一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的混合物的方法和装置 - Google Patents

用于分离一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的混合物的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在用于分离各自含有至少一种酸性气体、一氧化碳和氢气的第一和第二气体料流以除去一氧化碳和氢气的方法中，含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第一气体料流(5)在第一酸性气体脱除吸收器(AGR1A)中净化、在第一TSA单元(TSA1)中净化以除去至少二氧化碳和然后在分离单元(CB)中在深冷温度下分离以生产富集一氧化碳的流体料流(33)、富集氢气的流体料流(11)和含有一氧化碳、氢气的料流(FG、31)，将含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第二气体料流(7)送往变换反应单元(14)，变换的第二料流在第二酸性气体脱除吸收器(AGR2A)中净化以除去二氧化碳并将净化的第二料流作为进料料流送往PSA单元(PSA)以生产比进料料流更富含氢气的富氢料流(21)和比进料料流更不富含氢气的排气(23)，所述排气含有二氧化碳和甲醇，和在非第一酸性气体脱除吸收器的单元(TSA2)中净化所述排气和/或所述含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流以除去二氧化碳和甲醇，然后将生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体送往分离单元(CB)的入口。

Description

用于分离一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的混合物的方 法和装置
本发明涉及用于分离氢气、一氧化碳和至少一种酸性气体的混合物的方法和装置。
用于生产一氧化碳和氢气的单元可包含两个部分：
·合成气(基本含有H2、CO以及可能CH4、CO2、Ar和N2的至少一种的混合物)的生成。在各种工业合成气生产方法中，基于煤的气化的方法变得越来越普遍，尤其是在煤藏丰富的国家，如中国。天然气的部分氧化法可能也证实有利于仅生产CO或低H2/CO生产比率。另一种方法是蒸汽重整。
·合成气的净化。这包括以下：
-使用液体溶剂的洗涤单元以除去合成气中所含的大部分酸性气体；
-用于经吸附剂床净化的前端净化(FEP)单元以除去在深冷温度下将冻结的杂质；
-用于生产CO的深冷分离单元，被称为冷箱；
-用于生产H2的经吸附剂床的净化的单元，被称为PSA单元。
当下游消费者所需的H2产物流和CO产物流之间的比率高于由合成气生成直接生产的合成气中的比率时，可加入变换反应器，以生成的合成气的一部分为进料。没有供入变换反应器的剩余合成气送往用于生产CO的深冷段或“冷箱”上游的FEP。
当通过蒸汽甲烷重整器生产合成气时，所用的冷箱工艺是甲烷洗涤；分离的富H2气体料流中的剩余CO含量如此低以致不需要PSA排气再循环。PSA排气随后用作燃料。
当通过煤浆气化或部分氧化生产合成气时，所用的冷箱工艺是部分冷凝。
富H2气体中的CO含量在这种情况下相当高。在这种情况下，使用PSA排气再循环回收CO以提高该项目的经济性。
CN105948046公开了在没有解吸气体循环的情况下通过气化同时制备纯氢气和纯一氧化碳的方法。将通过气化单元制备的合成气分成两个部分，一个部分用于制备纯一氧化碳，另一个部分用于制备纯氢气。
制备纯一氧化碳的方法分成两个部分：
-一个部分用通过气化制备的粗制合成气通过热回收单元、低温甲醇洗涤单元和深冷分离单元制备纯一氧化碳，
-另一个部分用于通过将来自深冷分离单元的冷箱出口的富氢气体送入PSA-CO单元来制备纯一氧化碳。
用于制备氢气的原料分成两个部分：
-一个部分是用通过气化制备的粗制合成气通过变换转化单元和低温甲醇洗涤II单元净化并含有一氧化碳的转化气体，
-另一个部分是来自深冷分离单元的TSA装置的富氢气体，混合这两个部分的气体并送入PSA-H2单元以制备纯氢气。
该方法的缺点在于使用两个PSA单元，这提高总成本。
使用单个PSA的另一可能的方案是当与H2和合成气一起生产CO以用于MeOH合成时。这种解决方案的缺点在于其需要MeOH合成投资并因此依赖于MeOH市场需求。
本发明能够使用仅一个变压吸附单元生产一氧化碳和氢气。这与两个PSA的解决方案相比是降低总投资的优选解决方案。
向单个PSA进给来自冷箱的富H2气体以及来自酸性气体脱除吸收器的纯变换合成气。PSA排气可从PSA送往处理未变换气体的酸性气体脱除吸收器的入口。这种解决方案的缺点在于未变换气体吸收器的成本投资增加和由于用于冷却再循环气体的制冷剂需求增加的运行成本增加。
本发明的一个目的是降低CO2脱除吸收单元的投资和/或运行成本。
根据本发明的一个目的，提供一种用于分离各自含有至少一种酸性气体、一氧化碳和氢气的第一和第二气体料流以除去一氧化碳和氢气的方法，其中：
