MX2011010173A - Separacion criogenica de gas de sintesis. - Google Patents

Separacion criogenica de gas de sintesis.

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Andrew Weaver
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Abstract

Un proceso y aparato para separar una alimentación que contiene hidrógeno, monóxido de carbono, metano, y opcionalmente nitrógeno para formar un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2:CO y opcionalmente un gas de producto de hidrógeno y un gas de producto de monóxido de carbono. La alimentación se condensa parcialmente para formar una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono. La fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono se combinan en una manera regulada para formar una mezcla, que se separa criogénicamente para formar la mezcla de producto que tiene la relación molar deseada de H2:CO.

Description

SEPARACIÓN CRIOGÉNICA DE GAS DE SÍNTESIS ANTECEDENTES La presente invención se relaciona a la preparación de una mezcla gaseosa que contiene una relación molar deseada de hidrógeno y monóxido de carbono de una alimentación que contiene estos componentes en una diferente relación molar. Esta tiene aplicación particular, pero no exclusiva, a la provisión de gas de síntesis que contiene hidrógeno y monóxido de carbono en una relación molar de, por ejemplo 1:1.
El gas de síntesis (singas) en una mezcla gaseosa que consiste esencialmente de hidrógeno y monóxido de carbono, que, dependiendo del nivel de pureza, puede contener pequeñas cantidades de argón,' nitrógeno, metano y otras impurezas de hidrocarburo menores. Usualmente, 'se obtiene mediante la conversión catalítica o la oxidación parcial de carbón mineral, coque, gas natural u otras alimentaciones de hidrocarburo. Los usos primarios del singas están en la síntesis de metanol (que requiere una relación molar de hidrógeno : monóxido de carbono (H2:CO) de 2:1) y en reacciones para producir oxo-alcoholes (que requieren una relación molar de H2:CO de por lo menos 1:1).
Para muchas de estas aplicaciones, es necesario controlar las proporciones relativas de hidrógeno y monóxido de carbono. Típicamente, esto se logra al separar criogénicamente el singas crudo en corrientes de producto ricas en hidrógeno y ricas en monóxido de carbono y luego al combinarlas en la relación apropiada para producir la composición de singas requerida. El nivel de impurezas, especialmente metano y otros hidrocarburos, en el singas crudo usualmente también se reduce durante la separación criogénica .
La industria desea producir eficientemente un singas purificado que tenga una relación molar de H2:CO deseada en alta presión a partir de una separación criogénica sin compresión adicional.
La industria desea reducir los requerimientos de potencia para comprimir las corrientes de producto de singas.
La industria desear reducir la cantidad y/o tamaño del equipo de capital y costos asociados para la producción de singas.
La industria desea producir eficientemente singas que tenga una relación molar de H2 : CO deseada junto con un gas de producto de hidrógeno y/o un gas de producto de monóxido de carbono.
Descripciones relacionadas incluyen: las Patentes Norteamericanas Nos. 4,217,759, 4,488,890, 4,525,187, 4,566,886, 5,351,491, 5,609,040, 5,832,747 y 6,161,397, incorporadas en la presente por referencia en su totalidad.
BREVE DESCRIPCIÓN La presente invención se relaciona a un proceso y aparato para separar una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno para formar un gas de producto que tenga una relación molar de H2:C0 deseada. El proceso y aparato también puede formar un gas de producto de hidrógeno y un gas de producto de monóxido de carbono.
El proceso comprende: condensar parcialmente la alimentación para proporcionar una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido enriquecida de monóxido de carbono; combinar por lo menos una porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono con una porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno para formar una mezcla de dos fases que tiene una fracción de vapor y una fracción de liquido; y separar criogénicamente por lo menos una porción de la mezcla de dos fases en un primer fraccionador para formar un primer producto de gas y una fracción de liquido agotada en hidrógeno, en donde el primer gas de producto tiene una relación molar de H2 : CO entre 0.5 y 2.5, o entre 0.9:1 y 1.5:1, o entre 0.9:1 y 1.1:1; en donde por lo menos una de la fracción de liquido de la mezcla de dos fases y la por lo menos una porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono se vaporizan parcialmente.
