DE102006056642A1 - Process and apparatus for recovering products from synthesis gas - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung eines Kohlenmonoxid- (37) und eines Wasserstoffproduktes (16) durch kryogene Zerlegung eines vorwiegend aus Wasserstoff (H<SUB>2</SUB>) und Kohlenmonoxid (CO) bestehenden Einsatzgases (1) in einem zweistufigen Kondensationsprozess, wobei Spitzenkälte für die zweite Kondensationsstufe durch die Mischung einer H<SUB>2</SUB>-reichen Fraktion (43) mit flüssigem Stickstoff (M-N<SUB>2</SUB>) (38, 42) erzeugt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zumindest ein Teil (G-N<SUB>2</SUB>) (42) des M-N<SUB>2</SUB>) wird aus gasförmig dem zweistufigen Kondensationsprozess von außen zugeführtem Stickstoff (39) durch Abkühlung, Kondensation und vorzugweise Unterkühlung gegen anzuwärmende Verfahrensströme innerhalb des zweistufigen Kondensationsprozesses erzeugt.The invention relates to a process for obtaining a carbon monoxide (37) and a hydrogen product (16) by cryogenically decomposing a feed gas (1) consisting predominantly of hydrogen (H <SUB> 2 </ SUB>) and carbon monoxide (CO) in one two-stage condensation process, wherein peak cooling for the second condensation stage is produced by mixing a H <SUB> 2 </ SUB> rich fraction (43) with liquid nitrogen (MN <SUB> 2 </ SUB>) (38, 42), and a device for carrying out the method. At least a part (GN <SUB> 2 </ SUB>) (42) of the MN <SUB> 2 </ SUB>) is cooled by gas, the nitrogen supplied from the outside (39) to the two-stage condensation process by cooling, condensation and, preferably, sub-cooling against Process streams generated within the two-stage condensation process.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung eines Kohlenmonoxid- und eines Wasserstoffproduktes durch kryogene Zerlegung eines vorwiegend aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) bestehenden Einsatzgases in einem zweistufigen Kondensationsprozess, wobei Spitzenkälte für die zweite Kondensationsstufe durch die Mischung einer H2-reichen Fraktion mit flüssigem Stickstoff (M-N2) erzeugt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a process for obtaining a carbon monoxide and a hydrogen product by cryogenic decomposition of a feed gas consisting predominantly of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) in a two-stage condensation process, wherein peak cooling for the second condensation stage by mixing an H 2 - rich fraction with liquid nitrogen (MN 2 ) is produced, and an apparatus for carrying out the method.

Durch unterschiedliche Erzeugungsmethoden, wie z. B. katalytische Dampfreformierung oder partielle Oxidation (POX), wird aus kohlenwasserstoffhaltigen Ausgangsstoffen, wie Erdgas, Flüssiggas, Naphta, Schweröl oder Kohle, sog. Synthesegas erzeugt, das zum größten Teil aus H2 und CO besteht, aber auch Methan (CH4), Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und andere Komponenten, wie z. B. Stickstoff und Argon enthält. Aus dem Synthesegas werden durch Reinigung und Zerlegung vor allem CO und H2 als Produkte gewonnen, die in der Industrie in vielfältiger Weise Verwendung finden.By different production methods, such. B. catalytic steam reforming or partial oxidation (POX), is produced from hydrocarbonaceous starting materials, such as natural gas, LPG, naphtha, heavy oil or coal, so-called synthesis gas, which for the most part consists of H 2 and CO, but also methane (CH 4 ) , Water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ) and other components, such as. As nitrogen and argon contains. From the synthesis gas, CO and H 2 are obtained as products by purification and decomposition, which are used in industry in many ways.

Abhängig von der Zusammensetzung der zu trennenden Einsatzgase, dem geforderten Produktspektrum und der angestrebten Reinheit der Produkte, werden großtechnisch zur Synthesegastrennung vor allem zwei kryogene Trennverfahren, der Kondensationsprozess und die Methanwäsche, eingesetzt.Depending on the composition of the input gases to be separated, the required Product range and the intended purity of the products industrially for synthesis gas separation, especially two cryogenic separation processes, the condensation process and the methane wash used.

Der Kondensationsprozess, der ältere und einfachere der beiden kryogenen Trennverfahren, eignet sich besonders zur Trennung von Synthesegasen, die durch partielle Oxidation erzeugt werden, da derartige Gase für gewöhnlich mit einem hohen Druck vorliegen und gleichzeitig einen hohen CO- und einen niedrigen Methangehalt aufweisen. Beim Kondensationsprozess wird das Einsatzgas im indirekten Wärmetausch gegen anzuwärmende Verfahrensströme so weit abgekühlt, dass es zu einer Teilkondensation kommt, bei der sich eine CO-reiche, H2 enthaltende Flüssigfraktion und eine H2-reiche, CO enthaltende Gasfraktion bilden, die anschließend in einem Phasentrenner getrennt werden. Die CO-reiche Flüssigfraktion, in der noch H2 und andere Stoffe gelöst sind, wird nachfolgend gereinigt (H2-Strippung, Methanabtrennung) und als CO-Produkt abgegeben. Bei diesem Verfahren kann das im Einsatzgas enthaltene CO lediglich mit einer Ausbeute von ca. 90% gewonnen werden. Darüber hinaus fällt ein H2 enthaltender Stoffstrom an, der eine Reinheit von lediglich ca. 90mol-% aufweist, und daher nicht als Produkt abgegeben werden kann.The condensation process, the older and simpler of the two cryogenic separation processes, is particularly suitable for the separation of synthesis gases produced by partial oxidation, since such gases are usually of high pressure and at the same time have a high CO and a low methane content. During the condensation process, the feed gas is cooled in indirect heat exchange against process streams to be heated so far that it comes to a partial condensation in which form a CO-rich, H 2 -containing liquid fraction and an H 2 -rich, CO-containing gas fraction, which subsequently in a Phase separator to be separated. The CO-rich liquid fraction, in which H 2 and other substances are still dissolved, is subsequently purified (H 2 -stripping, methane separation) and released as CO product. In this method, the CO contained in the feed gas can only be obtained with a yield of about 90%. In addition, an H 2 -containing stream is obtained, which has a purity of only about 90 mol%, and therefore can not be discharged as a product.

