JPH0881211A - 一酸化炭素の製造方法及びその製造プラント - Google Patents
一酸化炭素の製造方法及びその製造プラントInfo
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Abstract
酸化炭素を製造する。 【構成】 一酸化炭素を、アンモニア合成混合物調製の
窒素洗浄操作の末端ガス等から得られる混合ガスから冷
却ルートにより再生する方法であって、一酸化炭素と水
素と窒素を含む混合物から、水素を分縮により分離し、
他の成分を蒸留により分離し、一酸化炭素は、液体一酸
化炭素の流れが供給される頭部凝縮器を一方に有する2
つのカラムで蒸留することにより得られ、この流れは頭
部凝縮器を要するカラムの中間位で抜き取られ、他方の
カラムの頭頂に入れられる。
Description
び窒素とあるときはアルゴンを含有する他の成分を実質
的に含むガス混合物から一酸化炭素を製造する方法に関
する。
炭化水素類のスチームの再利用または部分的酸化の間に
得られる。高純度の一酸化炭素は、従来の精製方法を用
いてこのようなユニットから製造され得る。例えば液体
メタンの分縮または浄化等の低温精製法は知られてお
り、他の精製に用いられる方法としては、たとえばテネ
コケミカルズ コソーブ(Tenneco Chemi
calsCosorb)等の吸収方法、または(プレッ
シャー スウィング 吸着あるいはSPA)等の吸着方
法がある。
よって得られる時、一酸化炭素はまた、アンモニア合成
に用いられる合成混合物の製造中に生成される。このよ
うな合成混合物の製造方法は、図1の該略図に示され、
以下にその要点を説明する。
化段階から得られる混合物を、1においてすすを除去し
た後、2において硫化水素を除去し、CO転化段階4
で、存在するCOのほとんどを、スチームの影響下で、
二酸化炭素(CO2 )に転化し、水素を生成する。5に
おいて吸収によりCO2 を除去した後、混合ガスを窒素
を用いる浄化段階に供し、合成混合物(N2 +3H2 )
及び実質的にCO、H2、メタンCH4 及びN2 を含む
末端ガスを生産する。
を示し、7では部分酸化3に必要な酸素及び浄化6に必
要な窒素を生産し、8では、6から得られ,9で圧縮さ
れた混合物からNH3 を実際に合成し、圧縮機9を運転
するタービン10内で蒸気を減圧し、11で段階2から
得られた硫化水素をクラウス(Claus)法により処
理し、12ないし14では種々の熱交換が行なわれる。
階からのこの末端ガスは、燃焼された。
が、COの製造工程に供給するための混合物として有益
に再利用されるべきCO豊富な残渣ガスを与えること
は、欧州特許第0,092,770号により知られてい
る。この特許出願で述べられている工程の一つは、メタ
ン、一酸化炭素、及び窒素をまた含む混合物から水素を
分離するためにメタン中で浄化する段階を含む。このよ
うにして作られた凝縮物を第1のカラム内で蒸留し、混
合物の残留物からメタンを分離する。主に一酸化炭素を
含むこの第1のカラムの頭頂からのガスを、第2の蒸留
カラムで蒸留し、窒素を除去し、残りの水素、純粋な一
酸化炭素を、このカラムの貯留部から抜き出す。
ムの頭頂で、凝縮器の冷媒として用いられる。
ルギー消費及び資本コストを低減して一酸化炭素を製造
する方法を提供することにある。
明の主題は、一酸化炭素と、水素と、窒素及びメタンを
含む他の成分とを実質的に含むガス混合物から一酸化炭
素を製造する方法にあり、ここで、一酸化炭素は中間圧
で蒸留することにより他の成分から分離され、蒸留は、
前記凝縮物からメタンを蒸留する第1のカラム内におけ
る第1の蒸留と、第1の蒸留から得られる混合物から一
酸化炭素を分離する第2のカラムにおける第2の蒸留と
を含むもので、液体を低圧で用い、2つの蒸留カラムの
うち1つの頭頂を冷却し、その頭頂が冷却されたカラム
の中間の位置で抜き出し、他の蒸留カラムの還流を提供
する。
れ以上の下記特性を含む。
蒸留カラムの頭頂を冷却し;循環圧縮機から送出された
