DE102016013753A1 - Process and apparatus for synthesis gas separation by acid gas scrubbing and cryogenic separation process - Google Patents

Process and apparatus for synthesis gas separation by acid gas scrubbing and cryogenic separation process Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Zerlegung eines Syntheserohgases (4), von dem dabei Kohlendioxid und Schwefelkomponenten in einer Sauergaswäsche (M) abgetrennt werden, um ein weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes, Methan enthaltendes Synthesegas (6) zu gewinnen, aus dem anschließend in einem kryogenen Trennprozess (T) ein Kohlenmonoxidprodukt (9) erhalten wird, wobei in der Sauergaswäsche (M) ein Strippgas (14) auf einem ersten Druckniveau eingesetzt wird, das von einer Stickstoffquelle (L) mit einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Druckniveau zur Verfügung gestellt wird. Kennzeichnend hierbei ist, dass von der Stickstoffquelle (L) bereitgestelltes Gas (12) im kryogenen Trennprozess (T) als Kältemittel (13) eingesetzt und dabei bis auf das erste Druckniveau entspannt wird, um nachfolgend der Sauergaswäsche als Strippgas (14) zugeführt zu werden.The invention relates to a method and a device for decomposing a syngas (4) from which carbon dioxide and sulfur components in an acid gas scrubbing (M) are separated in order to obtain a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas (6), from then in a cryogenic separation process (T) a carbon monoxide product (9) is obtained, wherein in the sour gas scrubbing (M) a stripping gas (14) is used at a first pressure level of a nitrogen source (L) with a second, above the first lying pressure level is provided. It is characteristic here that gas (12) provided by the nitrogen source (L) is used as the refrigerant (13) in the cryogenic separation process (T) and is thereby expanded to the first pressure level in order subsequently to be supplied to the sour gas scrubbing as stripping gas (14) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung eines Syntheserohgases, von dem dabei Kohlendioxid und Schwefelkomponenten in einer Sauergaswäsche abgetrennt werden, um ein weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes, Methan enthaltendes Synthesegas zu gewinnen, aus dem anschließend in einem kryogenen Trennprozess ein Kohlenmonoxidprodukt erhalten wird, wobei in der Sauergaswäsche ein Strippgas auf einem ersten Druckniveau eingesetzt wird, das von einer Stickstoffquelle mit einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Druckniveau zur Verfügung gestellt wird.The invention relates to a process for the decomposition of a syngas, from which carbon dioxide and sulfur components are separated in an acid gas scrubbing to obtain a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas from which subsequently in a cryogenic separation process, a carbon monoxide product is obtained in the sour gas scrubbing a stripping gas is used at a first pressure level provided by a nitrogen source at a second pressure level above the first level.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.

In der vorliegenden Anmeldung werden zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe „Druckniveau“ und „Temperaturniveau“ verwendet, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass Parameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinen exakten Wert besitzen müssen. Vielmehr bewegen sie sich um einen Mittelwert. Entsprechende Niveaus liegen in disjunkten Bereichen.In the present application, the terms "pressure level" and "temperature level" are used to characterize pressures and temperatures, which is intended to express that parameters for carrying out the method according to the invention need not have an exact value. Rather, they move around an average. Corresponding levels are in disjoint areas.

Verfahren und Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art werden etwa bei der Herstellung von Monoethylenglykol aus Kohle eingesetzt. Hierbei wird die Kohle unter Zuführung von Sauerstoff durch Partielle Oxidation in ein Syntheserohgas umgesetzt, das neben den Hauptkomponenten Wasserstoff und Kohlenmonoxid auch Sauergase, insbesondere Kohlendioxid und Schwefelkomponenten, sowie Wasser und Methan enthält. Nach Kühlung und Trocknung wird das Syntheserohgas einer Sauergaswäsche zugeführt, in der die Sauergase mit Hilfe eines Methanol-Waschmittels abgetrennt werden, wobei ein weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes, Methan enthaltendes Synthesegas sowie ein mit den abgetrennten Sauergasen beladenes Waschmittel erhalten werden. Um wieder bei der Sauergasabtrennung eingesetzt zu werden, wird das beladene Waschmittel regeneriert, wobei Sauergase gewöhnlich bei einem Druck zwischen 1,5 und 3bar(a) durch als Strippgas eingesetzten Stickstoff ausgetrieben werden.Methods and devices of the generic type are used approximately in the production of monoethylene glycol from coal. Here, the coal is reacted with the supply of oxygen by partial oxidation in a synthesis gas, which contains not only the main components of hydrogen and carbon monoxide and acid gases, especially carbon dioxide and sulfur components, and water and methane. After cooling and drying, the synthesis gas is fed to an acid gas scrubber in which the acid gases are separated by means of a methanol detergent, wherein a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas and a laden with the separated acid gases detergent are obtained. To be used again in the sour gas separation, the loaded detergent is regenerated, wherein acid gases are usually expelled at a pressure between 1.5 and 3bar (a) by nitrogen used as stripping gas.

Zur Vermeidung von Ausfrierungen werden Spuren von Sauergasen und Waschmittelreste in einem Temperaturwechseladsorber aus dem Synthesegas entfernt, ehe es in einem kryogenen Kondensationsprozess in ein Kohlenmonoxidprodukt sowie Rohwasserstoff zerlegt wird. Der Rohwasserstoff wird normalerweise zur Regenerierung des Temperaturwechseladsorbers eingesetzt, bevor er durch Druckwechseladsorption zu einem Wasserstoffprodukt aufgereinigt und anschließend gemeinsam mit dem Kohlenmonoxidprodukt zu Monoethylenglykol umgesetzt wird.In order to avoid freezing, traces of acid gases and detergent residues are removed from the synthesis gas in a temperature change adsorber before it is decomposed into a carbon monoxide product and hydrogen sulfide in a cryogenic condensation process. The raw hydrogen is normally used for regeneration of the temperature change adsorber before it is purified by pressure swing adsorption to a hydrogen product and then reacted together with the carbon monoxide product to monoethylene glycol.

Der für die Kohlevergasung benötigte Sauerstoff wird durch einen kryogenen Luftzerleger geliefert, der gleichzeitig auch Stickstoff als Strippgas für die Sauergaswäsche zur Verfügung stellt. Typischerweise fällt der Stickstoff im Luftzerleger gasförmig mit einem Druck zwischen 4 und 6bar(a) an, und muss daher vor seinem Einsatz in der Sauergaswäsche entspannt werden. Zur Entspannung wird der Stickstoff über ein Drosselorgan geführt, wobei Druckenergie weitgehend ohne wirtschaftlichen Nutzen verloren geht.The oxygen needed for coal gasification is supplied by a cryogenic air separator, which also provides nitrogen as a stripping gas for sour gas scrubbing. Typically, the nitrogen in the air fractionator gasses at a pressure of between 4 and 6 bar (a), and therefore must be depressurized prior to its use in sour gas scrubbing. To relax the nitrogen is passed through a throttle body, with pressure energy is lost largely without economic benefits.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art anzugeben, durch die es möglich ist, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.Object of the present invention is therefore to provide methods and apparatus of the type described above, by which it is possible to overcome the disadvantages of the prior art.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von der Stickstoffquelle bereitgestelltes Gas im kryogenen Trennprozess als Kältemittel eingesetzt und dabei bis auf das erste Druckniveau entspannt wird, um nachfolgend der Sauergaswäsche als Strippgas zugeführt zu werden.According to the invention, the stated object is achieved in that the gas provided by the nitrogen source is used as the refrigerant in the cryogenic separation process and is thereby expanded to the first pressure level in order subsequently to be supplied to the sour gas scrubbing as stripping gas.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, den als Strippgas vorgesehenen Stickstoff als Kältemittel im kryogenen Teil zu nutzen und zumindest einen Teil der für den Betrieb des kryogenen Trennprozesses benötigten Energie aus der nach dem Stand der Technik ungenutzten Druckenergie des als Strippgas vorgesehenen Gases aus der Stickstoffquelle zu decken und auf diese Weise wirtschaftlich zu verwerten. Bei seiner Verwendung als Kältemittel wird die chemische Zusammensetzung des aus der Stickstoffquelle zugeführten Gases nicht verändert, so dass es keiner weiteren Behandlung bedarf, um als Strippgas in der Sauergaswäsche eingesetzt werden zu können.By means of the method according to the invention, it is possible to use the nitrogen provided as stripping gas as refrigerant in the cryogenic part and at least part of the energy required for the operation of the cryogenic separation process from the pressure energy of the nitrogen gas source provided as stripping gas which is not used in the prior art to be used and economically exploited in this way. When used as a refrigerant, the chemical composition of the gas supplied from the nitrogen source is not changed, so that it requires no further treatment in order to be used as a stripping gas in the sour gas scrubbing.