i)在第一酸性气体脱除吸收器中净化含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第一气体料流以除去至少一种酸性气体、在第一变温吸附单元中净化以除去至少二氧化碳和然后在分离单元中在深冷温度下分离以生产富集一氧化碳的流体料流、富集氢气的流体料流和含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流，
ii)将含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第二气体料流送往变换反应单元，在此将第二料流中的一氧化碳和水蒸气转化成二氧化碳和氢气，在第二酸性气体脱除吸收器中净化变换的第二料流以除去二氧化碳并将净化的第二料流作为进料料流送往变压吸附单元以生产比进料料流更富含氢气的富氢料流和比进料料流更不富含氢气的排气，所述排气含有二氧化碳和甲醇，和
iii)在非第一酸性气体脱除吸收器的单元中净化所述排气和/或所述含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流以除去二氧化碳和甲醇，然后将生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体送往分离单元的入口。
根据其它任选方面：
-然后将生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体作为待分离的进料气体送往分离单元的入口。
-在第二变温吸附单元中，优选仅在第二变温吸附单元中净化所述排气和/或所述含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流以除去二氧化碳和甲醇。
-所述排气和/或所述含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流在第二变温吸附单元上游压缩。
-将所述排气与来自分离单元的含有氢气和一氧化碳的流体料流混合并送往第二变温吸附单元。
-所述含有一氧化碳和氢气的流体料流在第二变温吸附单元上游压缩。
-所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在同一压缩机中压缩。
-所述排气在压缩机的第一级中压缩，且所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在压缩机的至少一个后续级中压缩。
-所述含有一氧化碳和氢气的流体料流含有甲烷。
-在第二变温吸附单元中净化掉二氧化碳和甲醇的气体未经任何进一步的步骤即送往分离单元以除去二氧化碳或甲醇。
-第一和第二料流可具有相同组成或不同组成。
-可将一种料流分成第一和第二料流。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于分离各自含有至少一种酸性气体、一氧化碳和氢气的第一和第二气体料流以除去一氧化碳和氢气的装置，其包含：
-第一酸性气体脱除吸收器、第一变温吸附单元、分离单元、用于传送含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第一气体料流以便在第一酸性气体脱除吸收器中净化以除去至少一种酸性气体的装置、用于传送在第一酸性气体脱除吸收器中净化的气体以便在第一变温吸附单元中净化以除去至少二氧化碳的装置和用于传送来自第一变温吸附单元的净化掉至少二氧化碳的气体以便在分离单元中在深冷温度下分离以生产富集一氧化碳的流体料流、富集氢气的流体料流和含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的流体料流的装置，
-变换反应单元、第二酸性气体脱除吸收器、变压吸附单元、用于将含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第二气体料流传送到其中将第二料流中的一氧化碳和水蒸气转化成二氧化碳和氢气的变换反应单元的装置、用于传送变换的第二料流以便在第二酸性气体脱除吸收器中净化以除去二氧化碳的装置和用于将净化的第二料流作为进料料流传送到变压吸附单元以生产比进料料流更富含氢气的富氢料流和排气的装置，
-以及用于将所述排气和/或所述含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的料流传送到非第一酸性气体脱除吸收器的单元以便净化除去二氧化碳和甲醇的装置和用于将生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体传送到分离单元的入口的装置。
任选特征包括：
-用于将所述至少一部分来自分离单元的富集氢气的料流的至少一部分在用于再生第一变温吸附单元后作为进料料流传送到变压吸附单元的装置。
-第二变温吸附单元、用于将变压吸附单元生产的氢气减少的排气和/或含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的流体料流传送到其中将其净化以除去二氧化碳的第二变温吸附单元的装置和用于将来自第二变温吸附单元的净化气体作为进料气体传送到分离单元的装置。