COを任意に中間圧に減圧した後、第2の蒸留カラムの
貯留部に直接注入してそこで再沸を行ない;一方では、
開放CO低温サイクルからの低圧流れを蒸留によって分
離された中間圧の液体COの混合物にせしめ、低圧に減
圧し;水素及び蒸留の残留生成物を混合し、加熱し、そ
の後タービン内で減圧し、分離段階に必要な冷却に寄与
し;蒸留により分離された中間圧の液体COの一部分を
減圧し、熱交換器の冷却端で加熱サイフォンを与え;水
素及び蒸留の残留ガス生成物を混合、加熱し、その後タ
ービン内で減圧し、蒸留の液体残留生成物及び任意に分
縮段階からの凝縮物の一部分を減圧後、タービン排気ガ
スと混合し、この混合物を熱交換器の冷却端で気化し、
分離段階に必要な冷却に寄与し;この方法を、アンモニ
ア合成方法に組み入れ、ここで、合成混合物(N2 +3
H2 )の生成は、炭化水素または石炭の部分酸化の初期
段階及び窒素を用いた最終の浄化段階を含み、一酸化炭
素を窒素を用いた浄化段階の末端ガス中で冷却ルートに
より再生する。
と窒素及びメタンを含む他の成分との混合物を実質的に
含むガス混合物から一酸化炭素を製造するプラントを提
供することにあり、ガス混合物の成分を分離する手段を
含み、この手段は、熱交換器、分離ポット、第1のメタ
ン/窒素−一酸化炭素分離カラム及び第2の窒素−一酸
化炭素分離カラムを含む分離ポットの貯留部に接続され
た蒸留装置を含むものであって、ガス送出管は2つのカ
ラムのうち1つの頭頂を、2つのカラムのうち他の中間
位置に接続することを特徴とする。
て以下に説明する。ここで、図1、図2は、各々、本発
明にかかるCO製造プラントの2つの実施態様を示す図
である。
5に相当するもので、CO,CH4、N2 及びH2 を含
む供給混合物から、少なくとも純度98%のCOを、加
圧下で生成するものである。この混合物を、図1の装置
の末端ガス排出導管17から導管16(図1及び2)を
介して抜き出す。
9を備えた供給圧縮機18、向流式間接型熱交換器2
0、分離ポット21、頭部凝縮器23及び分離ポット2
4を備えた還流を行なうための第1の蒸留カラム22、
頭部凝縮器26及び分離ポット27、を備えた還流を行
なうための第2の蒸留カラム25、加熱サイフォン2
8、水冷又は空冷冷却器を備えた循環圧縮機29、及び
減圧タービン31を実質的に含む。
る。
で圧縮機18によって圧縮する。約−170℃における
熱交換器20を通したその分縮は、ガス状の水素を与
え、ポット21に分離される。ポット21から得られる
液体留分を、減圧バルブ32内で減圧し、その後、約1
0バールの中間圧で作動するカラムの貯留部22に供給
する前に、熱交換器20内で部分的に気化する。
離し、同時に、窒素と一酸化炭素を含むこのカラムから
の頭頂混合物を、約10バールの中間圧で作動するカラ
ム25の中間位置に供給する。
収集され、窒素はこのカラムの頭頂から抜き出される。
クルによって、部分的に提供される。
約11バールの高圧にすることができる。
部分的に冷却し、減圧バルブ33中で中間圧に減圧し、
カラム25の貯留部に直接注入し、第2の蒸留の再沸を
行なう。
の部分を、冷却し、熱交換器20の加熱端から冷却端に
かけて液化し、その後、減圧バルブ34中で中間圧に減
圧する。熱交換器29内で過冷されたカラム25の貯留
部からのCOを、35で、この中間圧の液体COと混合
する。
7で、約4.5バールの低圧に減圧し、頭部凝縮器23
及び26に供給する。
を、38中で化合し、圧縮機29によって約11バール
に再圧縮される前に、熱交換器20を通して再加熱す
る。
おいて、生成物導管30を介して、サイクルの高圧流れ
から抽出される。
には、サイフォン28を低圧COを用いて操作する。こ
のために、液体COを、地点35の中間圧の下流で、抽
出し、その後、加熱サイフォン28の分離ポット40に
供給する前に、減圧バルブ39内で、減圧する。後者に
集められた液体留分の気化により、熱交換器20の冷却
端で冷却を生じ、この気化により得られるガスCOは、
ポット40に戻る。40内で分離されたガス相を、凝縮
