CN206368032U - 用于通过部分冷凝深冷分离合成气的设备 - Google Patents
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Abstract
用于分离含有氢气、一氧化碳和任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的合成气的设备，所述设备包括热交换器(E)；第一分相器(9)；汽提柱(13)；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至该第一分相器以便产生富含氢气的气体(7)和贫氢气的液体(11)的装置；用于在该热交换器中再加热后从该设备中去除该富含氢气的气体的装置；用于将该贫氢气液体在膨胀后至少部分地送至该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后从该设备的汽提柱的顶部去除气体(15)的装置；以及用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分(59，69)以便至少部分地在该热交换器中蒸发以便形成气体的装置以及用于从该汽提柱底部液体(17)的至少一部分得到富含一氧化碳的产物(41)的装置。
Description
本实用新型涉及一种用于通过部分冷凝来深冷分离合成气的设备。
一氧化碳和氢气生产单元可以分成两部分：
-产生合成气(主要含有H2、CO、CH4、CO2、Ar和N2的混合物)。在不同的工业合成气生产工艺中，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。另一种工艺是蒸气重整。
-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、被称为冷箱的深冷分离单元。
在其中该合成气是由气流床或流化床煤气化生产的情况下，该冷箱工艺是部分冷凝。对于其中将蒸馏产物送至生产MEG(单乙二醇)、TDI/MDI(甲苯二异氰酸酯和/或二苯甲烷二异氰酸酯)或PC(聚碳酸酯)的应用，必须在该冷箱中包括CH4分离柱。如在FR 2 780391中描述的由循环压缩机提供分离能。在对应于该压缩机进气压力的压力下面对低压循环的蒸发，冷却该合成气。CO/CH4柱顶冷凝能由该循环的蒸发提供。
本实用新型使用冷箱(其中部分冷凝该合成气)，其中该合成气在对应于直接在应用(例如生产单乙二醇、聚碳酸酯、甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯)要求的压力下产生的CO的压力的压力下面对汽提柱底部的蒸发而冷却，此压力总体上是在5与9巴之间。
因此不存在对于用于将该CO朝向CO的消费者压缩的压缩机或泵的需求。
本实用新型的合成气的冷却与在现有技术中相比是较不实质性的(温度不一样冷)，这导致获得与现有技术中相比更低的CO产率。在某些情况下，例如当该富含氢气的气体被送至甲醇生产单元时，该富含氢气的气体中包含的一氧化碳也用于该甲醇生产单元。
CO/CH4柱的顶部的回流通过在该柱的顶部注射来自该汽提柱底部的液体的一部分来提供。
根据本实用新型的另一个方面，提供了用于分离含有氢气、一氧化碳和任选地甲烷和/或氮气和/或氩气的合成气的设备，所述设备包括热交换器；第一分相器；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至该第一分相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；用于将该贫氢气液体在阀中膨胀后至少部分地送至该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后从该设备的汽提柱的顶部去除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；用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分以便至少部分地在该热交换器中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以及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产物的装置，这些装置既不连接到泵上也不连接到压缩机上。
根据其他任选的方面，该设备包括：
-用于将全部该汽提柱底部液体送至该热交换器使得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至分离柱用于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；
-用于将全部该富含一氧化碳的气体送去在该热交换器中再加热以便用作产物的装置；
-用于将该富含氢气的气体、优选全部该富含氢气的气体作为进料气体送至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；
-用于将该合成气送至该汽提柱的再沸器以及，适当时，送至在该第一分相器上游的分离柱的再沸器装置；
-没有用于经由源于外部源的液体提供冷量的装置。
任选地，该设备不包括涡轮机。
将参考代表根据本实用新型工艺的附图更详细地说明本实用新型。
在图1中，部分冷凝步骤之后是在6与20巴绝对值之间运行的柱13中的汽提步骤。将含有氢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中部分冷却并且然后用于加热汽提柱13的底部21的再沸器的液体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至分相器9，在该分相器中进行形成的液体和气体的分离。该汽提柱是在6巴与20巴绝对值之间的压力下运行。
将富含氢气的气体7从分相器9的顶部取出并且在不膨胀或分离下送至甲醇生产单元，在该甲醇生产单元中一氧化碳和氢气通过催化反应以便形成甲醇。使贫氢液体11膨胀并且将其送至汽提柱13的顶部。在汽提柱13的顶部形成的气体15在交换器E中再加热而不使其膨胀或分离。使液体17在阀中膨胀并且在热交换器E中蒸发以便形成所生产的CO，而不加压。
根据图2中示出的图1的一个变体，汽提柱底部的液体17被送去在热交换器E中冷却、离开冷端、并且在阀19中膨胀并且在第二分相器27中分离。该分相器的液体31在热交换器E中再加热并且与分相器27的气体29结合以便形成由该设备生产的一氧化碳33。
在该图2中，加热再沸器21的合成气5的冷却没有示为从交换器E的中间温度开始进行以便简化该图。气体5的冷却以与图1中相同的方式进行。