-使用来自外部来源的氮气再生第二变温吸附单元并将已用于再生的氮气送往构成与第二酸性气体脱除吸收器同一吸收单元的一部分的再吸收器。
-压缩机和用于传送由变压吸附单元生产的氢气减少的气体以便在第二变温吸附单元上游被压缩机压缩的装置。
-用于将分离单元生产的含有氢气、一氧化碳和可能甲烷的气体作为进料料流传送到第二变温吸附单元以供分离的装置。
现在参考附图详细描述本发明。
图1和2以方框图形式显示根据本发明的方法。
在图1中，由发生器1，例如通过气化、蒸汽甲烷重整或部分氧化生成一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体，如二氧化碳和/或硫化氢的混合物3。将生成的混合物分成第一部分5和第二部分7。混合物3可含有其它气体，如水、氮气、氩气、甲烷、羰基硫或其它烃。该混合物含有至少10摩尔％氢气和至少10摩尔％一氧化碳。该混合物可例如含有30至40摩尔％氢气和40至50％一氧化碳。
这两个部分有可能具有不同组成并来源于不同发生器。
将第一部分5以气体形式送往第一酸性气体脱除单元AGR1A，在此其通过在低温下运行的吸收工艺，例如使用工艺分离。吸收器AGR1 A和再吸收器和汽提器AGR1R构成同一吸收单元的一部分。从AGR1R中除去至少一种酸性气体，如二氧化碳和/或硫化氢和/或羰基硫并将具有降低的酸性气体含量的净化的第一部分5送往第一变温吸附单元TSA1。在这个单元中，除去任何剩余的二氧化碳和甲醇并将通过吸附生产的净化料流13送往冷箱CB。
在冷箱CB上游，首先在第一酸性气体脱除单元AGR1A中，然后在冷箱内的热交换器中将料流13冷却。在冷箱内，料流13通过在深冷温度下的蒸馏和/或洗涤分离，例如使用以下任一种：部分冷凝、蒸馏、甲烷洗涤塔、一氧化碳洗涤塔(如果部分5含有甲烷)、氮气脱除塔(如果部分5含有氮气)。
冷箱生产纯一氧化碳产物料流33、氢气料流11和含有一氧化碳、氢气和可能甲烷的闪蒸气体料流FG 31。闪蒸气体FG 31可能例如含有70至80摩尔％氢气和20至30％一氧化碳。
将第二部分7送往变换单元14，在此将第二部分中的一氧化碳和水蒸气转化成二氧化碳和氢气。变换的第二部分15在例如Rectisol类型的吸收单元AGR2A中净化以除去二氧化碳和/或硫化氢和/或羰基硫。净化的第二部分17、19从AGR2A作为进料料流送往变压吸附单元PSA以生产比进料料流19更富含氢气的富氢料流21。吸收器AGR2 A和再吸收器和汽提器AGR2 R构成同一吸收单元的一部分。
在变压吸附单元PSA上游，将净化的第二部分与来自冷箱CB的富氢气体11混合。这种富氢气体可能已用于再生第一变温吸附单元TSA1并因此含有通过吸附过程吸附的二氧化碳。
来自变压吸附单元PSA的排气23含有比料流11、19少的氢气并任选在送往第二变温吸附单元TSA2之前在压缩机25中压缩。在第二变温吸附单元内，除去进料料流23中的二氧化碳和甲醇并将净化料流27作为进料料流送往冷箱CB。
第二变温吸附单元TSA2使用可能来自附近的空气分离单元的低压气态氮气料流LPN2再生。已用于再生的氮气29含有二氧化碳和甲醇并作为料流29送往吸收单元AGR2。
氮气29优选送往氮气汽提塔，也称为再吸收器AGR2R，这减少该单元的总氮气需求量。
任选压缩机25也可用于提高来自冷箱CB的闪蒸气体31的压力，由此在压缩机25的中间点将气体31与PSA排气23混合。
可输送排气23或气体31以在TSA2中分离。不必同时传送这两个料流。
料流27在分离单元CB内分离以改进产物收率。
图2显示图1的一部分的更详细版本。除上文已解释的特征外，图2显示来自TSA1的净化混合物13在构成吸收单元AGR1的一部分的热交换器14中的升温过程。
此外，图2显示将已用于第二变温吸附单元TSA2的再生的氮气29压缩，然后与氮气料流30混合。气态氮气29也含有来自第二变温吸附单元TSA2的甲醇和/或二氧化碳。合并的料流随后在AGR2 R中用于汽提过程。该氮气可能需要或不需要在汽提器上游压缩。
吸收器AGR2 A和再吸收器和汽提器AGR2 R构成同一吸收单元的一部分，用于从含有至少一种这些组分的气体15中除去羰基硫和/或硫化氢和/或二氧化碳。在吸收器AGR2中，从气体15stage中清除所有不想要的气体组分以生产具有降低的二氧化碳和/或羰基硫和/或硫化氢含量的气体19。将用于吸收的载有杂质的甲醇从吸收器转移到闪蒸阶段，在此排出氢气和一氧化碳。然后将氢气和一氧化碳气体再循环到气体15。在单元AGR2R中进行第二闪蒸操作以再生甲醇。再吸收器从二氧化碳气体中除去硫组分。氮气气体30与已用于再生第二变温吸附单元的氮气29一起用于单元AGR2 R中的汽提。
再吸收器和汽提器AGR1 R以及再吸收器和汽提器AGR2 R有可能实际上是吸收器AGR1 A和AGR2 A之间共用的单个再吸收器和汽提器。
典型的工艺描述在Gas Purification,1997,第5版,第1222页中。

Claims (25)

1.用于分离各自含有至少一种酸性气体、一氧化碳和氢气的第一和第二气体料流以除去一氧化碳和氢气的方法，其中：