Das Druckniveau des Kohlenmonoxidprodukts bestimmt die Mindesthöhe des Druckniveaus, mit dem das aus der Stickstoffquelle zugeführte Gas dem kryogenen Trennprozess als Kältemittel zugeführt werden muss. Insbesondere dann, wenn das zweite Druckniveau diese Mindesthöhe nicht erreicht, wird vorgeschlagen, das aus der Stickstoffquelle zugeführte Gas vor seiner Einleitung in den kryogenen Trennprozess vom zweiten auf ein drittes Druckniveau zu verdichten, das größer oder gleich der Mindesthöhe ist.The pressure level of the carbon monoxide product determines the minimum level of the pressure level at which the gas supplied from the nitrogen source must be supplied to the cryogenic separation process as a refrigerant. In particular, when the second pressure level does not reach this minimum level, it is proposed to compress the gas supplied from the nitrogen source from the second to a third pressure level which is greater than or equal to the minimum level before it is introduced into the cryogenic separation process.

Die Menge des aus der Stickstoffquelle zugeführten, im kryogenen Trennprozess als Kältemittel eingesetzten Gases ist vorzugsweise gleich der in der Sauergaswäsche benötigten Strippgasmenge und wird nach der Entspannung auf das erste Druckniveau vollständig der Sauergaswäsche zugeführt. Es soll allerdings nicht ausgeschlossen sein, Gas aus der Stickstoffquelle in einer Menge im kryogenen Trennprozess als Kältemittel zu verwenden, die größer oder kleiner als die erforderliche Strippgasmenge ist.The amount of gas supplied from the nitrogen source and used as a refrigerant in the cryogenic separation process is preferably the same required in the sour gas scrubbing Strippgasmenge and is completely fed to the relaxation after the first pressure level of sour gas scrubbing. However, it should not be ruled out to use gas from the nitrogen source in an amount in the cryogenic separation process as the refrigerant, which is larger or smaller than the required Strippgasmenge.

Falls Stickstoff vor seinem Einsatz im kryogenen Trennprozess vom zweiten auf ein drittes Druckniveau verdichtet wird und die Menge des als Kältemittel eingesetzten Stickstoffs die als Strippgas auf dem ersten Druckniveau weitergeführte Gasmenge übersteigt, wird vorgeschlagen, die überschüssige Gasmenge bei ihrer Verwendung als Kältemittel im kryogenen Trennprozess lediglich bis auf das zweite Druckniveau zu entspannen und nach Verdichtung auf das dritte Druckniveau wieder als Kältemittel in den Kondensationsprozess zurückzuführen.If nitrogen is compressed from the second to a third pressure level before it is used in the cryogenic separation process and the amount of nitrogen used as refrigerant exceeds the gas quantity continued as stripping gas at the first pressure level, it is proposed that the excess amount of gas in their use as cryogen in the cryogenic separation process only to relax to the second pressure level and return to the third pressure level after compression as refrigerant in the condensation process.

Kann dagegen aus dem kryogenen Trennprozess der Strippgasbedarf der Sauergaswäsche nur zu einem Teil gedeckt werden, wird der fehlende Teil zweckmäßigerweise direkt aus der Stickstoffquelle zugeführt, wobei die Entspannung des Stickstoffs vom zweiten auf das erste Druckniveau über ein Drosselorgan erfolgt. If, on the other hand, only a portion of the stripping gas requirement of the sour gas scrubbing can be covered from the cryogenic separation process, the missing part is expediently supplied directly from the nitrogen source, with the nitrogen being expanded from the second to the first pressure level via a throttle element.

Reicht die über das aus der Stickstoffquelle als Kältemittel zugeführte Gas erzeugbare Kälte für den Betrieb des kryogenen Trennprozesses nicht aus, kann zusätzlich flüssiger Stickstoff als Kältemittel eingesetzt werden.If the cold that can be generated via the gas supplied from the nitrogen source as the refrigerant for the operation of the cryogenic separation process is insufficient, liquid nitrogen can additionally be used as the refrigerant.

Mit besonderem Vorzug wird das erfindungsgemäße Verfahren dann eingesetzt, wenn es sich bei dem kryogenen Trennprozess um einen Kondensationsprozess handelt.With particular preference, the method according to the invention is used when the cryogenic separation process is a condensation process.

Der Kondensationsprozess ist seit vielen Jahren Stand der Technik und der Fachwelt bekannt. Er wird vorzugsweise zur Zerlegung von Synthesegasen verwendet, die durch Partielle Oxidation gewonnen werden und daher einen hohen Kohlenmonoxid- und einen niedrigen Methangehalt aufweisen. Das Synthesegas wird hierbei durch Abkühlung partiell kondensiert, um eine weitgehend aus Kohlenmonoxid und Methan bestehende, Wasserstoff enthaltende erste Flüssigphase zu gewinnen, aus der in einer H2-Strippkolonne durch die Abtrennung von Wasserstoff eine zweite Flüssigphase erzeugt wird, aus welcher in einer CO/CH4-Trennkolonne eine kohlenmonoxidreiche Gasphase mit einer Reinheit, die ihre Abgabe als Kohlenmonoxidprodukt erlaubt, sowie ein weitgehend aus Methan und Kohlenmonoxid bestehendes Sumpfprodukt erhalten werden. Unter der Voraussetzung einer genügend tiefen Abkühlung des zu zerlegenden Synthesegases ermöglicht es der Kondensationsprozess, ein Kohlenmonoxidprodukt mit einer Ausbeute von mehr als 85% zu erzeugen, das einen Methangehalt von weniger als 100vppm aufweist und das daher ohne einen weiteren Reinigungsschritt beispielsweise zur Erzeugung von Monoethylenglykol eingesetzt werden kann.The condensation process has been state of the art and known to experts for many years. It is preferably used for the decomposition of synthesis gases obtained by partial oxidation and therefore having a high carbon monoxide and a low methane content. The synthesis gas is in this case partially condensed by cooling in order to obtain a largely consisting of carbon monoxide and methane, hydrogen-containing first liquid phase, from which in a H 2 -Strippkolonne by the separation of hydrogen, a second liquid phase is generated from which in a CO / CH 4 separation column a carbon monoxide-rich gas phase having a purity that allows their release as a carbon monoxide product, as well as a largely consisting of methane and carbon monoxide bottom product. Provided a sufficiently deep cooling of the synthesis gas to be separated, the condensation process makes it possible to produce a carbon monoxide product with a yield of more than 85%, which has a methane content of less than 100 vppm and therefore used without further purification step, for example for the production of monoethylene glycol can be.