La etapa de separar criogénicamente por lo menos una porción de la mezcla de dos fases puede comprender: separar la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases en el primer fraccionador para formar una fracción de vapor agotada en metano y la fracción de liquido agotada en hidrógeno; condensar parcialmente la fracción de vapor agotada en metano para formar el primer gas de producto y un condensado; e introducir por lo menos una porción del condensado en el primer fraccionador como reflujo.
El primer gas de producto puede ser retirado del primer fraccionador a una presión de 15 a 40 Mpa .
El proceso además puede comprender: depurar una segundo porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno o una porción de vapor de la separación de fases de la misma, con una corriente de lavado de metano liquido para proporcionar un gas de producto de hidrógeno y un líquido de metano cargado con monóxido de carbono .
Alternativamente o adicionalmente, el proceso además puede comprender: separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción del liquido agotado en hidrógeno en un segundo fraccionador para formar unas segunda fracción de vapor enriquecido en nitrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; y separar una alimentación intermediaria que comprende monóxido de carbono y metano en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano, en donde la alimentación intermediaria se forma de por lo menos una porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno .
Alternativamente, o adicionalmente, el proceso además puede comprender: condensar una alimentación de vapor que contiene CO para proporcionar un condensado que contiene CO; e introducir por lo menos una porción del condesado que contiene CO en el primer fraccionador como reflujo.
Alternativamente, o adicionalmente, el proceso además puede comprender: condesar una alimentación de vapor que contiene CO para proporcionar un condesado que contiene CO; e introducir una primera porción del condensado que contiene CO en el fraccionador de monóxido de carbono/metano como reflujo e introducir una segunda porción del condesado que contiene CO en el primer fraccionador como reflujo.
Alternativamente, o adicionalmente , el proceso además puede comprender: separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada de hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; separar una alimentación intermediaria que comprende monóxido de carbono y metano en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono, una fracción de liquido enriquecido en metano, y una segunda fracción de liquido enriquecida en metano, en donde la alimentación intermediaria se forma de por lo menos una porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno; y vaporizar la segunda fracción de liquido enriquecida en metano mediante el intercambio de calor indirecto con la alimentación para condensar parcialmente la alimentación.
Alternativamente, el proceso además puede comprender: separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido libre de hidrógeno; separar por lo menos una porción de la fracción de líquido libre de hidrógeno en un tercer fraccionador para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno y una fracción de líquido agotado en nitrógeno; formar una alimentación intermediaria de por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno; y separar la alimentación intermediaria en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de líquido enriquecida en metano.
Alternativamente el proceso además puede comprender : separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada en hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido libre de hidrógeno; separar por lo menos una porción de la fracción del líquido libre de hidrógeno en un tercer fraccionador para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno y una fracción de líquido agotada en nitrógeno; dividir la fracción de líquido agotada en nitrógeno en una primera corriente agotada de nitrógeno y una segunda corriente agotada de nitrógeno; vaporizar parcialmente la primera corriente agotada en nitrógeno para formar una corriente agotada en nitrógeno parcialmente vaporizada; y separar la corriente agotada en nitrógeno parcialmente vaporizada y la segunda corriente agotada en nitrógeno en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano.
La fracción de liquido enriquecida en metano se puede utilizar para formar por lo menos una porción de la corriente de lavado de metano liquido.
El aparato para separar una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno, comprende: un primer intercambiador de calor para condensar parcialmente la alimentación para formar una alimentación parcialmente condensada; un separador de fases para separar la alimentación parcialmente condensada en una fracción de vapor enriquecido en hidrógeno y una fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono; un medio para alimentar la alimentación parcialmente condensada al separador de fases desde el primer intercambiador de calor; un medio para combinar una porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno con una porción de toda la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono para formar una mezcla de dos fases, un medio para alimentar por lo menos una de la porción o toda la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la mezcla de dos fases al primer intercambiador de calor; el primer fraccionador para separar criogénicamente la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases para formar un primer gas de producto y una fracción de liquido agotada en hidrógeno; y un medio para alimentar la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases al primer fraccionador.
