ES2233299T3 - Proceso y aparato para la separacion de monoxido de carbono e hidrogeno a partir de una mezcla gaseosa de los mismos. - Google Patents
Proceso y aparato para la separacion de monoxido de carbono e hidrogeno a partir de una mezcla gaseosa de los mismos.Info
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Abstract
Un procedimiento para la separación de monóxido de carbono e hidrógeno a partir de una mezcla gaseosa de los mismos, comprendiendo dicho procedimiento: enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación (1) que está constituido de monóxido de carbono e hidrógeno por intercambio de calor (2, 3, 6) para producir un gas de alimentación enfriado y parcialmente condensado (7); separar (8) el gas de alimentación enfriado y parcialmente condensado para producir un primer vapor enriquecido en hidrógeno y un primer líquido enriquecido en monóxido de carbono; alimentar una primera corriente (12) del primer líquido enriquecido en monóxido de carbono a una columna de retirada de hidrógeno (13) que tiene una presión de operación inferior a la presión de alimentación y en la que el hidrógeno es al menos parcialmente retirado del líquido enriquecido en monóxido de carbono para producir monóxido de carbono líquido empobrecido en hidrógeno (14) y vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno (22); y vaporizar una segunda corriente (28) del primer líquido enriquecido en monóxido de carbono o derivada del mismo para proporcionar al menos una parte de la refrigeración requerida para enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación por intercambio de calor (6, 2) y producir vapor enriquecido en monóxido de carbono; y estando dicho proceso caracterizado porque el vapor enriquecido en monóxido de carbono se comprime (29) para producir vapor enriquecido en monóxido de carbono comprimido (30) a una presión inferior a la presión de alimentación, que se enfría y al menos parcialmente se condensa (2, 3) para producir vapor enriquecido en monóxido de carbono al menos parcialmente condensado (31), al menos una parte del cual se recicla a la columna de retirada de hidrógeno (13).
Description
Proceso y aparato para la separación de monóxido
de carbono e hidrógeno a partir de una mezcla gaseosa de los
mismos.
La presente invención se refiere a la separación
criogénica de una mezcla gaseosa que comprende monóxido de carbono e
hidrógeno en sus gases componentes. La presente invención tiene
particular aplicación en la separación de mezclas gaseosas que
además comprenden metano para producir monóxido de carbono y gas
combustible que comprende hidrógeno y metano.
Hay muchos procedimientos conocidos para llevar a
cabo la separación criogénica de mezclas gaseosas que comprenden
monóxido de carbono e hidrógeno. Sin embargo, la dificultad a la que
se enfrenta la producción y separación industrial de gas industrial
es que un líquido enriquecido en monóxido de carbono que se usa para
proporcionar la refrigeración necesita ser reciclado para obtener un
nivel aceptable de recuperación de monóxido de carbono.
Una vez que la corriente enriquecida en monóxido
de carbono se ha usado para proporcionar la refrigeración,
usualmente se comprime y recicla a corriente de gas de alimentación.
Por ejemplo, en el documento de patente alemana
DE-A-4210638 (Fabian I), una
corriente de gas de alimentación que comprende monóxido de carbono,
hidrógeno y metano se enfría y se condensa al menos parcialmente por
el intercambio de calor y entonces se separa en una corriente
enriquecida en hidrógeno y una corriente enriquecida en monóxido de
carbono que contiene metano.
La corriente enriquecida en hidrógeno se usa para
proporcionar la debida refrigeración por intercambio de calor con la
corriente de gas de alimentación y es posteriormente procesada para
producir una corriente de gran pureza de hidrógeno gaseoso. Se
elimina el hidrógeno remanente de una porción de la corriente de
monóxido de carbono y la corriente remanente sin hidrógeno se
separada en metano y monóxido de carbono de gran pureza. Una porción
ulterior se usa como corriente de refrigeración para proporcionar al
menos parte de la refrigeración requerida para enfriar y al menos
parcialmente condensar la corriente de gas de alimentación por
intercambio de calor. La corriente de refrigeración vaporizada
resultante es entonces comprimida y reciclada a corriente de gas de
alimentación.