Um insbesondere die für den kryogenen Trennprozess benötigte Spitzenkälte zur Verfügung zu stellen und zur Generierung eines Rücklaufs am Kopf der CO/CH4-Kolonne wird nach dem Stand der Technik ein über einen Kreislaufverdichter angetriebener Kühlkreislauf eingesetzt, in dem entweder von außerhalb zugeführter Stickstoff oder intern erzeugtes Kohlenmonoxid als Kältemittel zirkulieren.In order to provide in particular the peak cooling required for the cryogenic separation process and to generate a reflux at the top of the CO / CH 4 column, a refrigeration cycle driven by a cycle compressor is used in the prior art in which either externally supplied nitrogen or internally circulate generated carbon monoxide as a refrigerant.

Beide Kältekreisläufe werden über mehrstufige Verdichter angetrieben. Während in einem Stickstoffkreislauf ein zweistufiger, vergleichsweise kostengünstiger Verdichter eingesetzt werden kann, fallen für einen Kohlenmonoxidverdichter erheblich höhere Kosten an. Der Grund hierfür liegt zum einen daran, dass ein Kohlenmonoxidverdichter wenigstens mit drei Verdichterstufen ausgeführt sein muss, um eine thermische Zersetzung von Kohlenmonoxid und daraus resultierende Rußablagerungen zu vermeiden. Zum anderen muss er explosionsgeschützt sein und in einem besonders gesicherten Bereich betrieben werden, um zu verhindern, dass austretendes Kohlenmonoxid zu Schäden bei Menschen und Anlagen führt. Die Kosten für den Verdichter eines Kohlenmonoxidkreislaufs liegen daher um bis zu 50% über denen für einen Verdichter, der geeignet ist, einen entsprechenden Stickstoffkreislauf anzutreiben.Both refrigeration circuits are driven by multi-stage compressors. While a two-stage, relatively low-cost compressor can be used in a nitrogen cycle, a carbon monoxide compressor incurs significantly higher costs. The reason for this is, on the one hand, that a carbon monoxide compressor must be designed with at least three compressor stages in order to avoid thermal decomposition of carbon monoxide and resulting soot deposits. On the other hand, it must be explosion-proof and be operated in a particularly secure area in order to prevent escaping carbon monoxide from causing damage to people and equipment. The costs for the compressor of a carbon monoxide cycle are therefore up to 50% higher than those for a compressor which is suitable for driving a corresponding nitrogen cycle.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Kältekreislauf des Kondensationsprozesses mit einem einfacheren, kostengünstigeren Verdichter und geringeren Betriebskosten als im Stand der Technik zu betreiben, da das Gas aus der Stickstoffquelle bereits mit einem höheren Druck zugeführt wird und daher weniger hoch verdichtet werden muss. Neben der Höhe des Drucks des aus der Stickstoffquelle zugeführten Gases wird die Auslegung des Verdichters von der Höhe des dritten Druckniveaus beeinflusst, die maßgeblich von der Verfahrensführung innerhalb des Kondensationsprozesses abhängt. Als diesbezüglich besonders günstig wurde ein Kondensationsprozess der oben angegebene Art identifiziert, bei dem die CO/CH4-Trennkolonne durch als Kältemittel eingesetzten Stickstoff sowie zumindest einen Teil des zu zerlegenden Synthesegases beheizt wird, wobei die zweite Flüssigphase in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teilstrom aufgeteilt wird, von denen der erste gegen den bei der Beheizung der CO/CH4-Trennkolonne abgekühlten, kondensierenden Stickstoff und der zweite gegen partiell kondensierendes Synthesegas verdampft und die dabei gebildeten Dampfphasen der CO/CH4-Trennkolonne als Zwischenheizung zugeführt werden, während der dritte Teilstrom der CO/CH4-Trennkolonne als Zwischenrücklauf aufgegeben wird.The inventive method allows to operate the refrigeration cycle of the condensation process with a simpler, cheaper compressor and lower operating costs than in the prior art, since the gas from the nitrogen source is already supplied with a higher pressure and therefore must be less highly compressed. In addition to the level of the pressure of the gas supplied from the nitrogen source, the design of the compressor is influenced by the level of the third pressure level, which is significantly dependent on the process management within the condensation process. As in this regard, a condensation process of the type indicated above has been identified, in which the CO / CH 4 separation column is heated by nitrogen used as a refrigerant and at least a portion of the synthesis gas to be separated, the second liquid phase into a first, a second and a divided third partial stream, of which the first evaporated against the cooled in the heating of the CO / CH 4 separation column, condensing nitrogen and the second against partially condensing synthesis gas and the vapor phases thereby formed the CO / CH 4 separation column are fed as an intermediate heating, while the third sub-stream of CO / CH 4 separation column is abandoned as an intermediate reflux.

Die Kohlenmonoxidausbeute des Kondensationsprozesses hängt im Wesentlichen vom erreichbaren Temperaturniveau der Spitzenkälte ab, das durch das erste Druckniveau bestimmt wird. Da Stickstoff als Kältemittel verwendet wird, reicht bereits ein zwischen 2 und 3 bar(a) liegendes erstes Druckniveau aus, um eine vergleichbare Ausbeute zu erzielen wie mit einem erheblich kostenintensiveren Kohlenmonoxid-Kühlkreislauf.The carbon monoxide yield of the condensation process depends essentially on the achievable temperature level of the peak cooling, which is determined by the first pressure level. Since nitrogen is used as the refrigerant, even between 2 and 3 bar (a) lying first pressure level is sufficient to achieve a comparable yield as with a much more expensive carbon monoxide cooling circuit.

In einem derartigen Kondensationsprozess wird der als Kältemittel eingesetzte Stickstoff bevorzugt um weniger als 13bar und besonders bevorzugt um weniger als 10bar entspannt, um das erste Druckniveau zu erreichen.In such a condensation process, the nitrogen used as the refrigerant is preferably depressurized by less than 13 bar, and more preferably by less than 10 bar, to reach the first pressure level.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Zerlegung eines Syntheserohgases, mit einer Sauergaswäsche zur Gewinnung eines weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehenden, Methan enthaltenden Synthesegases durch Abtrennung von Kohlendioxid und Schwefelkomponenten aus dem Syntheserohgas und unter Einsatz eines Strippgases auf einem ersten Druckniveau, einem kryogenen Gaszerleger, in dem aus dem Synthesegas ein Kohlenmonoxidprodukt erhalten werden kann, sowie einer Stickstoffquelle, aus der Strippgas auf einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Druckniveaus entnehmbar ist.Furthermore, the invention relates to a device for decomposing a syngas, with an acid gas scrubbing to obtain a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas by separating carbon dioxide and sulfur components from the synthesis gas and using a stripping gas at a first pressure level, a cryogenic gas separator, in which a carbon monoxide product can be obtained from the synthesis gas, and a nitrogen source from which stripping gas can be removed at a second, above the first lying pressure level.

Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der kryogene Gaszerleger mit der Sauergaswäsche und der Stickstoffquelle derart verbunden ist, dass ihm Gas aus der Stickstoffquelle zugeführt werden kann, um es bei als Kältemittel zu nutzen und nachfolgend auf das erste Druckniveau entspannt in die Sauergaswäsche als Strippgas abgeben zu können.On the device side, this object is achieved according to the invention in that the cryogenic gas separator is connected to the sour gas scrubber and the nitrogen source in such a way that it can be supplied with gas from the nitrogen source in order to use it as refrigerant and subsequently to the first pressure level in the sour gas scrubber to be able to deliver as stripping gas.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen mit der Stickstoffquelle und dem kryogenen Gaszerleger verbundenen Verdichter, über den als Kältemittel aus der Stickstoffquelle entnommenes Gas vor seiner Einleitung in den kryogen Gaszerleger auf ein drittes Druckniveau verdichtet wird.In a preferred embodiment, the device according to the invention comprises a compressor connected to the nitrogen source and the cryogenic gas separator, via which gas taken from the nitrogen source as refrigerant is compressed to a third pressure level before being introduced into the cryogenic gas separator.

Besonders bevorzugt ist der kryogene Gaszerleger zur Durchführung eines Kondensationsprozesses ausgelegt, wozu er wenigstens einen Wärmetauscher zur Abkühlung und partiellen Kondensation des Synthesegases, einen Abscheider, in dem eine erste Flüssigphase aus dem partiell kondensierten Synthesegas abgetrennt werden kann, eine H2-Strippkolonne, in der aus der ersten Flüssigphase durch Abtrennung von Wasserstoff eine zweite Flüssigphase erzeugt werden kann, sowie eine CO/CH4-Trennkolonne umfasst, die mit einem Reboiler in Verbindung steht, der Teil eines Kühlkreislaufs ist und über den im Kühlkreislauf geführtem Stickstoff sowie einem Teil des zu zerlegenden Synthesegases Wärme entzogen und der CO/CH4-Trennkolonne zu deren Beheizung zugeführt werden kann, um aus der zweiten Flüssigphase eine kohlenmonoxidreiche Gasphase mit einer Reinheit, die ihre Abgabe als Kohlenmonoxidprodukt erlaubt, sowie ein weitgehend aus Methan und Kohlenmonoxid bestehendes Sumpfprodukt zu erhalten, wobei die zweite Flüssigphase in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teilstrom aufgeteilt werden kann, von denen der erste gegen den bei der Beheizung der CO/CH4-Trennkolonne abgekühlten, kondensierenden Stickstoff und der zweite gegen partiell kondensierendes Synthesegas verdampfbar und die dabei gebildeten Dampfphasen der CO/CH4-Trennkolonne als Zwischenheizung zuführbar sind, während der dritte Teilstrom der CO/CH4-Trennkolonne als Zwischenrücklauf aufgegeben werden kann.The cryogenic gas separator is particularly preferably designed for carrying out a condensation process, for which purpose it comprises at least one heat exchanger for cooling and partial condensation of the synthesis gas, a separator in which a first liquid phase can be separated from the partially condensed synthesis gas, an H 2 -stripping column in which from the first liquid phase by separation of hydrogen, a second liquid phase can be generated, and a CO / CH 4 separating column, which is connected to a reboiler, which is part of a cooling circuit and via the guided in the cooling circuit nitrogen and a part of heat dissipated synthesis gas and the CO / CH 4 separation column can be supplied to the heating thereof, from the second liquid phase a carbon monoxide-rich gas phase with a purity that allows their release as carbon monoxide product, as well as a substantially consisting of methane and carbon monoxide bottom product erha wherein the second liquid phase can be divided into a first, a second and a third partial stream, of which the first evaporates against the condensed nitrogen cooled in the heating of the CO / CH 4 separation column and the second against partially condensing synthesis gas and the thereby formed vapor phases of the CO / CH 4 separation column can be fed as an intermediate heating, while the third partial stream of the CO / CH 4 separation column can be abandoned as an intermediate reflux.

Zur Versorgung des besonders bevorzugten kryogenen Gaszerlegers braucht das aus der Stickstoffquelle entnommene und als Kältemittel eingesetzte Gas nur auf ein vergleichsweise niedriges, nicht mehr als 13bar über dem ersten liegendes drittes Druckniveau verdichtet zu werden, so dass die Verdichtung bereits durch den Einsatz eines einstufigen Verdichters erreicht werden kann, falls das zweite Druckniveau um wenigstens 2bar über dem ersten Druckniveau liegt.To supply the particularly preferred cryogenic Gaszerlegers needs to be compressed from the nitrogen source and used as a refrigerant gas only to a comparatively low, not more than 13bar above the first lying third pressure level, so that the compression already achieved by the use of a single-stage compressor can be, if the second pressure level is at least 2bar above the first pressure level.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Stickstoffquelle um einen kryogenen Luftzerleger, der Stickstoff gasförmig mit einem Druck zwischen 4 und 6bar(a) zur Verfügung stellen kann.Preferably, the nitrogen source is a cryogenic air fractionator which can provide nitrogen in gaseous form at a pressure between 4 and 6 bar (a).

Weiterhin bevorzugt ist die Sauergaswäsche als Methanolwäsche ausgeführt, in der Stickstoff auf einem Druckniveau zwischen 1,5 und 3bar(a) als Strippgas bei der Waschmittelregenerierung einsetzbar ist.Furthermore, the acid gas scrubbing is preferably carried out as methanol scrubbing, in which nitrogen can be used at a pressure level between 1.5 and 3 bar (a) as stripping gas in the detergent regeneration.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand zweier in den 1 und 2 schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

  • Die 1 zeigt die Erzeugung von Monoethylenglykol, bei dem ein Syntheserohgas auf erfindungsgemäße Art zerlegt wird.
  • Die 2 zeigt eine kryogene, nach dem Kondensationsprozess betriebene Trenneinrichtung, die vorteilhaft bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann.
In the following, the invention with reference to two in the 1 and 2 schematically illustrated embodiments will be explained in more detail.
  • The 1 shows the production of monoethylene glycol, in which a synthesis gas is decomposed in the manner according to the invention.
  • The 2 shows a cryogenic, operated after the condensation process separator, which can be advantageously used in carrying out the method according to the invention.