器23及び26から得られる低圧ガスCOと混合する。
り、さらに冷却が生ずる。さらに正確には、カラム22
の貯留部からの液体メタンを、42で、カラム25の頭
頂からの窒素ガスに添加される前に、減圧バルブ41で
わずかに減圧し、その後この混合物を、43で、ポット
21上にある減圧バルブ44内で減圧に供された窒素ガ
スに添加する。
20の冷却端を通して気化し、得られたガスをタービン
31内で減圧し、そのご、導管45を介して低圧で燃料
ガスに放出される前に、熱交換器20の冷却端から加熱
端にかけて再加熱する。
トの他の型であり、以下の点で相違する。
縮器あるいは分離ポットを備えていない。その還流は、
導管46を介して、カラム25の中間位置で、窒素/液
体一酸化炭素混合物を抜き出すことにより提供される。
メタンを含まないカラム22の頭頂ガスは、カラム25
の同じ位置に注入される。
する。
方では、熱交換器20を通して液化された高圧COによ
って提供され、減圧バルブ47中で直接低圧に減圧さ
れ、他方では、カラム25の貯留部に集められた中間圧
液体COによって提供され、減圧バルブ48中で低圧に
減圧される。
熱交換器20の冷却端で、分離ポットに置き換えられ
る。
の冷却端での冷却は、下記のごとく、生成操作でCOか
ら分離された末端ガスの成分を含む液体を気化すること
により行なわれる。
素は、減圧バルブ44で減圧され、カラム25の頭頂か
らの窒素に、42で添加され、このガス混合物は、続い
て、熱交換器20で部分的に加熱され、タービン31で
減圧される。
すぐに減圧バルブ50で減圧され、位置51で、タービ
ン31の排気ガスに添加される。
圧バルブ52で減圧し、位置53で、混合物の上流に添
加し、この全体を分離ポット49に供給する。混合物全
体から得られた液体は、熱交換器20の冷却端で気化さ
れ、ポット49から得られたガスと共に混合物全体で加
熱され、冷却に寄与する。最終ガス混合物を、図2と同
様に、導管45を介して、低圧で、燃料ガスシステムに
放出する。
ントと比較して、幾つかの利点を有するもので、加熱サ
イフォン28を単なるポット49に置き換えること及び
頭部凝縮器23と分離ポット24を削除することは、プ
ラントのコストを低減し、エネルギー消費を減らす。
トのさらに他の型であり、以下の点で相違する。
凝縮器あるいは分離ポットを備えていない。還流は、導
管46Aを介してカラム22の中間位でメタンを含まな
い混合物を抜き出すことにより行なわれる。カラム25
からの頭頂ガスは、カラム22の同じ中間位で注入され
る。
る。
方では、熱交換器20を通して液化された高圧COによ
って行なわれ、減圧バルブ47内で、直接、低圧に減圧
され、他方では、カラム25の貯留部に集められた中間
圧COによって行なわれ、減圧バルブ48内で、低圧に
減圧される。
るもので、循環圧縮機29は、カラム22及び25の中
間圧で送出され得る。この場合、減圧器33及び34
(図2)または33(図3及び4)は、削除される。
圧縮機18内で圧縮された供給混合物がアルゴンを含
み、ごく少量の水素を含むときに用いられる。このた
め、水素を除去するための分縮工程はない。カラム22
において蒸留されると、混合物は、メタンを豊富に含む
貯留液と、燃料ガスとして抜き出されるものとに分離さ
れる。実質的に一酸化炭素と窒素とアルゴンを含むカラ
ム22の頭頂ガスは、カラム25の中間位に送られる。
このカラムからの貯留液は、アルゴンと一酸化炭素を含
み、窒素と残留水素を含む頭頂ガスは、燃料ガス導管に
送られる。貯留液体は、その貯留部で純粋なアルゴン、
その頭頂で一酸化炭素を生成する第3のカラム125の
中間位に送られる前に、再び加熱され、減圧される。一
酸化炭素の一部は、冷却サイクルガスとして用いられ
る。
は、蒸留によって作られた流れを用いて交換器9内で向
流により冷却された圧縮機29中で、高圧に圧縮され
る。中間温度Tで、サイクルの第1の留分を交換器20
から抜き取り、中間圧にタービン処理される。(タービ
ン処理されない)他の留分は、高圧で、メタンを豊富に