El documento de patente de los Estados Unidos
US-A-4566886 ("Fabian" II)
revela un procedimiento adicional en el que una mezcla gaseosa de
hidrógeno y monóxido de carbono se separa en un vapor enriquecido en
hidrógeno y un líquido enriquecido en monóxido de carbono. Una
porción del líquido enriquecido en monóxido de carbono se usa para
proporcionar refrigeración para el gas de alimentación. El vapor
rico en monóxido de carbono resultante se recicla a corriente de
alimentación y se comprime a la presión del gas de alimentación. Una
parte ulterior de la corriente enriquecida en monóxido de carbono se
usa para proporcionar el intercambio de calor y es después
"reciclada" a la columna de retirada de hidrógeno. Los
requerimientos totales de energía para la compresión en este proceso
no son sustancialmente diferentes del de Fabian I.
El mayor inconveniente de la mayoría de los
procedimientos de la técnica anterior (incluido los procedimientos
del Fabian) es el requerimiento de que la corriente de monóxido de
carbono reciclada esté comprimida a la presión de la corriente del
gas de alimentación. Los requerimientos de energía para la
compresión de una corriente reciclada a la presión de alimentación
son responsables de una parte sustancial de los costes de operación
totales de una planta de separación. Sería por tanto deseable
desarrollar un procedimiento para la separación del monóxido de
carbono e hidrógeno de una mezcla gaseosa de los mismos en el que
los requerimientos de energía de compresión total estén reducidos
con lo que se reducen los costos de operación y capital de la planta
de separación sin una pérdida significativa de eficiencia.
Según un primer aspecto de la presente invención,
se proporciona un procedimiento para la separación de monóxido de
carbono e hidrógeno de una mezcla gaseosa de los mismos, dicho
procedimiento comprende:
enfriar y parcialmente condensar el gas de
alimentación que comprende monóxido de carbono e hidrógeno por
intercambio de calor para producir gas de alimentación enfriado y
parcialmente condensado;
separar el gas de alimentación enfriado y
parcialmente condensado para producir un primer vapor enriquecido en
hidrógeno y un primer líquido enriquecido en monóxido de
carbono;
alimentar una primera corriente del primer
líquido enriquecido en monóxido de carbono a una columna de retirada
de hidrógeno que tiene una presión de operación inferior a la
presión de alimentación, en la que el hidrógeno es al menos
parcialmente retirado del líquido enriquecido en monóxido de carbono
para producir líquido de monóxido de carbono empobrecido en
hidrógeno y vapor de monóxido de carbono enriquecido de hidrógeno;
y
vaporizar una segunda corriente del primer
líquido enriquecido en monóxido de carbono o una corriente derivada
de aquel para proporcionar al menos una parte de la refrigeración
requerida para enfriar y parcialmente condensar el gas de
alimentación por intercambio de calor y producir vapor enriquecido
en monóxido de carbono; dicho proceso esta caracterizado porque en
él el vapor enriquecido en monóxido de carbono comprimido para
producir vapor enriquecido en monóxido de carbón comprimido a una
presión inferior a la presión de alimentación, que está enfriado y
al menos parcialmente condensada para producir vapor enriquecido en
monóxido de carbono al menos parcialmente condensado, al menos una
porción del cual se recicla a la columna de retirada de
hidrógeno.
En la presente invención, el vapor enriquecido en
monóxido de carbono se comprime y recicla a la columna de retirada
de hidrógeno. El reciclado del vapor enriquecido en monóxido de
carbono en esta forma significa que ya no es un requerimiento que el
vapor reciclado se comprima a la presión de la corriente del gas de
alimentación. En su lugar, el vapor rico en monóxido de carbono se
comprime a presión inferior a la presión de alimentación. Ajustes
adicionales de la presión del vapor comprimido enriquecido en
monóxido de carbono antes del reciclado a la columna de retirada del
hidrógeno es posible si se requiere. Sin embargo, se prefiere que el
vapor enriquecido en monóxido de carbono se comprima a
substancialmente la presión de operación de la columna de retirada
del hidrógeno, evitando de este modo la necesidad posterior de
presión adicional. Los procedimientos según la invención muestran
una reducción significativa de los requerimientos de energía de la
compresión y, así, los costes totales de operación y capital de una
planta de separación para llevar a cabo un procedimiento según la
presente invención están reducidos.