Um die oben beschriebenen Nachteile zu umgehen, und ein CO-Produkt mit höherer Ausbeute zu gewinnen und/oder um ein H2-Produkt mit einer Reinheit von mehr als 95 mol-% zu erzeugen, wird nach dem Stand der Technik der Kondensationsprozess entweder um eine Membraneinheit oder um eine Kondensationsstufe erweitert (zweistufiger Kondensationsprozess). Bei beiden Prozessen wird die durch Kondensation gewonnene H2-reiche, CO enthaltende Gasfraktion einer weitern Behandlung unterzogen, wobei das Kohlenmonoxid weitgehend abgetrennt und in das CO-Produkt geführt wird; nach der Abtrennung des Kohlenmonoxids weist die H2-reiche Gasfraktion die erforderliche Reinheit von mehr als 95mol-% auf, wodurch in manchen Fällen auf eine Nachreinigung mittels Druckwechseladsorption verzichtet werden kann.In order to obviate the disadvantages described above and to obtain a CO product with higher yield and / or an H to produce 2 product with a purity of more than 95 mol%, the condensation process is according to the state of the art either a membrane unit or extended by a condensation stage (two-stage condensation process). In both processes, the H 2 -rich, CO-containing gas fraction obtained by condensation is subjected to a further treatment, wherein the carbon monoxide is largely separated and passed into the CO product; after the separation of the carbon monoxide, the H 2 -rich gas fraction has the required purity of more than 95 mol%, which can be dispensed in some cases on a post-purification by pressure swing adsorption.

Bei einem zweistufigen Kondensationsprozess wird die in der ersten Kondensationsstufe gewonnene H2-reiche, CO enthaltende Gasfraktion gegen anzuwärmende Verfahrensströme weiter abgekühlt, wobei eine zweite CO-reiche, H2 enthaltende Flüssigfraktion und eine zweite H2-reiche, CO enthaltende Gasfraktion entstehen, die anschließend in einem zweiten Phasentrenner getrennt werden. Die für die zweite Kondensationsstufe benötigte Spitzenkälte, wird nach dem Stand der Technik durch die Mischung von flüssigem Stickstoff mit einer vorwiegend aus Wasserstoff bestehenden Gasfraktion erzeugt, wozu flüssiger Stickstoff dem kryogenen Prozess von außen – z. B. von einem kryogenen Luftzerleger, in dem der für die POX benötigte Sauerstoff gewonnen wird – zugeführt wird. Um am zweiten Abscheider eine ausreichend tiefe Temperatur zu erreichen, muss dem zweistufigen Kondensationsprozess eine relativ große Menge an flüssigem Stickstoff zugeführt werden, mit der eine größere, als zur Deckung der Kältebilanz des Prozesses benötigte Kältemenge eingebracht wird. Die überschüssige Kältemenge geht bisher ungenutzt verloren. Da der flüssige Stickstoff mit beträchtlichem apparativem und vor allem energetischem Aufwand hergestellt wird, beeinträchtigt die ungenutzte Kältemenge die Wirtschaftlichkeit eines zweistufigen Kondensationsprozesses erheblich.In a two-stage condensation process, the H 2 -rich, CO-containing gas fraction obtained in the first condensation stage is further cooled against zuheizmende process streams to form a second CO-rich, H 2 -containing liquid fraction and a second H 2 -rich, CO-containing gas fraction, the subsequently separated in a second phase separator. The peak cold needed for the second condensation stage is generated in the prior art by the mixture of liquid nitrogen with a predominantly hydrogen gas fraction, including liquid nitrogen from the cryogenic process from the outside -. B. from a cryogenic air separation, in which the oxygen required for the POX is obtained - is supplied. In order to achieve a sufficiently low temperature at the second separator, a relatively large amount of liquid nitrogen must be supplied to the two-stage condensation process, with which a greater amount of refrigerant than is required to cover the cold balance of the process is introduced. The excess amount of cold is lost so far unused. Since the liquid nitrogen is produced with considerable equipment and above all energy expenditure, the unused amount of cold significantly affects the economy of a two-stage condensation process.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die es ermöglichen, mit geringeren Betriebskosten, als es nach dem Stand der Technik möglich ist, aus einem Synthesegas ein Wasserstoff- und ein Kohlenmonoxidprodukt zu erzeugen.Of the Invention is therefore the object of a method of the initially and a device for carrying out the method, which make it possible with lower operating costs than is possible in the prior art, from a synthesis gas, a hydrogen and a carbon monoxide product to create.

Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil (G-N2) des M-N2 aus gasförmig dem zweistufigen Kondensationsprozess von außen zugeführtem Stickstoff durch Abkühlung, Kondensation und, vorzugsweise, Unterkühlung gegen anzuwärmende Verfahrensströme innerhalb des zweistufigen Kondensationsprozesses erzeugt wird.This object is achieved procedurally according to the invention in that at least a part (GN 2 ) of the MN 2 from the two-stage condensation process externally supplied nitrogen by cooling, condensation and, preferably, subcooling against process streams to be heated within the two-stage condensates sationsprozesses is generated.

Der Erfindung liegt der Erfahrung zugrunde, dass gasförmiger Stickstoff im Vergleich zu flüssigem Stickstoff wesentlich kostengünstiger produziert werden kann. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden somit entsprechende Reduzierungen der Betriebs-, aber auch der Investitionskosten im Bereich des Luftzerlegers, erreicht.Of the Invention is based on the experience that gaseous nitrogen compared to liquid nitrogen much cheaper can be produced. By the application of the method according to the invention Thus, corresponding reductions in operating, but also the investment costs in the air separator.

Dient der zweistufige Kondensationsprozess beispielsweise zur Zerlegung von Synthesegas, das durch partielle Oxidation (POX) erzeugt wird, und wird der für die POX benötigte Sauerstoff in einem Luftzerleger durch die kryogene Zerlegung von Luft gewonnen, so wird der flüssige Stickstoff zweckmäßiger Weise von diesem Luftzerleger bezogen.serves the two-stage condensation process, for example, for decomposition of synthesis gas produced by partial oxidation (POX) and becomes the for the POX needed Oxygen in an air separator due to the cryogenic decomposition of Gained air, so does the liquid Nitrogen expedient manner sourced from this air separator.

Zeigt die Kältebilanz, dass im zweistufigen Kondensationsprozess nicht genügend G-N2 erzeugt werden kann, um die gewünschte Temperatur am Abscheider in der zweiten Kondensationsstufe zu erreichen, so sieht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die fehlende Stickstoffmenge (L-N2) flüssig von außen zugeführt wird. Das Mengenverhältnis von G-N2 zu L-N2 wird zweckmäßiger Weise so eingestellt, dass sowohl das Kohlenmonoxidprodukt mit der gewünschten Ausbeute als auch das Wasserstoffprodukt mit der geforderten Reinheit, jedoch ohne Kälteüberschuss erzeugt werden.If the cold balance shows that sufficient GN 2 can not be produced in the two-stage condensation process in order to achieve the desired temperature at the separator in the second condensation stage, an embodiment of the method according to the invention provides that the missing amount of nitrogen (LN 2 ) is supplied liquid from the outside becomes. The quantitative ratio of GN 2 to LN 2 is expediently adjusted so that both the carbon monoxide product with the desired yield and the hydrogen product with the required purity, but without a cold excess, are produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend, wird vorgeschlagen, dass G-N2 oder/und L-N2 von einem Luftzerleger bezogen werden, in dem Sauerstoff zur Erzeugung des Wasserstoff Kohlenmonoxid enthaltenden Einsatzgases (beispielsweise in einer POX) produziert wird. Vorzugsweise wird G-N2 mit mittlerem oder niedrigem Druckniveau aus dem Luftzerleger abgezogen, um den Gesamtenergiebedarf des Prozesses zu minimieren.Further developing the process according to the invention, it is proposed that GN 2 or / and LN 2 be obtained from an air fractioner in which oxygen is produced (for example in a POX) to produce the feed gas containing hydrogen carbon monoxide. Preferably, medium or low pressure level GN 2 is withdrawn from the air separator to minimize the overall energy requirements of the process.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines zweistufigen Kondensationsprozesses (Gaszerleger), in der ein vorwiegend aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) bestehendes Einsatzgas in ein Kohlenmonoxid- und ein Wasserstoffprodukt zerlegbar ist, wobei Spitzenkälte für die zweite Kondensationsstufe des Gaszerlegers durch die Mischung einer H2-reichen Fraktion mit flüssigem Stickstoff (M-N2) erzeugbar ist.The invention further relates to an apparatus for carrying out a two-stage condensation process (gas decomposer) in which a feed gas consisting predominantly of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) can be decomposed into a carbon monoxide and a hydrogen product, wherein peak cooling for the second condensation stage of the gas decomposer by the mixture of an H 2 -rich fraction with liquid nitrogen (MN 2 ) is generated.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gaszerleger eine Einrichtung zur Herstellung von zumindest eines Teils (G-N2) des M-N2 umfasst, in welcher gasförmig von außen zuführbarer Stickstoff durch Abkühlung gegen anzuwärmende Verfahrensströme kondensierbar und, vorzugsweise, unterkühlbar ist.On the device side, this object is achieved according to the invention in that the gas decomposer comprises a device for producing at least part (GN 2 ) of the MN 2 , in which nitrogen which can be supplied in gaseous form from the outside by cooling against process streams to be heated is condensable and, preferably, subcoolable.