In 1 wird über Leitung 1 ein kohlenstoffhaltiger Einsatz wie beispielsweise Kohle oder Schweröl dem Reaktor R zugeführt und dort mit Sauerstoff 2 aus dem kryogenen Luftzerleger L durch Partielle Oxidation zu einem Syntheserohgas umgesetzt, das nach Abtrennung von Ruß über Leitung 3 in den Synthesegaskühler K gelangt. Abgekühlt und getrocknet wird das Syntheserohgas 4 der Sauergaswäsche M zugeführt, in der Kohlendioxid und andere Sauergase mit Hilfe eines Methanol-Waschmittels abgetrennt werden, wobei ein weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes, Methan enthaltendes Synthesegas 5 sowie ein mit den abgetrennten Sauergasen beladenes Waschmittel erhalten werden. Um Ausfrierungen im nachfolgenden Prozessschritt zu vermeiden, werden verbliebene Spuren von Sauergasen und Waschmittelreste aus dem Synthesegas 5 im Temperaturwechseladsorber A abgetrennt, bevor es über Leitung 6 der kryogenen, vorzugsweise als Kondensationsprozess betriebenen Trenneinrichtung T zugeführt wird. In der kryogenen Trenneinrichtung T erhaltener Rohwasserstoff 7 wird zunächst als Regeneriergas im Temperaturwechseladsorber A eingesetzt und anschließend im Druckwechseladsorber D zu einem Wasserstoffprodukt 8 gereinigt, das gemeinsam mit dem ebenfalls in der kryogenen Trenneinrichtung T gewonnenen Kohlenmonoxidprodukt 9 in der Synthese G zu Monoethylenglykol 10 umgesetzt wird. Neben dem für die Partielle Oxidation benötigten Sauerstoff 2 liefert der kryogene Luftzerleger L Flüssigstickstoff 11 zur Deckung des Kältebedarfs der kryogenen Trenneinrichtung T sowie gasförmigen Stickstoff 12 auf einem Druckniveau zwischen 4 und 6bar(a), der als Strippgas bei der Regenerierung des beladenen Methanolwaschmittels in der Sauergaswäsche M benötigt wird. Vor seiner Verwendung als Strippgas wird der Druck des gasförmigen Stickstoffs 12 mit Hilfe des vorzugsweise einstufig ausgeführten Verdichters P auf einen Wert zwischen 12 und 16bar(a) angehoben und als Kältemittel 13 in den Kühlkreislauf der kryogenen Trenneinrichtung T eingeleitet, wo er kälteleistend entspannt wird, um einen Großteil der erforderlichen Kälteleistung zu liefern. Auf dem Druckniveau des Strippgases verlässt der entspannte Stickstoff 14 die kryogene Trenneinrichtung T und wird in die Sauergaswäsche M weitergeleitet. Falls in der kryogenen Trenneinrichtung T weniger Stickstoff als Kältemittel eingesetzt werden kann, als in der Sauergaswäsche M als Strippgas benötigt wird, wird ein Teil 15 des gasförmigen Stickstoffs 12 aus dem kryogenen Luftzerleger L stromaufwärts des Verdichters P abgezweigt und über das Drosselorgan a entspannt, ehe er ebenfalls als Strippgas der Sauergaswäsche M zugeführt wird.In 1 will be over line 1 a carbonaceous feed such as coal or heavy oil fed to the reactor R and there with oxygen 2 from the cryogenic air separation L implemented by partial oxidation to a synthesis gas, which after removal of soot via line 3 enters the syngas cooler K. The synthesis gas is cooled and dried 4 the sour gas scrubbing M supplied, are separated in the carbon dioxide and other acid gases using a methanol detergent, wherein a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas 5 and a detergent loaded with the separated acid gases. In order to avoid frostbite in the subsequent process step, remaining traces of acid gases and detergent residues from the synthesis gas 5 separated in the temperature swing adsorber A, before it via line 6 the cryogenic, preferably operated as a condensation process separator T is supplied. Hydrogen obtained in the cryogenic separator T 7 is first used as a regeneration gas in the thermal cycler A and then in the pressure swing adsorber D to a hydrogen product 8th cleaned, which together with the also obtained in the cryogenic separator T carbon monoxide product 9 in the synthesis G to monoethylene glycol 10 is implemented. In addition to the oxygen required for the partial oxidation 2 the cryogenic air separator L supplies liquid nitrogen 11 to cover the refrigeration demand of the cryogenic separator T and gaseous nitrogen 12 at a pressure level between 4 and 6 bar (a), which is needed as stripping gas in the regeneration of the loaded methanol detergent in the sour gas scrub M. Before being used as stripping gas, the pressure of the gaseous nitrogen 12 with the aid of the preferably single-stage compressor P raised to a value between 12 and 16bar (a) and as a refrigerant 13 introduced into the cooling circuit of the cryogenic separator T, where it is released cold-performing to provide much of the required cooling capacity. At the pressure level of the stripping gas, the expanded nitrogen leaves 14 the cryogenic separator T and is forwarded to the sour gas wash M. If less nitrogen can be used as a refrigerant in the cryogenic separator T than is needed in the sour gas scrubbing M as a stripping gas, becomes a part 15 of gaseous nitrogen 12 branched off from the cryogenic air separator L upstream of the compressor P and relaxed via the throttle body a, before he is also supplied as stripping the sour gas scrubbing M.

In der in 2 dargestellten kryogenen Trenneinrichtung T wird das im Temperaturwechseladsorber A gereinigte Synthesegas 6 mit einem Druck zwischen 30 und 60bar(a) in einem ersten Wärmetauscher E1 gegen anzuwärmende Verfahrensströme ohne zu kondensieren abgekühlt und anschießend in einen ersten 22 und einen zweiten Teilstrom 23 aufgeteilt, von denen dem ersten 22 zur Beheizung der CO/CH4-Trennkolonne T2 im Reboiler R Wärme entzogen wird, wobei ein weiter abgekühlter, vollständig gasförmiger erster Teilstrom 24 entsteht, mit dem der zweite, im Bypass zum Reboiler R geführte Teilstrom 23 zum Synthesegasstrom 25 vereinigt wird. Zur Kontrolle der Temperaturverhältnisse in der CO/CH4-Trennkolonne T2 kann das Mengenverhältnis der beiden Teilströme 22 und 23 variiert werden.In the in 2 shown cryogenic separator T is the cleaned in the thermal cycler A synthesis gas 6 with a pressure between 30 and 60bar (a) in a first heat exchanger E1 cooled against process streams to be heated without condensing and anschießend in a first 22 and a second partial stream 23 split, of which the first 22 for heating the CO / CH 4 separation column T2 in the reboiler R heat is removed, wherein a further cooled, completely gaseous first partial stream 24 created, with the second, in the bypass to Reboiler R guided partial flow 23 to the synthesis gas stream 25 is united. To control the temperature conditions in the CO / CH 4 separation column T2, the quantitative ratio of the two partial streams 22 and 23 be varied.

Im zweiten Wärmetauscher E2 wird der Synthesegasstrom 25 soweit abgekühlt, dass durch die Kondensation von Komponenten ein zweiphasiges Stoffgemisch 26 entsteht, das im Abscheider B in eine weitgehend aus Kohlenmonoxid und Methan bestehende, Wasserstoff enthaltende Flüssig- und eine wasserstoffreiche Gasphase getrennt wird. Die Gasphase wird über Leitung 27 aus dem Abscheider B abgezogen und nach Anwärmung in den Wärmetauschern E2 und E1 als Rohwasserstoff 7 zur Regenerierung des Temperaturwechseladsorbers A eingesetzt, ehe sie in den Druckwechseladsorber D weitergeleitet wird. Die Flüssigphase 29 dagegen wird der H2-Trennkolonne T1 zugeführt. Hierzu wird sie in zwei Teilströme gesplittet, von denen der erste 30 als Rücklauf auf den Kopf der H2-Trennkolonne T1 entspannt wird, während der zweite Teilstrom 31 nach Entspannung und nachfolgender Teilverdampfung im Wärmetauscher E2 dem Mittelteil der H2-Trennkolonne T1 als Zwischenheizung aufgegeben wird.In the second heat exchanger E2, the synthesis gas stream 25 cooled so far that the condensation of components a two-phase mixture 26 arises, which is separated in the separator B in a largely consisting of carbon monoxide and methane, hydrogen-containing liquid and a hydrogen-rich gas phase. The gas phase is via line 27 withdrawn from the separator B and after warming in the heat exchangers E2 and E1 as raw hydrogen 7 used for the regeneration of the temperature change adsorber A, before it is forwarded to the pressure swing adsorber D. The liquid phase 29 in contrast, the H 2 separation column T1 is supplied. For this purpose, it is split into two partial streams, of which the first 30 is expanded as reflux to the top of the H 2 separation column T1, while the second partial stream 31 after relaxation and subsequent partial evaporation in the heat exchanger E2 the middle part of the H 2 separation column T1 is given as an intermediate heating.