En unas realizaciones preferidas, el proceso
comprende además;
enfriar y condensar parcialmente el vapor de
monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno para producir vapor
enfriado y parcialmente condensado de monóxido de carbono
enriquecido de hidrógeno;
separar el vapor enfriado y parcialmente
condensado de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno para
producir un segundo vapor enriquecido en hidrógeno y un segundo
líquido enriquecido en monóxido de carbono;
vaporizar al menos una porción del segundo
líquido enriquecido en monóxido de carbono para proporcionar una
parte de la refrigeración requerida para enfriar y parcialmente
condensar el vapor de monóxido de carbono enriquecido de hidrógeno
por intercambio de calor y reciclar el líquido resultante vaporizado
enriquecido en monóxido de carbono a la columna de eliminación de
hidrógeno.
Preferiblemente, el segundo líquido enriquecido
en monóxido de carbono se combina con la segunda corriente del
primer líquido enriquecido en monóxido de carbono para proporcionar
un líquido enriquecido en monóxido de carbono combinado que se
vaporiza para proporcionar al menos una parte de la refrigeración
requerida para enfriar y condensar parcialmente ambos, el vapor de
monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno y el gas de
alimentación, y el líquido combinado de monóxido de carbono
resultante vaporizado se recicla a la columna de retirada de
hidróge-
no.
no.
La refrigeración puede proporcionarse con
nitrógeno líquido, que cuando se mezcla con el vapor enriquecido de
hidrógeno, alcanza una temperatura que es sustancialmente más fría
que el nitrógeno líquido mismo. De esta forma, el proceso puede
además comprender:
añadir nitrógeno líquido refrigerante a al menos
una parte del segundo vapor enriquecido en hidrógeno para producir
un refrigerante enfriado enriquecido en hidrógeno; y
calentar el refrigerante enriquecido en hidrógeno
enfriado para proporcionar una parte de la refrigeración requerida
para enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación por
intercambio de calor y producir un vapor enriquecido en hidrógeno
calentado.
En esta realización preferida, el vapor
enriquecido en hidrógeno caliente puede combinarse con el líquido
enriquecido en metano para producir una corriente de combustión que
es más tarde calentada por intercambio de calor para proporcionar
una corriente de gas de combustión que es adicional. El refrigerante
rico en hidrógeno puede comprender una porción del primer vapor
enriquecido en hidrógeno.
Alternativamente, una porción de la refrigeración
puede proporcionarse por la expansión. Preferiblemente, el
procedimiento además comprende
combinar al menos una parte del primer vapor
enriquecido en hidrógeno con al menos una parte del segundo vapor
enriquecido en hidrógeno para producir un vapor enriquecido en
hidrógeno combinado, y
expandir el vapor combinado enriquecido en
hidrógeno para proporcionar parte de la refrigeración requerida para
enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación y producir
el vapor expandido enriquecido en hidrógeno.
Opcionalmente, el vapor combinado enriquecido en
hidrógeno puede ser recalentado por intercambio de calor antes de
expansionarse en la turbina.
Preferiblemente, el vapor combinado enriquecido
en hidrógeno expandido se combina con el líquido enriquecido en
metano para producir una corriente combustible que es adicionalmente
calentada por intercambio de calor para proporcionar una corriente
de gas de combustión.
En realizaciones preferidas en las que el líquido
de monóxido de carbono empobrecido en hidrógeno comprende metano, el
proceso puede además comprender la separación de dicho líquido de
monóxido de carbono empobrecido en hidrógeno en una columna de
separación para producir el producto vapor de monóxido de carbono y
el líquido enriquecido de metano. El producto vapor de monóxido de
carbono puede después calentarse por intercambio de calor y
comprimirse para producir producto gas de monóxido de carbono
comprimido, una parte del cual puede enfriarse y al menos
parcialmente condensarse por intercambio de calor y, seguido del
ajuste de presión, reciclarse a la columna de separación como
reflujo para la separación.