在其中该合成气含有甲烷的情况下，将图1的含有甲烷和一氧化碳的汽提柱13的底部液体17通过穿过位于该CO/CH4柱顶部的室39送至CO/CH4分离柱37。一部分底部液体17在该室中蒸发并且作为气体43从该室离开。剩余部分45离开该室并且分成两部分。一部分49在阀中膨胀并且作为进料送至该CO/CH4柱37的顶部。因此，CO/CH4柱37的顶部的回流通过在该柱的顶部注射来自汽提柱13的底部的液体17的一部分49来提供。
剩余部分47在阀中膨胀以便产生部分冷凝的流。在分相器55中分离该部分冷凝的流，将液相59和气相57混合以便形成流53，该流被再加热至热交换器E的中间温度并且作为进料送至CO/CH4柱37。将富含甲烷的液体42从CO/CH4柱37的底部中取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。
可以将该蒸馏的产物送至生产MEG(单乙二醇)、TDI/MDI(甲苯二异氰酸酯和/或二苯甲烷二异氰酸酯)或PC(聚碳酸酯)。
该工艺的其余部分如对于图1所描述的来进行。
图4中示出的图3的替代方案不在CO/CH4柱37的顶部使用室39。汽提柱13的底部液体17被分成两部分。一部分61作为液体被送至该CO/CH4柱的顶部。剩余部分63在阀中膨胀，形成的部分蒸发的流在分相器65中分离，液相69和气相67被混合、再加热至热交换器E的中间温度并且作为流71作为进料送至CO/CH4柱37。将富含甲烷的液体42从CO/CH4柱37的底部中取出并且在热交换器E中蒸发。一氧化碳41作为气体产物从CO/CH4柱的顶部离开并且在热交换器E中再加热。
图3和4的合成气5首先加热冷凝器-再沸器21中的汽提柱底部液体并且然后加热冷凝器-再沸器81中的CO/CH4柱底部液体，之后被冷却以便进料分相器9。这两个冷凝器-再沸器可以由该合成气并行进料。
在所有的实例中，有待分离的合成气利用来自该汽提柱底部的富含一氧化碳的液体的蒸发冷却并且富含一氧化碳的气体产物(在汽提柱底部液体CO蒸发后直接地亦或在CO/CH4柱出口)被作为产物不经压缩传送。
一氧化碳产率是典型地约从60％至75％，而对于现有技术，该一氧化碳产率是75％-90％。
本实用新型使得有可能无需必要的CO压缩机并且在其中在第一分相器的出口处通过部分冷凝产生的富含氢气的气体用于产生甲醇(其需要H2和CO)的情况下，产率的损失不是有害的。与现有技术的10-15mol％相比，在这种气体中的CO含量可以是至少20mol％、或甚至至少25mol％。此CO用于甲醇生产。
与现有技术相比，CO纯度在本实用新型中是相同的。对于所有这些图，可以将该蒸馏的产物送至生产MEG(单乙二醇)、TDI/MDI(甲苯二异氰酸酯和/或二苯甲烷二异氰酸酯)或PC(聚碳酸酯)。
该工艺不使用涡轮机并且优选地不使用由来自外部源的低温液体提供的冷量。在这些图的每一个中，用于部分冷凝该合成气的冷量由该汽提柱底部液体的至少部分蒸发来提供。该蒸发是在单压下进行的。
Claims (13)
1.用于分离含有氢气、一氧化碳和甲烷的合成气的设备，其特征在于，所述设备包括热交换器(E)；第一分相器(9)；汽提柱(13)；用于将该合成气送去在该热交换器中冷却的装置；用于将部分冷凝的合成气送至该第一分相器以便产生富含氢气的气体(7)和贫氢气的液体(11)的装置；用于在该热交换器中再加热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；用于将该贫氢气液体在阀中膨胀后至少部分地送至该汽提柱的顶部的装置；用于在该热交换器中再加热后从该设备的汽提柱的顶部去除气体(15)并且不使其膨胀、分离或与该合成气一起再循环的装置；用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分(59，69)以便至少部分地在该热交换器中蒸发的装置以及用于从该汽提柱底部液体(17)的至少一部分得到富含一氧化碳的产物的装置，这些装置既不连接到泵上也不连接到压缩机上。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括：
用于将全部该汽提柱底部液体(17)送至该热交换器使得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。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将该汽提柱底部液体的一部分送至分离柱(37)用于产生富含一氧化碳的气体(41)和富含甲烷的液体(42)的装置。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于产生该富含一氧化碳的气体(41)和该富含甲烷的液体(42)的分离柱(37)。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将全部该 富含一氧化碳的气体(41)送去在该热交换器中再加热以便用作产物的装置。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将该富含氢气的气体(7)作为进料气体送至甲醇生产单元的装置。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备不包括用于压缩流体的装置，除了在该热交换器上游的合成气压缩机之外。
8.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于，该汽提柱底部和/或该分离柱底部含有再沸器(21、81)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将该合成气送至该汽提柱(13)的再沸器(21)以及，适当时，送至在该第一分相器上游的分离柱(37)的再沸器(81)的装置。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备不包括用于经由源于外部源的液体提供冷量的装置。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述合成气含有氮气和/或氩气。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于传送该汽提柱底部液体的至少一部分(59，69)以便至少部分地在该热交换器中蒸发并且再加热直到该热交换器的热端以便形成气体的装置。
13.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将全部该富含氢气的气体作为进料气体送至甲醇生产单元的装置。
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| CN201621227752.2U CN206368032U (zh) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | 用于通过部分冷凝深冷分离合成气的设备 |
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