Die H2-Trennkolonne T1, die bei einem Druck betrieben wird, der zwischen einem Fünftel und einem Drittel des Drucks des Synthesegases 6 liegt, dient zur Entfernung des in der Flüssigphase 29 gelösten Wasserstoffs. Sie wird durch einen Umlauferhitzer 32 beheizt, der im Wärmetauscher E2 integriert ist.The H 2 separation column T1, which is operated at a pressure of between one fifth and one third of the pressure of the synthesis gas 6 is located, serves to remove the in the liquid phase 29 dissolved hydrogen. It is powered by a water heater 32 heated, which is integrated in the heat exchanger E2.

Die wasserstoffreiche Kopffraktion 33 aus der H2-Trennkolonne T1 wird nach Anwärmung in den Wärmetauschern E2 und E1 als Flash-Gas 28 an der Anlagengrenze abgegeben, während die weitgehend wasserstofffreie, aus Kohlenmonoxid und Methan bestehende Sumpffraktion 35 in drei Teilströme 36, 37 und 38 gesplittet und in die bei einem Druck zwischen 5 und 10bar(a) betriebene CO/CH4-Trennkolonne T2 entspannt wird. Die CO/CH4-Trennkolonne T2 wird über den Reboiler R beheizt, in dem der Reboilerstrom 39 zumindest teilweise verdampft wird. The hydrogen-rich top fraction 33 from the H 2 -Trennkolonne T1 is after warming in the heat exchangers E2 and E1 as a flash gas 28 discharged at the plant boundary, while the largely hydrogen-free, consisting of carbon monoxide and methane sump fraction 35 in three sub-streams 36 . 37 and 38 split and in which at a pressure between 5 and 10bar (a) operated CO / CH 4 separation column T2 is expanded. The CO / CH 4 separation column T2 is heated via the reboiler R, in which the reboiler 39 is at least partially evaporated.

Die für den kryogenen Trennprozess benötigte Spitzenkälte wird über einen durch den Verdichter P angetriebenen Kältekreislauf erhalten, in dem der durch den kryogenen Gaszerleger L gasförmig zur Verfügung gestellte Stickstoff 12 als Kältemittel zirkuliert. Der Stickstoff 13 verlässt den vorzugsweise einstufig ausgeführten Verdichter P mit einem Druck, der nicht mehr als 13bar über dem Druck des in der Sauergaswäsche M benötigten Strippgases liegt, wird nachfolgend im Wärmetauscher E1 abgekühlt und im Reboiler R gemeinsam mit dem ersten Teilstrom 22 des Synthesegases 6 gegen den Reboilerstrom 39 aus der CO/CH4-Trennkolonne T2 weiter abgekühlt, ohne dabei zu kondensieren. Im Wärmetauscher E3 wird der im Reboiler R abgekühlte Stickstoff 40 gegen den Teilstrom 36, der typischerweise mehr als 45% der Menge der Sumpffraktion 35 der H2-Trennkolonne T1 ausmacht, kondensiert, der dabei verdampft und als Gasstrom 42 weitergeführt wird. Der zweite Teilstrom 37 der Sumpffraktion 35 wird im Wärmtauscher E2 gegen den partiell zu kondensierenden Synthesegasstrom 25 ebenfalls verdampft und als Gasstrom 43 mit dem Gasstrom 42 zum Gasstrom 44 vereinigt, der anschließend als Zwischenheizung in die CO/CH4-Trennkolonne T2 geführt wird. Der dritte Teilstrom 38 der Sumpffraktion 35, der nur etwa 5-10% von deren Gesamtmenge ausmacht, wird nach einer Entspannung der CO/CH4-Trennkolonne T2 als Zwischenrücklauf aufgegeben.The peak cooling required for the cryogenic separation process is obtained via a refrigeration cycle driven by the compressor P, in which the nitrogen supplied in gaseous form by the cryogenic gas separator L is available 12 circulated as a refrigerant. The nitrogen 13 leaves the preferred single-stage compressor P with a pressure which is not more than 13bar above the pressure of the stripping gas required in the acid gas M, is subsequently cooled in the heat exchanger E1 and in the reboiler R together with the first partial flow 22 of the synthesis gas 6 against the reboiler stream 39 from the CO / CH 4 separation column T2 further cooled, without condense. In the heat exchanger E3, the cooled nitrogen in the reboiler R. 40 against the partial flow 36 that typically contains more than 45% of the amount of bottom fraction 35 the H 2 separation column T1 makes up, condenses, which thereby evaporates and as a gas stream 42 is continued. The second partial flow 37 the bottom fraction 35 is in the heat exchanger E2 against the partially to be condensed synthesis gas stream 25 also evaporated and as a gas stream 43 with the gas stream 42 to the gas stream 44 united, which is then performed as an intermediate heating in the CO / CH 4 separation column T2. The third partial flow 38 the bottom fraction 35 , which accounts for only about 5-10% of their total amount, is given up after a relaxation of the CO / CH 4 separation column T2 as an intermediate reflux.

Ein Teil 45 des im Wärmetauscher E3 kondensierten Stickstoffs 41 wird auf den Kopf der CO/CH4-Trennkolonne T2 kälteleistend entspannt, wo ein Kondensator C angeordnet ist, der, durch flüssigen Stickstoff gekühlt, eine Temperaturdifferenz zum Antrieb eines kolonneninternen Kohlenmonoxidrücklaufs 46 liefert. Der zweite Teil 47 des kondensierten Stickstoffs 41 sowie gasförmiger Stickstoff 48 vom Kopf der CO/CH4-Trennkolonne T2 werden jeweils kälteleistend auf das Druckniveau des in der Sauergaswäsche benötigten Strippgases entspannt und zu dem zweiphasigen Stickstoffstrom 49 zusammengeführt, der die Spitzenkälte für das kalte Ende des Wärmetauschers E2 liefert. Nach Verdampfung und Anwärmung in den Wärmetauschern E2 und E1 wird der Stickstoff 49 als Strippgas 14 der Sauergaswäsche M zugeführt.A part 45 of the condensed in the heat exchanger E3 nitrogen 41 is cooled to the top of the CO / CH 4 separation column T2 relaxed, where a capacitor C is arranged, which, cooled by liquid nitrogen, a temperature difference for driving an internal column carbon monoxide reflux 46 supplies. The second part 47 of condensed nitrogen 41 as well as gaseous nitrogen 48 From the top of the CO / CH 4 separation column T2 are each cooled to the pressure level of the pressure required in the sour gas scrubbing stripping and cold pressure to the two-phase nitrogen flow 49 merged, which provides the peak cold for the cold end of the heat exchanger E2. After evaporation and heating in the heat exchangers E2 and E1, the nitrogen is 49 as stripping gas 14 the sour gas scrub M supplied.