En estas realizaciones preferidas el líquido
enriquecido en metano puede combinarse con un segundo vapor
enriquecido en hidrógeno derivado del vapor de monóxido de carbono
enriquecido en hidrógeno para producir una corriente de
combustible.
El líquido de monóxido de carbono empobrecido en
hidrógeno puede separarse en fases para producir una corriente
gaseosa y una corriente líquida, dicha corriente líquida se vaporiza
por intercambio de calor y la corriente líquida vaporizado se
combina con la corriente gaseosa y la corriente gaseosa combinada
que se alimenta a la columna de separación.
En un segundo aspecto de la presente invención,
se proporciona un aparato para separar el monóxido de carbono y el
hidrógeno de una mezcla gaseosa de los mismos, dicho aparato
comprende:
un primer intercambiador de calor para enfriar y
condensar parcialmente el gas de alimentación que comprende monóxido
de carbono e hidrógeno a fin de producir un gas de alimentación
enfriado y parcialmente condensado;
un separador para separar el gas de alimentación
enfriado y parcialmente condensado para producir un primer vapor
enriquecido en hidrógeno y un primer líquido enriquecido en monóxido
de carbono;
medios de conducto para llevar el gas de
alimentación enfriado y parcialmente condensado desde el primer
intercambiador de calor al separador;
una columna de retirada de hidrógeno que opera a
una presión inferior a la presión de alimentación para eliminar el
hidrógeno del líquido enriquecido en monóxido de carbono a fin de
producir un líquido de monóxido de carbono libre de hidrógeno y un
vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno;
medios de conducto para llevar un primer flujo
del líquido enriquecido en monóxido de carbono del separador a la
columna de retirada de hidrógeno;
un segundo intercambiador de calor para vaporizar
el líquido enriquecido en monóxido de carbono proporcionando así al
menos una parte de la refrigeración requerida para enfriar y
parcialmente condensar el gas de alimentación y producir el vapor
enriquecido en monóxido de carbono;
medios de conducto para llevar una segunda
corriente del líquido enriquecido en monóxido de carbono del
separador al segundo intercambiador de calor;
un compresor para comprimir el líquido
enriquecido en monóxido de carbono para producir vapor enriquecido
en monóxido de carbono comprimido; y
medios de conducto para llevar el vapor
enriquecido en monóxido de carbono del segundo intercambiador de
calor al compresor; dicho aparato se caracteriza porque el compresor
sustancialmente comprime el vapor enriquecido en monóxido de carbono
a la presión de operación de la columna de retirada de hidrógeno y
porque el aparato comprende además:
un tercer intercambiador de calor para enfriar y
condensar al menos parcialmente el vapor enriquecido en monóxido de
carbono comprimido para producir un vapor enriquecido en monóxido de
carbono condensado al menos parcialmente;
medios de conducto para llevar el vapor
enriquecido en monóxido de carbono comprimido del compresor al
tercer intercambiandor de calor; y
medios de conducto para llevar al menos una parte
del vapor enriquecido en monóxido de carbono condensado al menos
parcialmente desde el tercer intercambiador de calor a la columna
para la eliminación del hidrógeno.
Preferiblemente, el aparato se adapta para llevar
a cabo cualquier combinación de los aspectos preferidos del
procedimiento descrito anteriormente.
Lo siguiente es una descripción de las dos
realizaciones actualmente preferidas de la invención, solo como
ejemplo y con referencia a las figuras que acompañan a la patente.
Según esto:
la Figura 1 es un diagrama de flujo de la primera
realización de la presente invención; y
la Figura 2 es un diagrama de flujo de la segunda
realización de la presente invención.