Nach dem Stand der Technik weist ein Gaszerleger zumeist zwei in Serie geschaltete Wärmetauscher auf, wobei es sich bei den Wärmetauschern um Plattenwärmetauscher handelt und die kalte Seite des ersten Wärmetauschers wärmer ist als die warme Seite des zweiten Wärmetauschers. Zweckmäßiger Weise ist die warme Seite des ersten Wärmetauschers über eine Leitung mit einer Quelle für gasförmigen Stickstoff verbunden, über die Stickstoff gasförmig dem ersten Wärmetauscher zuführbar ist. In den Wärmetauschern erfolgt anschließend gegen anzuwärmende Verfahrensströme eine Abkühlung, Kondensation und gegebenenfalls eine Unterkühlung des Stickstoffs.To The prior art, a gas separator usually two in series switched heat exchanger on, where it is at the heat exchangers Plate heat exchanger act and the cold side of the first heat exchanger is warmer as the warm side of the second heat exchanger. Appropriate way is the warm side of the first heat exchanger over one Line with a source of gaseous nitrogen connected, over the nitrogen gaseous the first heat exchanger supplied is. In the heat exchangers takes place afterwards against warming process streams a cooling, condensation and optionally a supercooling of Nitrogen.

Für den Fall, dass innerhalb des Gaszerlegers nicht genügend Kälte zur Verfügung steht, um die gesamte Menge des benötigten M-N2 aus gasförmigem Stickstoff zu erzeugen, sieht eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass der Gaszerleger mit einer Einrichtung ausgerüstet ist, über die eine Teilmenge des M-N2 als flüssiger Stickstoff (L-N2) von außerhalb dem Gaszerleger zuführbar ist.In the event that not enough cold is available within the Gaszerlegers to produce the entire amount of the required MN 2 of gaseous nitrogen, provides an embodiment of the device according to the invention that the gas separator is equipped with a device on a subset of the MN 2 as liquid nitrogen (LN 2 ) from outside the gas separator can be fed.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der gasförmige Stickstoff zur Erzeugung von G-N2 oder/und L-N2 von einem Luftzerleger beziehbar sind, in dem Sauerstoff zur Erzeugung des Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Einsatzgases (beispielsweise in einer POX) produziert wird. Vorzugsweise besitzt dieser gasförmige Stickstoff aus dem Luftzerleger ein mittleres oder niedriges Druckniveau.A preferred embodiment of the device according to the invention provides that the gaseous nitrogen for the production of GN 2 or / and LN 2 are obtainable from an air separator, is produced in the oxygen for generating the feed gas containing hydrogen and carbon monoxide (for example in a POX). Preferably, this gaseous nitrogen from the air separator has a medium or low pressure level.

Durch die Substitution von flüssigem durch gasförmigen Stickstoff, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die Kosten für die Erzeugung von Spitzenkälte im zweistufigen Kondensationsprozess zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit dieses Trennverfahrens zu steigern.By the substitution of liquid by gaseous Nitrogen, possible it the method according to the invention, the price for the generation of peak cold in the two-stage condensation process and reduce the cost-effectiveness to increase this separation process.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, die sich beide auf die schematische Darstellung in der Figur beziehen.in the Below, the invention will be explained in more detail with reference to two embodiments, the both relate to the schematic representation in the figure.

Bei den Ausführungsbeispielen handelt es sich um Verfahren zur Erzeugung eines Wasserstoff- und eines Kohlenmonoxidproduktes aus einem Kohlenwasserstoffe enthaltenden Einsatz.at the embodiments These are processes for producing a hydrogen and hydrogen a carbon monoxide product from a hydrocarbon-containing Commitment.