Unterhalb des Kondensators C wird eine Produktreinheit aufweisende Kohlenmonoxidfraktion 50 aus der CO/CH4-Trennkolonne T2 abgezogen und nach Anwärmung in den Wärmetauschern E2 und E1 ohne weitere Verdichtung als Kohlenmonoxidprodukt 9 zur Monoethylenglykol-Synthese G weitergeleitet. Zusätzliche Kälte wird dem Trennprozess über den von dem kryogenen Luftzerleger L flüssig bezogenen Stickstoff 11 zugeführt, der nach Verdampfung und Anwärmung in den Wärmetauschern E2 und E1 über Leitung 51 gasförmig in die Atmosphäre oder ein Fackelsystem abgegeben wird.Below the condenser C is a product purity having carbon monoxide fraction 50 withdrawn from the CO / CH 4 separation column T2 and after heating in the heat exchangers E2 and E1 without further compression as carbon monoxide product 9 forwarded to monoethylene glycol synthesis G. Additional cold is the separation process via the liquid nitrogen from the cryogenic air separator L 11 supplied after evaporation and heating in the heat exchangers E2 and E1 via line 51 is discharged into the atmosphere or a flare system in gaseous form.

Im Sumpfraum S der CO/CH4-Trennkolonne T2 sammelt sich eine methanreiche, Kohlenmonoxid enthaltende Flüssigphase 52, die ebenfalls in den Wärmetauschern E2 und E1 verdampft und angewärmt wird, bevor sie als Brenngas 53 abgegeben werden kann.In the bottom space S of the CO / CH 4 separation column T2, a methane-rich, carbon monoxide-containing liquid phase collects 52 , which is also evaporated in the heat exchangers E2 and E1 and warmed up before being used as fuel gas 53 can be delivered.

Claims (10)

Verfahren zur Zerlegung eines Syntheserohgases (4), von dem dabei Kohlendioxid und Schwefelkomponenten in einer Sauergaswäsche (M) abgetrennt werden, um ein weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehendes, Methan enthaltendes Synthesegas (6) zu gewinnen, aus dem anschließend in einem kryogenen Trennprozess (T) ein Kohlenmonoxidprodukt (9) erhalten wird, wobei in der Sauergaswäsche (M) ein Strippgas (14) auf einem ersten Druckniveau eingesetzt wird, das von einer Stickstoffquelle (L) mit einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Druckniveau zur Verfügung gestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von der Stickstoffquelle (L) bereitgestelltes Gas (12) im kryogenen Trennprozess (T) als Kältemittel (13) eingesetzt und dabei bis auf das erste Druckniveau entspannt wird, um nachfolgend der Sauergaswäsche als Strippgas (14) zugeführt zu werden.Process for decomposing a crude synthesis gas (4) from which carbon dioxide and sulfur components are separated off in an acid gas scrubber (M) to obtain a methane-containing synthesis gas (6) consisting largely of hydrogen and carbon monoxide, which is subsequently isolated in a cryogenic separation process ( T) a carbon monoxide product (9) is obtained, wherein in the sour gas scrubbing (M) a stripping gas (14) is used at a first pressure level, which is provided by a nitrogen source (L) with a second, above the first lying pressure level, characterized in that the gas (12) provided by the nitrogen source (L) is used as refrigerant (13) in the cryogenic separation process (T) and is thereby expanded to the first pressure level in order subsequently to be supplied to the acid gas scrubbing as stripping gas (14). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel aus der Stickstoffquelle (L) entnommenes Gas (12) vor seiner Einleitung in den kryogen Trennprozess (T) auf ein drittes Druckniveau verdichtet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that as refrigerant from the nitrogen source (L) withdrawn gas (12) is compressed prior to its introduction into the cryogenic separation process (T) to a third pressure level. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nicht als Strippgas in der Sauergaswäsche (M) benötigter, als Kältemittel (13) im kryogenen Trennprozess (T) eingesetzter Stickstoff lediglich bis auf das zweite Druckniveau entspannt und nach Verdichtung auf das dritte Druckniveau wieder als Kältemittel in den Kondensationsprozess zurückgeführt wird.Method according to Claim 2 , characterized in that not as stripping gas in the sour gas scrubber (M) required, as refrigerant (13) in the cryogenic separation process (T) used nitrogen only expanded to the second pressure level and recycled after compression to the third pressure level again as a refrigerant in the condensation process becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas (6) im kryogenen Trennprozess durch Abkühlung partiell kondensiert wird, um eine weitgehend aus Kohlenmonoxid und Methan bestehende, Wasserstoff enthaltende erste Flüssigphase (29) zu gewinnen, aus der in einer H2-Strippkolonne (T1) durch die Abtrennung von Wasserstoff eine zweite Flüssigphase (35) erzeugt wird, die in einer durch den als Kältemittel eingesetzten Stickstoff (13) sowie zumindest einen Teil (22) des Synthesegases (6) beheizten CO/CH4-Trennkolonne (T2) in eine kohlenmonoxidreiche Gasphase (50) mit einer Reinheit, die ihre Abgabe als Kohlenmonoxidprodukt (9) erlaubt, sowie eine weitgehend aus Methan und Kohlenmonoxid bestehendes Sumpfprodukt (52) getrennt wird, wobei die zweite Flüssigphase (35) in einen ersten (36), einen zweiten (37) und einen dritten Teilstrom (38) aufgeteilt wird, von denen der erste (36) gegen den bei der Beheizung der CO/CH4-Trennkolonne (T2) abgekühlten, kondensierenden Stickstoff (40) und der zweite (37) gegen partiell kondensierendes Synthesegas (25) verdampft und die dabei gebildeten Dampfphasen (42, 43) der CO/CH4-Trennkolonne (T2) als Zwischenheizung zugeführt werden, während der dritte Teilstrom (38) der CO/CH4-Trennkolonne (T2) als Zwischenrücklauf aufgegeben wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the synthesis gas (6) is partially condensed in the cryogenic separation process by cooling, in order to obtain a largely consisting of carbon monoxide and methane, hydrogen-containing first liquid phase (29) from which in an H 2 -trip column (T1) by the separation of hydrogen is a second liquid phase (35) is generated, which in a carbon dioxide-rich by the nitrogen used as a refrigerant (13) and at least a portion (22) of the synthesis gas (6) heated CO / CH 4 separation column (T2) Gas phase (50) having a purity allowing its release as carbon monoxide product (9) and a bottom product consisting largely of methane and carbon monoxide (52), the second liquid phase (35) being divided into a first (36), a second (35) 37) and a third partial flow (38) is divided, of which the first (36) against the cooled in the heating of the CO / CH 4 separation column (T2), condensing nitrogen (40) and the second (37) evaporated against partially condensing synthesis gas (25) and the vapor phases (42, 43) of the CO / CH 4 - Separating column (T2) are supplied as an intermediate heating, while the third part stream (38) of the CO / CH 4 separation column (T2) is abandoned as an intermediate reflux. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kältemittel eingesetzte Stickstoff (13) im kryogenen Trennprozess (T) um weniger als 13bar und vorzugsweise um weniger als 10bar entspannt wird, um das erste Druckniveau zu erreichen.Method according to Claim 4 , characterized in that the nitrogen used as refrigerant (13) in the cryogenic separation process (T) by less than 13bar and preferably by less than 10 bar is relaxed to reach the first pressure level. Vorrichtung zur Zerlegung eines Syntheserohgases (4), mit einer Sauergaswäsche (M) zur Gewinnung eines weitgehend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehenden, Methan enthaltenden Synthesegases (6) durch Abtrennung von Kohlendioxid und Schwefelkomponenten aus dem Syntheserohgas und unter Einsatz eines Strippgases (14) auf einem ersten Druckniveau, einem kryogenen Gaszerleger (T), in dem aus dem Synthesegas (6) ein Kohlenmonoxidprodukt (9) erhalten werden kann, sowie einer Stickstoffquelle (L), aus der Strippgas (12) auf einem zweiten, oberhalb des ersten liegenden Druckniveaus entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der kryogene Gaszerleger (T) mit der Sauergaswäsche (M) und der Stickstoffquelle (L) derart verbunden ist, dass ihm Gas (12) aus der Stickstoffquelle (L) zugeführt werden kann, um es bei als Kältemittel zu nutzen und nachfolgend auf das erste Druckniveau entspannt in die Sauergaswäsche (M) als Strippgas (14) abgeben zu können.Apparatus for decomposing a synthesis gas (4), with an acid gas scrubbing (M) to obtain a largely consisting of hydrogen and carbon monoxide, methane-containing synthesis gas (6) by separating carbon dioxide and sulfur components from the syngas and using a stripping gas (14) on a first pressure level, a cryogenic gas separator (T), in which from the synthesis gas (6) a carbon monoxide product (9) can be obtained, and a nitrogen source (L), from the stripping gas (12) on a second, above the first lying pressure level removable characterized in that the cryogenic gas separator (T) is connected to the sour gas scrubber (M) and the nitrogen source (L) such that gas (12) can be supplied to it from the nitrogen source (L) to be used as the refrigerant use and subsequently released to the first pressure level relaxed in the sour gas scrubbing (M) as stripping gas (14). Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mit der Stickstoffquelle (L) und dem kryogenen Gaszerleger (T) verbundenen Verdichter (P) umfasst, über den als Kältemittel aus der Stickstoffquelle entnommenes Gas (12) vor seiner Einleitung in den kryogenen Gaszerleger (T) auf ein drittes Druckniveau verdichtet werden kann.Device after Claim 6 characterized in that it comprises a compressor (P) connected to the nitrogen source (L) and the cryogenic gas separator (T) via the gas (12) withdrawn as refrigerant from the nitrogen source prior to its introduction into the cryogenic gas separator (T) a third pressure level can be compressed. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kryogene Gaszerleger (T) wenigstens einen Wärmetauscher (E2) zur Abkühlung und partiellen Kondensation des Synthesegases (25), einen Abscheider (B), in dem eine erste Flüssigphase (29) aus dem partiell kondensierten Synthesegas (26) abgetrennt werden kann, eine H2-Strippkolonne (T1), in der aus der ersten Flüssigphase (29) durch Abtrennung von Wasserstoff eine zweite Flüssigphase (35) erzeugt werden kann, sowie eine CO/CH4-Trennkolonne (T2) umfasst, die mit einem Reboiler (R) in Verbindung steht, der Teil eines Kühlkreislaufs ist und über den im Kühlkreislauf geführtem Stickstoff (13) sowie einem Teil (22) des zu zerlegenden Synthesegases (6) Wärme entzogen und der CO/CH4-Trennkolonne (T2) zu deren Beheizung zugeführt werden kann, um aus der zweiten Flüssigphase (35) eine kohlenmonoxidreiche Gasphase (50) mit einer Reinheit, die ihre Abgabe als Kohlenmonoxidprodukt (9) erlaubt, sowie ein weitgehend aus Methan und Kohlenmonoxid bestehendes Sumpfprodukt (52) zu erhalten, wobei die zweite Flüssigphase (35) in einen ersten (36), einen zweiten (37) und einen dritten Teilstrom (38) aufgeteilt werden kann, von denen der erste (36) gegen den bei der Beheizung der CO/CH4-Trennkolonne (T2) abgekühlten, kondensierenden Stickstoff (40) und der zweite (37) gegen partiell kondensierendes Synthesegas (25) verdampfbar und die dabei gebildeten Dampfphasen (42, 43) der CO/CH4-Trennkolonne (T2) als Zwischenheizung zuführbar sind, während der dritte Teilstrom (38) der CO/CH4-Trennkolonne (T2) als Zwischenrücklauf aufgegeben werden kann.Device after Claim 7 , characterized in that the cryogenic gas separator (T) comprises at least one heat exchanger (E2) for cooling and partial condensation of the synthesis gas (25), a separator (B) in which a first liquid phase (29) from the partially condensed synthesis gas (26) can be separated, a H 2 -Strippkolonne (T1), in which from the first liquid phase (29) by separation of hydrogen, a second liquid phase (35) can be generated, and a CO / CH 4 separation column (T2) comprises with a reboiler (R) is in communication, which is part of a refrigeration cycle and over the guided in the cooling circuit nitrogen (13) and a part (22) of the synthesis gas to be separated (6) heat extracted and the CO / CH 4 separation column (T2 ) can be supplied to the heating to from the second liquid phase (35) a carbon monoxide-rich gas phase (50) having a purity that allows their release as carbon monoxide product (9), and a largely of methane and carbon monoxide best The second liquid phase (35) can be divided into a first (36), a second (37) and a third partial flow (38), of which the first one (36) is opposite to that during heating the CO / CH 4 separation column (T2) cooled, condensing nitrogen (40) and the second (37) vaporizable against partially condensing synthesis gas (25) and the resulting vapor phases (42, 43) of the CO / CH 4 separation column (T2 ) can be fed as intermediate heating, while the third partial stream (38) of the CO / CH 4 separation column (T2) can be abandoned as an intermediate reflux. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (P) einstufig ausgeführt ist.Device after Claim 8 , characterized in that the compressor (P) is designed in one stage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoffquelle (L) ein kryogener Luftzerleger ist.Device according to one of Claims 6 to 8th , characterized in that the nitrogen source (L) is a cryogenic air separator.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3097951A1 (en) * 2019-06-26 2021-01-01 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude METHOD AND APPARATUS FOR CRYOGENIC SEPARATION OF SYNTHESIS GAS FOR THE PRODUCTION OF CH4
EP3851179A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for separating a synthesis gas by cryogenic distillation
US11999622B2 (en) 2020-01-14 2024-06-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for separating a synthesis gas by cryogenic distillation