Con referencia a la Figura 1, un gas de
alimentación 1 que comprende hidrógeno, monóxido de carbono y metano
se alimenta en su momento al intercambiador de calor 2 y al
intercambiador de calor 3 donde se enfría y se condensa parcialmente
por intercambio de calor, y la corriente de gas de alimentación
enfriada y parcialmente condensada se alimenta al primer separador 4
en el que se separa en un gas de alimentación bruto enriquecido en
hidrógeno y un líquido bruto de monóxido de carbono. Se trasporta
una corriente de gas de alimentación enriquecida en hidrógeno 5 del
separador 4 y se enfría adicionalmente y se condensa parcialmente en
el intercambiador de calor 6 y el gas de alimentación enriquecido en
hidrógeno enfriado y parcialmente condensado se alimenta como
corriente 7 a un segundo separador 8 donde se separa para producir
un primer vapor enriquecido en hidrógeno y un primer líquido
enriquecido en monóxido de carbono. Una parte del primer vapor
enriquecido en hidrógeno se calienta en los intercambiadores de
calor 6, 2 y se retira como el producto de gas de hidrógeno 9. El
resto se usa para proporcionar refrigeración para el procedimiento
(como se explica más adelante).
Se reduce la presión de una corriente 11 del
líquido bruto enriquecido en monóxido de carbono del primer
separador 4 y una parte 12 del primer líquido enriquecido en
monóxido de carbono del segundo separador 8 y se introducen en la
columna de retirada de hidrógeno 13 que opera a una presión inferior
a la presión de alimentación (y que consiste en bandejas o
empaquetamiento) donde se separa el hidrógeno del líquido
enriquecido en monóxido de carbono para conseguir las
especificaciones de pureza requerida del producto de monóxido de
carbono. La columna de retirada de hidrógeno 13 se hace hervir
nuevamente en el intercambiador de calor 3.
Una corriente 14 del líquido enriquecido en
monóxido de carbono empobrecido en hidrógeno proveniente de la
columna de retirada de hidrógeno 13 se vaporiza rápidamente a un
tercer separador 15 para producir una parte de vapor y una parte
líquida. La parte líquida se vaporiza en el intercambiador de calor
3 y el líquido vaporizado, junto con la parte de vapor del tercer
separador 15 se combinan y se introducen en una columna 16 de
separación de monóxido de carbono/metano en la que el flujo
combinado se separa en un flujo de producto de vapor de monóxido de
carbono 17 y un flujo de líquido enriquecido en metano 25. La
columna 16 comprende bandejas o empaquetamiento.
El vapor de monóxido de carbono de la columna 16
se separa como la corriente 17 y se calienta en el intercambiador de
calor 2. El vapor caliente de monóxido de carbono se comprime en un
primer compresor 18 y la mayor parte del monóxido de carbono
comprimido se elimina como la corriente de producto 19. Una parte
del monóxido de carbono comprimido se enfría y se condensa en los
intercambiadores de calor 2 y 3 y a continuación se alimenta como el
flujo 20, por medio de una válvula de control 21, a la columna de
separación 16 para proporcionar un reflujo. La columna 16 se hace
hervir nuevamente usando el intercambiador de calor 3.
Una corriente 22 del vapor de monóxido de carbono
enriquecido en hidrógeno se elimina de la columna de eliminación de
hidrógeno 13, se enfría y se condensa parcialmente en el
intercambiandor de calor 6 y a continuación se alimenta a un cuarto
separador 23 donde se separa para producir un segundo vapor
enriquecido en hidrógeno y un segundo liquido enriquecido en
monóxido de carbono. El segundo vapor enriquecido en hidrógeno
proveniente del cuarto separador 23 se elimina como la corriente 24
y se añade a la parte remanente del primer vapor enriquecido en
hidrógeno. El vapor enriquecido en hidrógeno combinado se expande en
una turbina de expansión 32 y la corriente de deshecho de la turbina
se usa para la refrigeración del gas de alimentación. La corriente
de deshecho se combina con la corriente líquida enriquecida en
metano 25 y la corriente combinada se calienta para proporcionar la
corriente de gas combustible 26.
La corriente 27 del segundo líquido enriquecido
en monóxido de carbono del separador 23 se combina con una corriente
28 del primer líquido enriquecido en monóxido de carbono del
separador 8 después de reducir la presión de ambas corrientes y la
corriente combinada se separa 34 en una corriente líquida y una
corriente de vapor. Estas corrientes se alimentan al intercambiador
de calor 6 donde se recombinan. La corriente recombinada se vaporiza
para refrigerar el gas de alimentación enriquecido en hidrógeno y el
vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno del
intercambiador de calor 6. La corriente recombinada se calienta a
continuación en el intercambiandor de calor 2 y se comprime en un
segundo compresor 29 a sustancialmente la presión de operación de la
columna de retirada de hidrógeno 13. La corriente presurizada 30 a
continuación se enfría y se condensa parcialmente en los
intercambiadores de calor 2,3, y la corriente 31 enfriada y
parcialmente condensada se recicla a la cabeza de la columna de
separación de hidrógeno 13 para la recuperación del monóxido de
carbono.