Der Kohlenwasserstoffe enthaltende Einsatz 1 wird gemeinsam mit dem aus dem Luftzerleger LZ bezogenen Sauerstoffstrom 2 in den POX-Reaktor P eingeleitet und dort durch partielle Oxidation in ein vorwiegend Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltendes Syntheserohgas 3 umgesetzt. In der Gasreinigungseinrichtung R wird aus dem Syntheserohgas 3 durch die weitgehende Entfernung von unerwünschten Stoffen, wie Wasser und Kohlendioxid, ein vorwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes Einsatzgas 4 gewonnen, das anschließend der kryogenen Zerlegungseinheit Z zugeführt wird. Hier wird aus dem Einsatzgas 4 durch Abkühlung und Teilkondensation gegen anzuwärmende Verfahrensströme in den beiden Hauptwärmetauschern E1 und E2 ein erstes zweiphasiges Stoffgemisch 5 erzeugt, das im Phasentrenner D1 in eine erste H2-reiche, CO enthaltende Gasphase 6 und eine erste CO-reiche, H2 enthaltende Flüssigphase 7 aufgetrennt wird. Im Wärmetauscher E3 wird die erste H2-reiche, CO enthaltende Gasphase 6 weiter abgekühlt, wobei ein Teil des in ihr enthaltenen Kohlenmonoxids auskondensiert und ein zweites zweiphasiges Stoffgemisch 8 entsteht, welches im Phasentrenner D2 in eine zweite H2-reiche, CO enthaltende Gasphase 9 und eine zweite CO-reiche, H2 enthaltende Flüssigphase 10 getrennt wird. Die zweite CO-reiche, H2 enthaltende Flüssigphase 10 wird nach Anwärmung gegen abzukühlende Verfahrensströme im Wärmetauscher E3 über Leitung 11 weitergeführt, über das Drosselorgan a entspannt, gemeinsam mit der über das Drosselorgan b entspannten ersten CO-reichen, H2 enthaltenden Flüssigphase 7 über Leitung 12 zur H2-Strippkolonne T1 geleitet und dieser am Kopf aufgegeben. Die H2-Strippkolonne T1 dient zur Entfernung des in dem CO-reichen Stoffstrom 12 gelösten Wasserstoffs. Zur Beheizung der H2-Strippkolonne T1 dient ein Naturumlaufverdampfer (Reboiler), der im Wärmetauscher E2 integriert ist. Aus dem Sumpf der H2-Strippkolonne T1 wird ein Stoffstrom 13 in den Reboiler geleitet, dort teilverdampft und über Leitung 14 zurückgeführt. Die H2-reiche, CO enthaltende Kopffraktion 15 aus der H2-Strippkolonne T1 wird in den Wärmetauschern E2 und E1 angewärmt und als sog. Flash Gas 16 über die Gasreinigungseinrichtung R in den Prozess zurückgeführt. Handelt es sich bei der Gasreinigungseinrichtung R um eine Rectisolwäsche, so wird bevorzugt der dort installierte Recycleverdichter (nicht dargestellt) für die Rückführung verwendet.The hydrocarbon containing feed 1 is combined with the obtained from the air separator LZ oxygen flow 2 introduced into the POX reactor P and there by partial oxidation in a predominantly hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) containing synthesis gas 3 implemented. In the gas purifier R is from the synthesis gas 3 by the far distance undesirable substances such as water and carbon dioxide, a feed gas consisting predominantly of hydrogen and carbon monoxide 4 obtained, which is then supplied to the cryogenic separation unit Z. Here is the feed gas 4 by cooling and partial condensation against process streams to be heated in the two main heat exchangers E1 and E2 a first two-phase mixture 5 produced in the phase separator D1 in a first H 2 -rich, CO-containing gas phase 6 and a first CO-rich, H 2 -containing liquid phase 7 is separated. In the heat exchanger E3, the first H 2 -rich, CO-containing gas phase 6 further cooled, wherein a part of the carbon monoxide contained in it condenses out and a second two-phase mixture 8th is formed, which in the phase separator D2 in a second H 2 -rich, CO-containing gas phase 9 and a second CO-rich, H 2 -containing liquid phase 10 is disconnected. The second CO-rich, H 2 -containing liquid phase 10 is after warming against cooling process streams in the heat exchanger E3 via line 11 continued, via the throttle body a relaxed, together with the relaxed over the throttle body b first CO-rich, H 2 -containing liquid phase 7 via wire 12 passed to the H 2 -Strippkolonnen T1 and abandoned this at the top. The H 2 -Strippkolonne T1 serves to remove the in the CO-rich stream 12 dissolved hydrogen. To heat the H 2 -trip column T1 is a natural circulation evaporator (reboiler), which is integrated in the heat exchanger E2. From the bottom of the H 2 -Strippkolonne T1 is a stream 13 directed into the reboiler, there partially evaporated and via line 14 recycled. The H 2 -rich, CO-containing overhead fraction 15 from the H 2 -trip column T1 is warmed in the heat exchangers E2 and E1 and as so-called. Flash gas 16 returned to the process via the gas purifier R. If the gas purifier R is a Rectisol wash, the recycle compressor (not shown) installed there is preferably used for the recirculation.

Die Sumpffraktion aus der H2-Strippkolonne T1, ein vorwiegend Kohlenmonoxid und Stickstoff (N2) enthaltendes Stoffgemisch, wird über Leitung 17 abgezogen, über das Drosselorgan c entspannt und in die N2/CO-Trennkolonne T2 eingespeist. Die N2/CO-Trennkolonne T2 wird direkt über Strom 18 beheizt, bei dem es sich um Produktreinheit aufweisendes Kohlenmonoxid 19 handelt, das nach der Mitteldrucksektion V2 aus dem CO-Verdichter V abgezogenen, im Wärmetauscher E1 gegen anzuwärmende Verfahrensströme abgekühlt, anschließend über das Drosselorgan d entspannt und direkt in den Kolonnensumpf eingespeist wird.The bottom fraction from the H 2 -Strippkolonnen T1, a predominantly carbon monoxide and nitrogen (N 2 ) containing mixture, is via line 17 withdrawn, expanded via the throttle body c and fed to the N 2 / CO separation column T2. The N 2 / CO separation column T2 is directly via electricity 18 heated, which is product purity carbon monoxide 19 is, after the Mitteldrucksektion V2 withdrawn from the CO compressor V, cooled in the heat exchanger E1 against process streams to be heated, then expanded via the throttle body d and fed directly into the column bottom.