El aparato además puede comprender: una columna de lavado de metano para depurar una segunda porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno, o una porción de vapor de la separación de fases de las mismas, con una corriente de lavado de metano liquida para proporcionar un gas de producto de hidrógeno y un líquido de metano cargado con monóxido de carbono; y un medio para alimentar la segunda porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno, o una porción de vapor de la separación de fases de las mismas, a la columna de lavado de metano del separador de fases.
El aparato además puede comprender: un segundo fraccionador para separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liguido enriquecido en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en hidrógeno para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; un medio para alimentar la segunda porción de la fracción de liquido enriquecida de monóxido de carbono al segundo fraccionador desde el separador de fases; un medio para alimentar por lo menos una porción de la fracción del liquido agotado en hidrógeno al segundo fraccionador desde el primer fraccionador; un fraccionador de monóxido de carbono/metano para separar una alimentación intermediaria para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano; y un medio para alimentar por lo menos una porción de la fracción de líquido libre de hidrógeno al fraccionador de monóxido de carbono/metano desde el segundo fraccionador.
Alternativamente, el aparato además puede comprender : un segundo fraccionador para separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción del liquido agotada en hidrógeno para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido libre de hidrógeno; un medio para alimentar la segunda porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono al segundo fraccionador desde el separador de fases; un medio para alimentar por lo menos una porción de la fracción de líquido agotado en hidrógeno al segundo fraccionador desde el primer fraccionador; un tercer fraccionador para separar por lo menos una porción de la ' fracción de líquido libre de hidrógeno para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno en una fracción de líquido agotada de nitrógeno; un medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno al tercer fraccionador desde el segundo fraccionador; un fraccionador de monóxido de carbono/metano para separar por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno para formar un gas del producto de monóxido de carbono y una fracción de líquido enriquecida en metano; y un medio para alimentar la por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno al fraccionador de monóxido de carbono/metano desde el tercer fraccionador; El aparato además puede comprender un medio para alimentar una porción de la fracción de liquido enriquecido en metano a la columna de lavado de metano desde el fraccionador de monóxido de carbono/metano.
BREVE DESCRIPCIÓN DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 ilustra un diagrama de flujo de proceso para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2:CO.
La FIG. 2 ilustra un diagrama de flujo de proceso ejemplar 100 para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2 : CO asi como un gas de producto de hidrógeno y un gas de producto de monóxido de carbono.
La FIG. 3 ilustra otro diagrama de flujo de proceso para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2:C0.
FIG. 4 ilustra otro diagrama de flujo de proceso ejemplar 200 para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2 : CO asi como un gas de producto de hidrógeno y un gas de producto de monóxido de carbono.
DESCRIPCIÓN DETALLADA Los artículos "un" y "uno" como se utilizan en la presente significan uno o más cuando se aplica a cualquier característica en modalidades de la presente invención descritas en la especificación y en las reivindicaciones. El uso de "un" y "uno" no limita el significado a una característica individual a menos que tal límite sea específicamente establecido. El artículo "el" que precede sustantivos singulares o plurales o frases de sustantivo denota una característica especificada particular o características especificadas particulares y puede tener una connotación singular o plural dependiendo del contexto en el cual se utiliza. El adjetivo "cualquiera" significa uno, algunos o todos indiscriminadamente de cualquier cantidad.
La frase "por lo menos una porción" significa "una porción o toda".
Para los propósitos de simplicidad y claridad, descripciones detalladas de dispositivos bien conocidos, circuitos y métodos se omiten para no interferir con la descripción de la presente invención con detalle innecesario.
Como se utiliza en la presente un "fraccionador" incluye tales dispositivos como columnas de destilación, tambores de evaporación instantánea, columnas de rectificación, columnas de separación y los similares.
La presente invención será mejor entendida con referencia a las FIGS. 1 hasta 4.