La segunda realización de la presente invención
descrita en el diagrama de flujo de la Figura 2 se diferencia de la
primera realización descrita en el diagrama de flujo de la Figura 1
en que la refrigeración proporcionada por el vapor combinado
enriquecido en hidrógeno no se hace por expansión sino por la
adición de nitrógeno líquido refrigerante.
En la segunda realización, se reduce la presión
de la parte remanente del primer vapor enriquecido en hidrógeno del
segundo separador 8 y se combina con una corriente 10 de nitrógeno
líquido. Se reduce la presión de una corriente 24 del segundo vapor
enriquecido en hidrógeno del cuarto separador y se combina con la
corriente de vapor enriquecida en hidrógeno/nitrógeno líquido para
producir una corriente que proporciona refrigeración al gas de
alimentación en el intercambiador de calor 6. Después de salir del
intercambiador de calor 6, la corriente de vapor combinada
enriquecida en hidrógeno se combina con la corriente líquida 25
enriquecida en metano y la corriente combinada a continuación se
calienta para producir el gas combustible 26.
La tabla 1 a continuación resume el balance de
masas de cada corriente referida en el diagrama de flujo de la
figura 2.
Los estudios de modelado han mostrado que hay una
reducción significativa (alrededor del 20%) en el requerimiento
total de energía de los procesos de la presente invención cuando se
compara con los procesos correspondientes de la técnica anterior en
los que las corrientes recicladas de monóxido de carbono se
comprimen a la presión del gas de alimentación. Típicamente se
reduce el segundo compresor 29 de un compresor reciproco de 3 ó 4
fases a un compresor centrífugo de 3 fases, de mantenimiento
reducido. Para las realizaciones particulares mostradas, el primer
compresor 18 es una máquina centrífuga de fase única que se combina
con el segundo compresor 29 como una sola máquina de 4 fases.
El procedimiento de la presente invención reduce
el costo y mejora la eficiencia de la separación criogénica monóxido
de carbono/hidrógeno en un ciclo parcial de condensación usando un
reciclado a baja presión del líquido enriquecido en monóxido de
carbono. Adicionalmente el nivel de recuperación del monóxido de
carbono puede mejorarse con la condensación parcial del vapor de la
cabeza de la columna de retirada de hidrógeno.
Se apreciará que la invención no está restringida
a los detalles descritos anteriormente en relación a las
realizaciones preferidas sino que pueden hacerse numerosas
modificaciones y variaciones sin abandonar el alcance de la
invención como se define en las reivindicaciones siguientes.