Die Produktreinheit aufweisende Kohlenmonoxidfraktion 27 aus dem Sumpf der N2/CO-Trennkolonne T2, wird in zwei Teilmengen 28 und 29 aufgeteilt, wobei die Teilmenge 28 über das Drosselorgan g entspannt und dem in die N2/CO-Trennkolonne T2 integrierten Kopfkondensator E5 zu dessen Kühlung zugeführt wird, während die Teilmenge 29, nach einer Entspannung über das Drosselorgan h, gemeinsam mit der im Kopfkühler E5 verdampften und vom Kopf der N2/CO-Trennkolonne T2 abgezogenen CO-Fraktion 30 über die Leitung 31 dem Wärmetauscher E2 zuströmt, aus dem es angewärmt über Leitung 32 abgezogen wird. Zur Feinregelung des Kältehaushalts des kryogenen Gaszerlegungsprozesses, wird eine geringe Teilmenge 33 von der CO-Fraktion 32 abgezweigt und im Bypass zum Wärmetauscher E1 geführt, wobei die Größe der Teilmenge 33 über das Regelorgan i eingestellt wird. Die verbleibende Teilmenge 34 der CO-Fraktion 32 wird im Wärmetauscher E1 angewärmt, über Leitung 35 weiter geführt und nach der Vereinigung mit der im Bypass geführten Teilmenge 33 über Leitung 36 als Zwischeneinspeisung am CO-Verdichter V aufgegeben.Product purity carbon monoxide fraction 27 from the bottom of the N 2 / CO separation column T2, is divided into two parts 28 and 29 split, with the subset 28 is expanded via the throttle body g and fed to the integrated into the N 2 / CO separation column T2 top condenser E5 for the cooling thereof, while the subset 29 , After a relaxation via the throttle body h, together with the vaporized in the head cooler E5 and withdrawn from the head of the N 2 / CO separation column T2 CO fraction 30 over the line 31 flows to the heat exchanger E2, from which it warmed via line 32 is deducted. For fine regulation of the refrigeration system of the cryogenic gas separation process, a small subset 33 from the CO Group 32 branched and passed in the bypass to the heat exchanger E1, wherein the size of the subset 33 is set via the control organ i. The remaining subset 34 the CO fraction 32 is heated in the heat exchanger E1, via line 35 continued and after the union with the bypassed subset 33 via wire 36 as an intermediate feed to the CO compressor V abandoned.

Ein Teil des flüssigen Kohlenmonoxids vom Kopf der N2/CO-Trennkolonne T2 wird über Leitung 20 abgezogen. Nach einer Entspannung auf Niederdruckniveau über das Drosselorgan e, liefert es die Spitzenkälte am Wärmetauscher E2, in welchem es anschließend verdampft wird. Über Leitung 21 wird es dem Wärmetauscher E1 zugeführt, dort angewärmt und über Leitung 22 der Saugseite der ersten Sektion V1 des CO-Verdichters V zugeleitet.A portion of the liquid carbon monoxide from the head of the N 2 / CO separation column T2 is via line 20 deducted. After a relaxation to low pressure level via the throttle body e, it provides the peak cold at the heat exchanger E2, in which it is then evaporated. Via wire 21 it is fed to the heat exchanger E1, warmed there and via line 22 the suction side of the first section V1 of the CO compressor V supplied.

Die Kopffraktion 23 aus der N2/CO-Trennkolonne T2, ein N2/CO-Gemisch, wird über das Drosselorgan f entspannt und in das Restgas geführt, das über die Leitungen 24 und 25 in die Wärmetauscher E1 und E2 geleitet und dort angewärmt wird, bevor es über Leitung 26 aus dem Prozess abgeführt wird.The head fraction 23 from the N 2 / CO separation column T2, a N 2 / CO mixture, is expanded via the throttle body f and passed into the residual gas via the lines 24 and 25 passed into the heat exchangers E1 and E2 and warmed up there, before it via line 26 is removed from the process.

Die beiden Produktqualität aufweisenden Kohlenmonoxidfraktionen 22 und 36 werden in den Verdichtersektionen V1-V4 auf Produktdruck verdichtet und an der Anlagengrenze als CO-Produkt 37 abgegeben.The two product quality carbon monoxide fractions 22 and 36 are compressed in the compressor sections V1-V4 to product pressure and at the plant boundary as CO product 37 issued.