Un proceso y aparato están para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2:CO de una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno. La alimentación puede contener pequeñas cantidades de otros componentes.
Con referencia a la FIG. 1 y FIG. 2, la alimentación se condensa parcialmente en el intercambiador de calor 101 para formar la alimentación parcialmente condensada 3 y se separa en el separador de fases 102 para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno 4 y una fracción-de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5. El separador de fases 102 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con el intercambiador de calor 101. El separador de fases 101 está conectado al intercambiador de calor 101 por un medio para alimentar la alimentación parcialmente condensada 3 al separador de fases 102 desde el intercambiador de calor 101. El medio para alimentar la alimentación parcialmente condensada puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y otros recipientes.
El término "enriquecido" significa que tiene un por ciento en mol de concentración más grande del gas indicado que la corriente original de la cual se formó. Luego, la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno tiene una concentración de % en mol de hidrógeno más grande que la alimentación. Del mismo modo, la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono tiene una concentración de % en mol de monóxido de carbono más grande que la alimentación .
Puesto que los artículos "un" y "uno" como se utilizan en la presente significan uno o más cuando se aplican a cualquier característica, más de una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 y más de una fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se puede formar de la alimentación 1.
Una porción o toda la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se combina con una porción regular de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 para formar la mezcla de dos fases 6 que tiene una fracción de vapor y una fracción de líquido. La porción o toda la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y la porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se pueden combinar utilizando cualquier medio para combinar las corrientes, por ejemplo, uniones de tubo, tanques, recipientes u otro dispositivo que tiene por lo menos dos entradas y por lo menos una salida.
Por lo menos una porción de la fracción de líquido de la mezcla de dos fases 6 y/o por lo menos una porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 parcialmente se vaporizan en el intercambiador de calor 101 para convertir una porción del mismo a la fracción de vapor. Estas corrientes se pueden alimentar al intercambiador de calor 101 por un medio para alimentar las corrientes, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes u otros medios conocidos para transportar fluidos.
Por lo menos una porción de la mezcla de dos fases 6 se separa criogénicamente en el fraccionador 103 para formar una fracción de vapor agitada en metano 7 y una fracción de líquido agotada en hidrógeno 15. La mezcla de dos fases 6 se alimenta del fraccionador 103 por un medio para alimentar la mezcla de dos fases 6, por ejemplo conductos tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes u otros medios conocidos para transportar fluidos. La fracción de vapor agotada en metano 7 se condensa parcialmente en el intercambiador de calor 101 y la corriente resultante se separa para formar el gas de producto 9 y un condensado 31. Por lo menos una porción del condensado 31 se introduce en el fraccionador 103 como reflujo. El beneficio de utilizar el fraccionador 103 es disminuir la concentración de metano en el gas de producto 9 y permite concentraciones más altas de metano en la alimentación 1.
El término "agotado" significa que tiene una concentración de % en mol menor del gas indicado que la corriente original de la cual se formó. Luego, la fracción de vapor agotada en metano 7 tiene un % en mol de metano menor que la mezcla de dos fases 6 y la fracción de líquido agotada en hidrógeno 15 tiene un % en mol de hidrógeno menor que la mezcla de dos fases 6.
Como se utiliza en esta solicitud, los términos "separación criogénica", "criogénicamente separando" significa que una mezcla se separa por un proceso de separación, por ejemplo, condensación, destilación y fraccionamiento, operando con una temperatura mínima abajo de la temperatura requerida para condensar por lo menos un componente de la mezcla en la presión de operación. Usualmente, la temperatura mínima estará abajo de -50°C (-60°F), de preferencia abajo de -100°C (-150°F).
La separación no criogénica incluye otras formas de separación, por ejemplo sorción y separación por membrana.