Claims (14)
1. Un procedimiento para la separación de
monóxido de carbono e hidrógeno a partir de una mezcla gaseosa de
los mismos, comprendiendo dicho procedimiento:
enfriar y parcialmente condensar el gas de
alimentación (1) que está constituido de monóxido de carbono e
hidrógeno por intercambio de calor (2, 3, 6) para producir un gas de
alimentación enfriado y parcialmente condensado (7);
separar (8) el gas de alimentación enfriado y
parcialmente condensado para producir un primer vapor enriquecido en
hidrógeno y un primer líquido enriquecido en monóxido de
carbono;
alimentar una primera corriente (12) del primer
líquido enriquecido en monóxido de carbono a una columna de retirada
de hidrógeno (13) que tiene una presión de operación inferior a la
presión de alimentación y en la que el hidrógeno es al menos
parcialmente retirado del líquido enriquecido en monóxido de carbono
para producir monóxido de carbono líquido empobrecido en hidrógeno
(14) y vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno (22);
y
vaporizar una segunda corriente (28) del primer
líquido enriquecido en monóxido de carbono o derivada del mismo para
proporcionar al menos una parte de la refrigeración requerida para
enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación por
intercambio de calor (6, 2) y producir vapor enriquecido en monóxido
de carbono; y estando dicho proceso caracterizado porque el
vapor enriquecido en monóxido de carbono se comprime (29) para
producir vapor enriquecido en monóxido de carbono comprimido (30) a
una presión inferior a la presión de alimentación, que se enfría y
al menos parcialmente se condensa (2, 3) para producir vapor
enriquecido en monóxido de carbono al menos parcialmente condensado
(31), al menos una parte del cual se recicla a la columna de
retirada de hidrógeno (13).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
que además comprende;
enfriar y parcialmente condensar el vapor de
monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno (22) para producir
vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno enfriado y
parcialmente condensado;
separar (23) el vapor de monóxido de carbono
enriquecido en hidrógeno enfriado y parcialmente condensado para
producir un segundo vapor enriquecido en hidrógeno y un segundo
líquido enriquecido en monóxido de carbono (27);
vaporizar al menos una parte del segundo líquido
enriquecido en monóxido de carbono (27) para proporcionar una parte
de la refrigeración requerida para enfriar y parcialmente condensar
el vapor de monóxido de carbono enriquecido en hidrógeno por
intercambio de calor (6, 2) y reciclar el líquido resultante
vaporizado enriquecido en monóxido de carbono a la columna de
retirada de hidrógeno (13).
3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en
donde el segundo líquido enriquecido en monóxido de carbono se
combina con una segunda corriente (28) del primer líquido
enriquecido en monóxido de carbono para proporcionar un líquido
combinado enriquecido en monóxido de carbono que se vaporiza para
proporcionar al menos una parte de la refrigeración requerida para
enfriar y parcialmente condensar (2, 6) tanto el vapor de monóxido
de carbono enriquecido en hidrógeno como el gas de alimentación, y
el líquido resultante vaporizado combinado de monóxido de carbono se
recicla a la columna de retirada de hidrógeno.
4. Un procedimiento según la reivindicación 2 o
la reivindicación 3, que además comprende:
añadir un refrigerante de nitrógeno líquido (10)
al segundo vapor enriquecido en hidrógeno para producir el
refrigerante enfriado enriquecido en hidrógeno; y
vaporizar el refrigerante enfriado enriquecido en
hidrógeno para proporcionar una parte de la refrigeración requerida
para enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación por
intercambio de calor (6) y producir un vapor caliente enriquecido en
hidrógeno.
5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en
donde el vapor calentado enriquecido en hidrógeno se combina con un
líquido enriquecido en metano (25) para producir una corriente de
combustible que se calienta adicionalmente por intercambio de calor
(3, 2) para proporcionar una corriente de gas combustible (26).
6. Un procedimiento según la reivindicación 4 o
la reivindicación 5, en donde el refrigerante enriquecido en
hidrógeno comprende una parte del primer vapor enriquecido en
hidrógeno.
7. Un procedimiento según la reivindicación 2 o
la reivindicación 3, que además comprende:
combinar al menos una parte del primer vapor
enriquecido en hidrógeno con al menos una parte del segundo vapor
enriquecido en hidrógeno para producir un vapor combinado
enriquecido en hidrógeno; y
expandir el vapor combinado enriquecido en
hidrógeno para proporcionar una parte de la refrigeración requerida
para enfriar y condensar parcialmente el gas de alimentación y
producir vapor expandido enriquecido en hidrógeno.
8. Un procedimiento según la reivindicación 7, en
donde el vapor expandido enriquecido en hidrógeno se combina con el
líquido enriquecido en metano (25) para producir una corriente de
combustible que se calienta posteriormente por intercambio de calor
(3, 2) para proporcionar una corriente de gas combustible (26).
9. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en donde el líquido de monóxido de carbono
empobrecido en hidrógeno (14) comprende metano, comprendiendo además
dicho procedimiento separar el líquido de monóxido de carbono
empobrecido en hidrógeno (14) en una columna de separación (16) para
producir el producto vapor de monóxido de carbono (17) y el líquido
enriquecido en metano (25).