i)含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第一气体料流在第一酸性气体脱除吸收器中净化以除去至少一种酸性气体、在第一变温吸附单元中净化以除去至少二氧化碳和然后在分离单元中在深冷温度下分离以生产富集一氧化碳的流体料流、富集氢气的流体料流和含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的料流，
ii)将含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第二气体料流送往变换反应单元，在此将第二料流中的一氧化碳和水蒸气转化成二氧化碳和氢气，变换的第二料流在第二酸性气体脱除吸收器中净化以除去二氧化碳并将净化的第二料流作为进料料流送往变压吸附单元以生产比进料料流更富含氢气的富氢料流和比进料料流更不富含氢气的排气，所述排气含有二氧化碳和甲醇，和
iii)在第二变温吸附单元中净化所述排气以除去二氧化碳和甲醇，然后将第二变温吸附单元生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体送往分离单元的入口。
2.根据权利要求1的方法，其中所述含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的料流在第二变温吸附单元中。
3.根据权利要求1的方法，其中所述排气在第二变温吸附单元上游压缩。
4.根据权利要求2的方法，其中所述排气在第二变温吸附单元上游压缩。
5.根据权利要求1的方法，其中将所述排气与来自分离单元的含有氢气和一氧化碳的流体料流混合并送往第二变温吸附单元。
6.根据权利要求2的方法，其中将所述排气与来自分离单元的含有氢气和一氧化碳的流体料流混合并送往第二变温吸附单元。
7.根据权利要求5的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流在第二变温吸附单元上游压缩。
8.根据权利要求6的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流在第二变温吸附单元上游压缩。
9.根据权利要求3的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在同一压缩机中压缩。
10.根据权利要求4的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在同一压缩机中压缩。
11.根据权利要求7的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在同一压缩机中压缩。
12.根据权利要求8的方法，其中所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在同一压缩机中压缩。
13.根据权利要求9-12任一项的方法，所述排气在压缩机的第一级中压缩，且所述含有一氧化碳和氢气的流体料流和所述排气在压缩机的至少一个后续级中压缩。
14.根据权利要求9-12任一项的方法，其中所述含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的料流含有甲烷。
15.根据权利要求13的方法，其中所述含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的料流含有甲烷。
16.根据权利要求9-12任一项的方法，其中在第二变温吸附单元中净化掉二氧化碳和甲醇的气体未经任何进一步的步骤即送往分离单元以除去二氧化碳或甲醇。
17.根据权利要求13的方法，其中在第二变温吸附单元中净化掉二氧化碳和甲醇的气体未经任何进一步的步骤即送往分离单元以除去二氧化碳或甲醇。
18.根据权利要求14的方法，其中在第二变温吸附单元中净化掉二氧化碳和甲醇的气体未经任何进一步的步骤即送往分离单元以除去二氧化碳或甲醇。
19.根据权利要求15的方法，其中在第二变温吸附单元中净化掉二氧化碳和甲醇的气体未经任何进一步的步骤即送往分离单元以除去二氧化碳或甲醇。
20.用于分离各自含有至少一种酸性气体、一氧化碳和氢气的第一和第二气体料流以除去一氧化碳和氢气的装置，其包含：
-第一酸性气体脱除吸收器、第一变温吸附单元、分离单元、用于传送含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第一气体料流以便在第一酸性气体脱除吸收器中净化以除去至少一种酸性气体的装置、用于传送在第一酸性气体脱除吸收器中净化的气体以便在第一变温吸附单元中净化以除去至少二氧化碳的装置和用于传送来自第一变温吸附单元的净化掉至少二氧化碳的气体以便在分离单元中在深冷温度下分离以生产富集一氧化碳的流体料流、富集氢气的流体料流和含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的流体料流的装置，