Zur Erzeugung der im zweistufigen Kondensationsprozess benötigten Spitzenkälte und zum Ausgleich der Kältebilanz, dienen die beiden Stickstoffströme 38 und 39, wobei der eine Stickstoffstrom 38 flüssig und der andere Stickstoffstrom 39 gasförmig vom Luftzerleger LZ bezogen wird. Der gasförmige Stickstoffstrom 39, der auch zur Kälterückgewinnung dient, wird zunächst in den Wärmetauschern E1 und E2 abgekühlt und kondensiert und anschließend im Wärmtauscher E3, dem er über die Leitung 41 zugeführt wird, unterkühlt. Über Leitung 42 wird der unterkühlte Stickstoff aus dem Wärmetauscher E3 abgezogen und, nach Entspannung auf den Druck des Restgases über das Drosselorgan j, mit einer Teilmenge 43 der H2-Fraktion 9 aus dem Abscheider D2 und dem über das Drosselorgan k zugeführten flüssigen Stickstoffstrom 38 gemischt. Durch die Mischung von flüssigem Stickstoff und Wasserstoff wird erreicht, dass das N2/H2-Gemisch 44 mit einer Temperatur auf der kalten Seite in den Wärmetauscher E3 eingeleitet wird, die unterhalb des N2-Taupunktes (78K) liegt. Hierdurch kann der Abscheider D2 bei einer Temperatur betrieben werden, die es ermöglicht, im Abscheider D2 eine zweite H2-reiche, CO enthaltende Gasphase 9 mit hoher Reinheit (>95mol% H2) abzuscheiden. Die Hauptmenge 46 der zweiten H2-reichen, CO enthaltenden Gasphase 9 wird im Wärmetauscher E3 und anschließend in den beiden Wärmetauschern E2 und E1, denen sie über die Leitungen 47 und 48 zugeführt wird, angewärmt und als Wasserstoffprodukt 49 an der Anlagengrenze abgegeben. Das im Wärmetauscher E3 angewärmte N2/H2-Gemisch 50 wird gemeinsam mit der Kopffraktion 23 aus der N2/CO-Trennkolonne T2 in das Restgas 26 geführt.To generate the peak cooling required in the two-stage condensation process and to compensate for the cold balance, the two nitrogen streams are used 38 and 39 where the one nitrogen stream 38 liquid and the other nitrogen flow 39 is obtained in gaseous form from the air separator LZ. The gaseous nitrogen stream 39 , which also serves for cooling recovery, is first cooled in the heat exchangers E1 and E2 and condensed and then in the heat exchanger E3, which he over the line 41 is supplied, undercooled. Via wire 42 the supercooled nitrogen is withdrawn from the heat exchanger E3 and, after relaxation to the pressure of the residual gas via the throttle member j, with a partial amount 43 the H 2 fraction 9 from the separator D2 and the supplied via the throttle body k flüssi nitrogen flow 38 mixed. The mixture of liquid nitrogen and hydrogen ensures that the N 2 / H 2 mixture 44 is introduced at a temperature on the cold side in the heat exchanger E3, which is below the N 2 dew point (78K). In this way, the separator D2 can be operated at a temperature which allows, in the separator D2, a second H 2 -rich, CO-containing gas phase 9 with high purity (> 95mol% H 2 ) to be deposited. The main quantity 46 the second H 2 -rich, CO-containing gas phase 9 is in the heat exchanger E3 and then in the two heat exchangers E2 and E1, which they pass through the lines 47 and 48 is supplied, warmed and as a hydrogen product 49 delivered at the plant boundary. The heated in the heat exchanger E3 N 2 / H 2 mixture 50 will be together with the head fraction 23 from the N 2 / CO separation column T2 in the residual gas 26 guided.

Ein zweites Ausführungsbeispiel sieht vor, dass ein Teil des in den Wärmetauschern E1 und E2 kondensierten Stickstoffstromes 41 als Rücklauf für die H2-Strippkolonne T1 verwendet wird, um den CO-Gehalt in der H2-reichen Kopffraktion zu reduzieren. In dieser Konfiguration kann auf eine Rückführung der Kopffraktion 16 aus der H2-Strippkolonne T1 verzichtet werden. Stattdessen wird die Kopffraktion 15 in den Restgasstrom 24 abgegeben oder, falls eine besonders hohe H2-Ausbeute gefordert ist, nach einer Unterkühlung im Wärmetauscher E3 anstatt des Teilstromes 43 der H2-reichen Fraktion 9 aus dem Abscheider D2 mit den beiden flüssigen Stickstoffströmen 38 und 42 gemischt.A second embodiment provides that a part of the condensed in the heat exchangers E1 and E2 nitrogen flow 41 is used as reflux for the H 2 -Strippkolonnen T1 to reduce the CO content in the H 2 -rich overhead fraction. In this configuration can be due to a return of the top fraction 16 be dispensed with from the H2 stripping T1. Instead, the head fraction 15 in the residual gas stream 24 delivered or, if a particularly high H 2 yield is required, after a supercooling in the heat exchanger E3 instead of the partial stream 43 the H 2 -rich fraction 9 from the separator D2 with the two liquid nitrogen streams 38 and 42 mixed.

Claims (6)