10. Un procedimiento según la reivindicación 9,
en donde el producto vapor de monóxido de carbono (17) se calienta
por intercambio de calor (2) y se comprime (18) para producir el
producto gas de monóxido de carbono comprimido (19), una porción del
mismo se enfría y al menos parcialmente se condensa por intercambio
de calor (2, 3) y, después del ajuste de presión (21), se recicla a
la columna de separación (16) como reflujo (20) para la
separación.
11. Un procedimiento según la reivindicación 9 o
la reivindicación 10, en donde al menos una parte (25) del líquido
enriquecido en metano se combina con un vapor enriquecido en
hidrógeno derivado del vapor de monóxido de carbono enriquecido en
hidrógeno de la columna de retirada de hidrógeno para producir una
corriente de combustible.
12. Un procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, donde el líquido de monóxido de carbono del
que se ha retirado hidrógeno (14) se separa en fases (15) para
producir una corriente gaseosa y una corriente líquida,
vaporizándose dicha corriente líquida por intercambio de calor (3) y
la corriente líquida vaporizada se combina con la corriente gaseosa,
y la corriente gaseosa combinada a la columna de separación
(16).
13. Un aparato para separar monóxido de carbono e
hidrógeno de una mezcla gaseosa de los mismos, comprendiendo dicho
aparato:
primeros medios de intercambio de calor (2, 3, 6)
para enfriar y condensar parcialmente el gas de alimentación (1) que
comprende monóxido de carbono e hidrógeno a fin de producir un gas
de alimentación enfriado y parcialmente condensado;
un separador (8) para separar el gas de
alimentación enfriado y parcialmente condensado para producir un
primer vapor enriquecido en hidrógeno y un primer líquido
enriquecido en monóxido de carbono;
medios de conducto para llevar el gas de
alimentación enfriado y parcialmente condensado desde los primeros
medios de intercambio de calor (2, 3, 6) al separador (8);
una columna de retirada de hidrógeno (13), que
opera a una presión inferior a la presión de alimentación para
retirar el hidrógeno del líquido enriquecido en monóxido de carbono
a fin de producir un líquido de monóxido de carbono del que se ha
retirado hidrógeno (14) y un vapor de monóxido de carbono
enriquecido en hidrógeno (22);
medios de conducto para llevar una primera
corriente (12) del líquido enriquecido en monóxido de carbono del
separador (8) a la columna de retirada de hidrógeno (13);
segundos medios de intercambio de calor (6, 2)
para vaporizar el líquido enriquecido en monóxido de carbono
proporcionando así al menos una parte de la refrigeración requerida
para enfriar y parcialmente condensar el gas de alimentación y
producir el vapor enriquecido en monóxido de carbono;
medios de conducto para llevar una segunda
corriente (28) del líquido enriquecido en monóxido de carbono del
separador (8) a los segundos medios de intercambio de calor (6,
2);
un compresor (29) para comprimir el líquido
enriquecido en monóxido de carbono para producir vapor enriquecido
en monóxido de carbono comprimido (30); y
medios de conducto para conducir el vapor
enriquecido en monóxido de carbono del segundo intercambiador de
calor al compresor (29);
caracterizándose dicho
aparato porque el vapor enriquecido en monóxido de carbono
comprimido (30) está a una presión inferior a la presión de
alimentación y porque el aparato comprende
además:
terceros medios de intercambio de calor (2, 3)
para enfriar y condensar al menos parcialmente el vapor enriquecido
en monóxido de carbono comprimido (30) para producir un vapor
enriquecido en monóxido de carbono condensado al menos parcialmente
(31);
medios de conducto para llevar el vapor
enriquecido en monóxido de carbono comprimido (30) desde el
compresor (29) a los terceros medios de intercambio de calor (2, 3);
y
medios de conducto para llevar al menos una parte
del vapor enriquecido en monóxido de carbono condensado al menos
parcialmente (31) desde los terceros medios de intercambio de calor
(2, 3) a la columna para la retirada de hidrógeno (13).
14. Aparato según la reivindicación 13, donde el
aparato está adaptado para levar a cabo la combinación de los
aspectos del procedimiento como se han definido en una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 12.
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