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2718725B1 (en) * 1994-04-13 1996-05-24 Air Liquide Process and installation for the separation of a gas mixture.
FR2775276B1 (en) * 1998-02-20 2002-05-24 Air Liquide PROCESS AND PLANT FOR THE PRODUCTION OF CARBON MONOXIDE AND HYDROGEN
ATE292090T1 (en) * 1999-05-14 2005-04-15 Texaco Development Corp HYDROGEN RECYCLING AND ACID GAS REMOVAL USING A MEMBRANE
DE102005021530A1 (en) * 2005-05-10 2006-11-23 Linde Ag Process and apparatus for recovering products from synthesis gas
DE102005025651A1 (en) * 2005-06-03 2006-12-07 Linde Ag Process and apparatus for recovering products from synthesis gas
EP2311544A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-20 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Process and apparatus for the treatment of a synthesis gas
US20130298600A1 (en) * 2011-01-17 2013-11-14 L'air Liquide Societe Anonyme Pour I'etude Et I'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for production of ammonia synthesis gas and pure methane by cryogenic separation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3097951A1 (en) * 2019-06-26 2021-01-01 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude METHOD AND APPARATUS FOR CRYOGENIC SEPARATION OF SYNTHESIS GAS FOR THE PRODUCTION OF CH4
EP3851179A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for separating a synthesis gas by cryogenic distillation
US11999622B2 (en) 2020-01-14 2024-06-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for separating a synthesis gas by cryogenic distillation

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