含む液体の気化により液化され、熱交換器20の冷却端
で冷却され、その後低圧に減圧される。温度T2におけ
る第1タービン処理留分は、再び2つの流れに分配さ
れ、第1の主な流れは、カラム25及び125の再沸器
E03、E04内で液化され、第2の流れは、熱交換器
20内に再び導入され、そこで液化され、熱交換器20
内で冷却される。2つの液化された流れは合流されて、
バルブを用いて低圧に減圧され、第1の液化留分を生じ
る。
125の頭頂に送られ、カラム25の凝縮器E02内に
送られ、これら2つのカラムの還流を提供する。CO排
出物は、カラム125の頭頂において抜き出され、気化
サイクル(E02)の留分は、熱交換器20の加熱端で
再加熱され、もう一度冷却サイクルの一部を形成する。
方法を示す該略図
の図
ための図
明するための図
を説明するための図
Claims (20)
- 【請求項1】 一酸化炭素と、水素と、窒素及びメタン
を含む他の成分とを実質的に含む混合物からの一酸化炭
素の製造方法であって、一酸化炭素は中間圧で、前記他
の成分から蒸留により分離され、前記蒸留は、その貯留
部でメタンを分離する第1のカラム(22)における第
1の蒸留と、該第1の蒸留から得られる混合物から一酸
化炭素を分離する第2のカラム(25)における第二の
蒸留とを含む一酸化炭素の製造方法において、液体は2
つの蒸留カラム(22,25)のうち1つの頭頂を冷却
するために、低圧で用いられ、液体は、頭頂が冷却され
た前記カラム(22,25)の中間位置で抜き取られ、
他の蒸留カラム(22,25)の還流を提供することを
特徴とする一酸化炭素の製造方法。 - 【請求項2】 一酸化炭素は、分離段階に必要な冷却に
寄与する開放冷却サイクルのサイクル流れとして用いら
れることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 液体COは、低圧で2つの蒸留カラムの
頭頂を冷却するために用いられることを特徴とする請求
項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 循環圧縮機(29)の放出からのCO
は、任意に中間圧に減圧した後、第2の蒸留カラム(2
5)の貯留部内に直接注入されることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 開放CO冷却サイクルからの低圧流れ
は、一方では、蒸留により分離された中間圧液体COの
混合物を作り、低圧に減圧され、他方では、循環圧縮機
(29)の放出からのCOの混合物を作り、液化され、
低圧に減圧されることを特徴とする請求項2に記載の方
法。 - 【請求項6】 水素及び蒸留の残留生成物は混合され、
加熱され、その後タービン(31)内で減圧されて、分
離段階に必要な冷却に寄与することを特徴とする請求項
1ないし5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 水素及び蒸留のガス状残留生成物は、混
合され、加熱され、その後タービン(31)内で減圧さ
れ、蒸留の液体残留生成物、及び任意に、分縮段階から
の凝縮物の一部は、減圧後に、タービン排気ガスと混合
され、混合物は、熱交換器(20)の冷却端で気化さ
れ、分離段階に必要な冷却に寄与することを特徴とする
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 蒸留により分離された中間圧COの一部
は、減圧され、熱交換器(20)の冷却端で加熱サイフ
ォンを供給することを特徴とする請求項1ないし7のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 合成混合物(N2 +3H2 )の製造とし
て、炭化水素あるいは石炭の部分酸化の初期段階と、窒
素を用いた浄化の最終段階とを含み、かつ一酸化炭素
が、窒素を含む浄化段階からの末端ガスにおける冷却ル
ートにより再生されるアンモニア合成方法に組み入れら
れることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項10】 一酸化炭素と、一酸化炭素の貯留液及
びメタンの貯留液との中間の例えばアルゴン等の揮発性
を有する1つの成分を含む第2のカラム(25)からの
貯留液は、第3のカラム(125)で蒸留され、頭頂で
は一酸化炭素を豊富に含む蒸気を、貯留液内には中間の
揮発性を有する前記成分を豊富に含む流れを生成するこ
とを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項11】 ガス混合物の成分を分離する冷却手段
を含み、熱交換器(20)及び蒸留ユニットを含み、貯
留部にメタンを豊富に含む留分を生成する第1のカラム
(22)と、貯留部に一酸化炭素を豊富に含む留分を生
成する第2のカラム(25)と含む、一酸化炭素と、水
素と、窒素及びメタンを含む他の成分とを実質的に含む
ガス混合物から一酸化炭素を製造する方法において、ガ
ス送出導管は、2つのカラムのうち1つ(25)の頭頂
を、2つのカラムのうち1つ(22)の中間位置に接続
することを特徴とする一酸化炭素の製造プラント。 - 【請求項12】 循環圧縮機(29)を含む開放CO冷
却サイクルを含む請求項11に記載のプラント。 - 【請求項13】 2つの蒸留カラム(22,25)のう
ち1つの頭部凝縮器は、低圧減圧バルブ(48)を介し
て冷却サイクルからの液体COの導管に接続されること
を特徴とする請求項11または12に記載のプラント。 - 【請求項14】 カラム(22,25)のうち1つの頭
部凝縮器は、低圧減圧バルブを介して、冷却サイクルか
らの液体COの導管に接続され、他のカラム(22,2
5)の頭頂は、頭部凝縮器を有するカラム(22,2
5)の中間位に接続する導管によって液体と共に供給さ
れることを特徴とする請求項13に記載のプラント。 - 【請求項15】 第2のカラム(22)の再沸手段は、
任意に、減圧バルブを介して、サイクル凝縮器の放出に
接続された導管を含むことを特徴とする請求項11ない
し14のいずれか1項に記載のプラント。 - 【請求項16】 冷却サイクルの低圧部を供給するため
に、一方では、蒸留ユニットからの液体COを抜き取る
ための導管に接続された低圧減圧手段、及び他方では、
循環圧縮機(29)の放出への熱交換器(20)の下流
を含むことを特徴とする請求項11ないし15のいずれ
か1項に記載のプラント。 - 【請求項17】 分離ポット(21)の頭頂からの抜き
取り用の導管、及び蒸留装置からの残留生成物用の導管
は、互いに接続され、その後、減圧タービン(31)の
入り口に接続された、熱交換器(20)の冷却端から加
熱端への加熱路に接続されることを特徴とする請求項1
1ないし16のいずれか1項に記載のプラント。 - 【請求項18】 分離ポット(21)の頭頂からの抜き
取り用導管及び蒸留装置からのガス状残留生成物用の導
管は、互いに接続され、その後、減圧タービン(31)
の入り口に接続された、熱交換器(20)の加熱路に接
続されるものであって、蒸留装置からの液体残留生成物
の抜き取り用の導管は、熱交換器(20)の冷却端に接
続されたタービン(31)の排出管に接続されることを
特徴とする請求項11ないし16のいずれか1項に記載
のプラント。 - 【請求項19】 中間圧液体COにより、減圧バルブを
介して供給される加熱サイフォン(28)は、熱交換器
(20)の冷却端に接続されることを特徴とする請求項
11ないし18のいずれか1項に記載のプラント。 - 【請求項20】 合成混合物(N2 +3H2 )の製造手
段が、炭化水素または石炭の部分酸化のための初めのユ
ニットと、窒素を用いた浄化のための最終ユニットとを
含み、プラントの供給を窒素を用い足せ本状野ための該
ユニットからの末端ガスの放出に接続されるアンモニア
合成装置に組み入れることを特徴とする請求項11ない
し19のいずれか1項に記載のプラント。
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