Por lo menos una porción de la mezcla de dos fases 6 se separa criogénicamente en el fraccionador 103 para formar un gas de producto 9 y una fracción de líquido agotada en hidrógeno 15. El gas de producto 9 tiene la relación molar deseada de H2:C0, que puede estar entre 0.5:1 y 2.5:1 o entre 0.9:1 y 1.5:1 o entre 0.9:1 y 1.1:1. La relación molar deseada de H2 : CO es generalmente diferente a la relación molar de H2:CO de la alimentación 1. La presión del gas de producto 9 que deja el fraccionador 103 puede ser de 15 a 40 MPa, así adecuado para el procesamiento corriente abajo sin compresión adicional. Una ventaja del presente proceso y aparato es proporcionár un gas de producto con una relación molar deseada de H2:CO en una presión adecuada sin compresión adicional .
La porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se regula (es decir se ajusta) para afectar la relación molar de H2:CO del gas de producto 9. El gasto de flujo total del gas del producto 9 se puede controlar al ajusfar la cantidad de fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y la relación molar de H2 : CO se puede controlar el ajustar la cantidad de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4. Los gastos de flujo se pueden regular por válvulas u otros medios conocidos. La composición del gas de producto 9 se puede medir, una señal enviar a un controlador donde el controlador proporciona una señal a la válvula (s) para ajustar los gastos de flujo de una manera preescrita. El gasto de flujo de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se incrementa cuando se desea un incremento en el gasto de flujo total del gas de producto 9. El gasto de flujo de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno se incrementa cuando se desea un incremento en la relación molar de H2:C0. El gasto de flujo de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno se disminuye cuando se desea una disminución en la relación molar de H2:CO. El gas de producto 9 puede intercambiar calor con otras corrientes de proceso como es mostrado antes de ser retirado del sistema.
La producción de un gas de producto de hidrógeno y gas de producto de monóxido de carbono además del gas de producto que tiene la relación molar deseada de H : CO se describe con referencia a la FIG. 2.
Una segunda porción 11 de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se depura con una corriente de lavado de metano liquida 26 en la columna de lavado de metano 104 para proporcionar gas de producto de hidrógeno 12 y el liquido de metano cargado con monóxido de carbono 32. El calor de absorción se remueve en el intercambiador de calor 111 utilizando monóxido de carbono líquido como ref igerante. La segunda porción 11 es la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se alimenta la columna de lavado de metano 104 por un medio para alimentar la segunda porción 11 por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes u otros medios conocidos para transportar fluidos. El gas de producto de hidrógeno 12 puede intercambiar el calor con varias corrientes del proceso como es mostrado antes de ser retirado del sistema. Opcionalmente, una porción pequeña de la corriente retirada para formar el gas de producto de hidrógeno 12 se puede tomar y mezclar para formar la corriente de gas de purga 17.
El lavado líquido es una operación unitaria bien conocida o etapa de proceso donde un líquido, por ejemplo, metano, se utiliza para absorber un componente preferencialmente absorbido de una corriente de alimentación. Por ejemplo, un lavado de metano líquido se puede utilizar para absorber preferencialmente el monóxido de carbono de una corriente que contiene hidrógeno y monóxido de carbono de modo que el hidrógeno sustancialmente puro se puede remover como un producto gaseoso. Una columna de lavado es un dispositivo en el cual ocurre el lavado liquido.
El hidrógeno se separa de una segunda porción 14 de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y la fracción de liquido agotada de hidrógeno 15 del fraccionador 105 para formar la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 16 y la fracción de liquido libre de hidrógeno 18. La fracción de vapor enriquecido en hidrógeno 16 se reduce en presión y se mezcla con otras corrientes de rechazo, se calienta en los intercambiadores de calor y deja el proceso como la corriente de gas de purga 17. El fraccionador 105 se rehierve en la parte del intercambiador de calor 101. La fracción de liquido libre de hidrógeno 118 se subenfria en el intercambiador de calor 101, y se reduce en presión. El fraccionador 105 esta en comunicación de flujo de fluido en corriente abajo del separador de fases 102. El fraccionador 105 esta conectado al separador de fases 102 por un medio para alimentar la segunda porción 14 de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5. El fraccionador 105 está en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador 103. El fraccionador 105 esta conectado al fraccionador 103 por un medio para alimentar la fracción de liquido agotada en hidrógeno 15 al fraccionador 105 del fraccionador 103. El medio para alimentar la segunda porción 14 de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y el medio para alimentar la fracción del liquido agotada en el hidrógeno 15 puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y otros recipientes. La fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 14 se puede calentar en el intercambiador de calor 101 antes de ser introducida en el fraccionador 105.