Verfahren zur Gewinnung eines Kohlenmonoxid- (37) und eines Wasserstoffproduktes (16) durch kryogene Zerlegung eines vorwiegend aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) bestehenden Einsatzgases (1) in einem zweistufigen Kondensationsprozess, wobei Spitzenkälte für die zweite Kondensationsstufe durch die Mischung einer H2-reichen Fraktion (43) mit flüssigem Stickstoff (M-N2) (38, 42) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (G-N2) (42) des M-N2 aus gasförmig dem zweistufigen Kondensationsprozess von außen zugeführtem Stickstoff (39) durch Abkühlung, Kondensation und, vorzugsweise, Unterkühlung gegen anzuwärmende Verfahrensströme innerhalb des zweistufigen Kondensationsprozesses erzeugt wird.Process for obtaining a carbon monoxide ( 37 ) and a hydrogen product ( 16 ) by cryogenic decomposition of a feed gas consisting predominantly of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) ( 1 ) in a two-stage condensation process, wherein peak cooling for the second condensation stage is achieved by mixing an H 2 -rich fraction ( 43 ) with liquid nitrogen (MN 2 ) ( 38 . 42 ) is generated, characterized in that at least a part (GN 2 ) ( 42 ) of the MN 2 from gaseous nitrogen supplied from the outside to the two-stage condensation process ( 39 ) is produced by cooling, condensation and, preferably, subcooling against process streams to be heated within the two-stage condensation process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des M-N2 aus G-N2 besteht, während ein anderer Teil (L-N2) dem Kondensationsprozess flüssig von außen zugeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that a part of the MN 2 consists of GN 2 , while another part (LN 2 ) is supplied to the condensation process liquid from the outside. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass G-N2 oder/und L-N2 von einem Luftzerleger bezogen werden, in dem Sauerstoff zur Erzeugung des Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Einsatzgases produziert wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that GN 2 or / and LN 2 are obtained from an air separator, is produced in the oxygen for generating the hydrogen and carbon monoxide-containing feed gas. Vorrichtung zur Durchführung eines zweistufigen Kondensationsprozesses (Gaszerleger), in der ein vorwiegend aus Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) bestehendes Einsatzgas in ein Kohlenmonoxid- und ein Wasserstoffprodukt zerlegbar ist, wobei Spitzenkälte für die zweite Kondensationsstufe des Gaszerlegers durch die Mischung einer H2-reichen Fraktion mit flüssigem Stickstoff (M-N2) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaszerleger eine Einrichtung zur Herstellung von zumindest eines Teils (G-N2) des M-N2 umfasst, in welcher gasförmig von außen zuführbarer Stickstoff durch Abkühlung gegen anzuwärmende Verfahrensströme kondensierbar und, vorzugsweise, unterkühlbar ist.Apparatus for carrying out a two-stage condensation process (gas fractionator) in which a feed gas consisting predominantly of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) can be decomposed into a carbon monoxide and a hydrogen product, wherein peak cooling for the second condensation stage of the gas decomposer is achieved by mixing a H 2 -rich fraction with liquid nitrogen (MN 2 ) can be generated, characterized in that the gas separator comprises means for producing at least a part (GN 2 ) of the MN 2 , in which gaseous externally supplied nitrogen can be condensed by cooling against process streams to be heated and, preferably, is subcoolable. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaszerleger mit einer Einrichtung ausgerüstet ist, über die eine Teilmenge des M-N2 als flüssiger Stickstoff (L-N2) von außerhalb dem Gaszerleger zuführbar ist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the gas separator is equipped with a device via which a subset of the MN 2 as liquid nitrogen (LN 2 ) from outside the gas separator can be supplied. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass G-N2 oder/und L-N2 von einem Luftzerleger beziehbar sind, in dem Sauerstoff zur Erzeugung des Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Einsatzgases produziert wird.Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that GN 2 or / and LN 2 are obtainable from an air separator, is produced in the oxygen for generating the hydrogen and carbon monoxide-containing feed gas.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015160A1 (en) 2014-10-14 2016-04-14 Linde Aktiengesellschaft Process and apparatus for recovering carbon monoxide and hydrogen from synthesis gas
WO2019115966A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for the cryogenic separation of a synthesis gas containing a nitrogen separation step
WO2023139259A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Topsoe A/S Effective use of cryogenic separation section in syngas manufacture

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103438666B (en) * 2013-08-21 2015-05-20 张周卫 Multi-strand winding pipe type main back heating and heat exchange device for low-temperature liquid nitrogen
FR3018599B1 (en) * 2014-03-17 2019-06-28 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude METHOD AND APPARATUS FOR CRYOGENIC SEPARATION OF A SYNTHESIS GAS CONTAINING CARBON MONOXIDE, METHANE AND HYDROGEN
CN110044133B (en) * 2019-05-17 2024-03-22 成都赛普瑞兴科技有限公司 Apparatus and method for separating and purifying carbon monoxide

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1515926A (en) * 1966-09-30 1968-03-08 Air Liquide Process for the production of oxygen and pure nitrogen under high pressure from air for the manufacture and purification at low temperature of a mixture of hydrogen and nitrogen
IN160585B (en) * 1983-02-14 1987-07-18 Exxon Research Engineering Co
DE3802552A1 (en) * 1988-01-28 1989-08-10 Linde Ag PROCESS FOR CLEANING A GAS MIXTURE
GB9802231D0 (en) * 1998-02-02 1998-04-01 Air Prod & Chem Separation of carbon monoxide from nitrogen-contaminated gaseous mixtures also containing hydrogen
EP1215458B1 (en) * 2000-12-18 2005-02-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for the separation of carbon monoxide and hydrogen from a gaseous mixture thereof
DE10226209B4 (en) * 2002-06-13 2008-04-03 Lurgi Ag Plant and process for the production and decomposition of synthesis gases from natural gas
DE10226210A1 (en) * 2002-06-13 2004-01-08 Lurgi Ag Plant part for the disassembly and cleaning of synthesis gas
DE102005046790A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-05 Linde Ag Method for cleaning of gas mixture, involves obtaining part of washing column of supplied nitrogen liquid and deep-frozen from a cryogenic air decomposer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015160A1 (en) 2014-10-14 2016-04-14 Linde Aktiengesellschaft Process and apparatus for recovering carbon monoxide and hydrogen from synthesis gas
WO2019115966A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for the cryogenic separation of a synthesis gas containing a nitrogen separation step
FR3075067A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude METHOD AND APPARATUS FOR CRYOGENIC SEPARATION OF A SYNTHESIS GAS CONTAINING A NITROGEN SEPARATION STEP
WO2023139259A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Topsoe A/S Effective use of cryogenic separation section in syngas manufacture

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