-变换反应单元、第二酸性气体脱除吸收器、变压吸附单元、用于将含有至少一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的第二气体料流传送到其中将第二料流中的一氧化碳和水蒸气转化成二氧化碳和氢气的变换反应单元的装置、用于传送变换的第二料流以便在第二酸性气体脱除吸收器中净化以除去二氧化碳的装置和用于将净化的第二料流作为进料料流传送到变压吸附单元以生产比进料料流更富含氢气的富氢料流和排气的装置，-和用于将所述排气传送到第二变温吸附单元以便净化除去二氧化碳和甲醇的装置和用于将第二变温吸附单元生产的具有降低的二氧化碳和甲醇含量的气体传送到分离单元的入口的装置。
21.根据权利要求20的装置，其包含用于将所述至少一部分来自分离单元的富集氢气的流体料流在用于再生第一变温吸附单元后作为进料料流传送到变压吸附单元的装置。
22.根据权利要求20或21的装置，其包含用于将含有一氧化碳、氢气和任选的甲烷的流体料流传送到其中将其净化以除去二氧化碳的第二变温吸附单元的装置和用于将来自第二变温吸附单元的净化气体作为进料气体传送到分离单元的装置。
23.根据权利要求22的装置，其中使用来自外部来源的氮气再生第二变温吸附单元并将已用于再生的氮气送往构成与第二酸性气体脱除吸收器同一吸收单元的一部分的再吸收器。
24.根据权利要求23的装置，其包含压缩机和用于传送由变压吸附单元生产的氢气减少的气体以便在第二变温吸附单元上游被压缩机压缩的装置。
25.根据权利要求23或24的装置，其包含用于将分离单元生产的含有氢气、一氧化碳和任选的甲烷的气体作为进料料流传送到第二变温吸附单元以供分离的装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114470831A (zh) * 2022-01-19 2022-05-13 中石化宁波工程有限公司 一种酸性气体脱除的有效气回收工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101189183A (zh) * 2005-06-06 2008-05-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 同时生产氢气和一氧化碳的方法
CN105948046A (zh) * 2016-04-25 2016-09-21 华陆工程科技有限责任公司 一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法
CN106621696A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 上海华林工业气体有限公司 一种内含废气循环利用的hyco合成气分离净化系统
CN206381791U (zh) * 2016-12-20 2017-08-08 上海华林工业气体有限公司 内含废气循环利用的hyco合成气分离净化系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102250658A (zh) * 2010-05-19 2011-11-23 上海标氢气体技术有限公司 焦炉煤气和高炉煤气原料转化制液化天然气的方法
JP2012082080A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Sumitomo Seika Chem Co Ltd アルゴン精製方法、およびアルゴン精製装置
CN102285651B (zh) * 2011-06-01 2013-05-22 甘肃银光聚银化工有限公司 光气合成单元尾气中co的提纯回收方法
DE102012010312A1 (de) * 2012-05-24 2013-11-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von CO, H2 und Methanol-Synthesegas auseinem Synthesegas, insbesondere aus Acetylen-Offgas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101189183A (zh) * 2005-06-06 2008-05-28 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 同时生产氢气和一氧化碳的方法
CN105948046A (zh) * 2016-04-25 2016-09-21 华陆工程科技有限责任公司 一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法
CN106621696A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 上海华林工业气体有限公司 一种内含废气循环利用的hyco合成气分离净化系统
CN206381791U (zh) * 2016-12-20 2017-08-08 上海华林工业气体有限公司 内含废气循环利用的hyco合成气分离净化系统

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