Como se utiliza en la presente, "libre de hidrógeno" significa que contiene menor que 1% en mol de hidrógeno .
Por lo menos una porción de la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 además se puede procesar para formar una alimentación intermediaria 36, 36' que se separa en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar un gas de producto de monóxido de carbono 34 y una fracción de líquido enriquecida en metano 35. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 está en comunicación de flujo de fluido corriente a bajo del fraccionador 105. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 está conectado al fraccionador 105 por un medio para alimentar el líquido libre de hidrógeno 18 al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 desde el fraccionador 105. El medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 además puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y ciertas columnas y recipientes.
Opcionalmente, en el caso donde se desea remover nitrógeno, la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 se puede separar del fraccionador 107 para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno 40 en la fracción de líquido agotada en nitrógeno 41. Si se utiliza, el fraccionador 107 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador 105. El fraccionador 107 esta conectado al fraccionador 105 por un medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno 18. El medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes. Una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno 41 se puede calentar e introducir en el fraccionador 107 como rehervidor .
Por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada 'en nitrógeno 41 se utiliza para formar la alimentación intermediaria 36, 36' , que se introduce dentro y se separa en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar el gas de producto de monóxido de carbono 34 de una fracción de liquido enriquecida en metano 35. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 está conectado al fraccionador 107 por un medio para alimentar la alimentación intermediaria 36. 36' . El medio para alimentar la alimentación intermediaria 36, 36' puede incluir cualquier medio conocido para transportar fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes.
Una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno 41 se puede dividir en una primera corriente agotada en nitrógeno 21 y una segunda corriente agotada en nitrógeno 20. La primera corriente agotada en nitrógeno 21 puede ser parcialmente vaporizada en el intercambiador de calor 101 y alimentar al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 como parte de la alimentación intermediaria 36, 36' . La corriente agotada en nitrógeno parcialmente vaporizado y la segunda corriente agotada en nitrógeno 20 se separa en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar un gas de producto de monóxido de carbono 34 y la fracción de líquido enriquecida en metano 35.
Una porción de la fracción de líquido enriquecida en metano 35 se calienta para proporcionar ebullición de vapor, que se regresa al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para proporcionar vapor de separación. Una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35 se puede utilizar para formar por lo menos una porción de la corriente de lavado de metano liquido 26. El beneficio de formar la corriente de lavado de metano liquido desde los fondos de liquido del fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 es que poco metano desde afuera del sistema es requerido y el metano ya esta frío. La columna de lavado de metano 104 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador de monóxido de carbono/metano 106. La columna de lavado de metano 104 esta conectada al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 por un medio para alimentar una porción de la fracción del liquido enriquecida en metano 35. El medio para alimentar una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35 puede incluir cualquier medio conocido para transportar fluido, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes.
Una alimentación de vapor que contiene CO 23 se puede condensar para proporcionar un condesado que contiene CO 24. Por lo menos una porción del condensado que contiene CO 24 se puede introducir en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 como reflujo.
Una ligera variación al proceso y aparato para producir un gas de producto que tiene una relación molar deseada de H2:C0 de una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno se describe con referencia a la FIG. 3 y FIG. 4. Con referencia a la FIG. 3 y FIG.4, la alimentación 1 se condensa parcialmente en el intercambiador de calor 101 para formar la alimentación parcialmente condensada 3 y se separa en el separador de fases 102 para formar la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 y la fracción de liquido enriquecida de monóxido de carbono 5. El separador de fases 102 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con el intercambiador de calor 101. El separador de fases 102 esta conectado al intercambiador de calor 101 por un medio para alimentar la alimentación parcialmente condensada 3 al separador de fases 102 desde el intercambiador de calor 101. El medio para alimentar la alimentación parcialmente condesada puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y otros recipientes.
Una porción o toda la fracción del líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se combina con una porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 para formar la mezcla de dos fases 6 que tiene una fracción de vapor y una fracción de líquido. La porción o toda la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y la porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se pueden combinar utilizando cualquier medio para combinar las corrientes, por ejemplo, uniones T de tubo, tanques, recipientes u otros dispositivo que tiene por lo menos dos entradas y por lo menos una salida .
Por lo menos una porción de la fracción de liquido de la mezcla de dos fases 6 y por lo menos una porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se vaporizan parcialmente en el intercambiador de calor 101 para convertir una porción de la misma a la fracción de vapor. Estas corrientes se pueden alimentar al intercambiador de calor 101 por un medio para alimentar las corrientes, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes y otros medios conocidos para transportar fluidos.
Por lo menos una porción de la mezcla de dos fases 6 se separa criogénicamente en el fraccionador 103 para formar el gas de producto 9 y de una fracción de líquido agotada en hidrógeno 15. La mezcla de dos fases 6 se alimenta al fraccionador 103 por un medio para alimentar la mezcla de dos fases 6, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes u otros medios conocidos para transportar fluidos. Una alimentación de vapor que contiene CO 23 se condensa para proporcionar un condesado que contiene CO 24. Por lo menos una porción del condensado que contiene CO 24 se introduce en el fraccionador 103 como reflujo. El beneficio de utilizar el fraccionador 103 es disminuir la concentración de metano en el gas de producto 9 y permite concentración más alta de metano en la alimentación 1.
Por lo menos una porción de la mezcla de dos fases 6 se separa criogénicamente en el fraccionador 103 para formar un gas de producto 9 y una fracción de liquido agotada en hidrógeno 15. El gas de producto 9 tiene la relación molar deseada de H2:CO, que puede estar en 0.5:1 y 2.5:1 o entre 0.9:1 y 1.5:1 o entre 0.9:1 y 1.1:1. La relación molar deseada de H2:CO es generalmente diferente a la relación molar de H2:CO de la alimentación 1. La presión del gas de producto 9 que deja fraccionador 103 puede ser de 15 a 40 MPa, asi adecuada para el procesamiento corriente abajo sin compresión adicional. Una ventaja del siguiente proceso y aparato es proporcionar un gas de producto con una relación molar de H2 : CO a una presión adecuada sin compresión adicional .
La porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 24 se regula (es decir se ajusta) para afectar la relación molar de H2:CO del gas de producto 9. El gasto de flujo total del gas de producto 9 se puede controlar en el ajusfar la cantidad de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 en la relación molar de H2 : CO se puede controlar al ajustar la cantidad de al fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4. Los gastos de flujo se pueden regular por válvulas y otros medios conocidos. La composición del gas de producto 9 se puede medir, una señal enviar un controlador donde el controlador proporciona una señal en la válvula (s) para ajustar los gastos de flujo y la manera preescrita. El gasto de flujo de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono 5 se incrementa cuando se desea un incremento del gasto de flujo total del gas de producto 9. El gasto de flujo de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno se incrementa cuando se desea un incremento en la relación molar de H2:C0. El gasto de flujo de la fracción de vapor enriquecido en hidrógeno se disminuye cuando se desea una disminución en la relación molar de H2:CO. El gas de producto 9 puede intercambiar calor con otras corrientes del proceso como se muestra enseguida sin el retiro del sistema.
La producción de un gas de producto de hidrógeno y el gas de producto de monóxido de carbono además del gas de producto que tiene la relación molar deseada de H2 : CO se describe con referencia a la FIG. 4.
Una segunda porción 11 de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se depura con una corriente de lavado de metano liquido 26 en la columna de lavado de metano 104 para proporcionar el gas de producto de hidrógeno 12 y el liquido de metano cargado con monóxido de carbono 32. El calor de absorción se remueve en el intercambiador de calor 111 utilizando monóxido de carbono liquido como refrigerante. La segunda porción 11 de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 4 se alimenta de la columna de lavado de metano 104 por un medio para alimentar la segunda porción 11 por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, válvulas, recipientes y otros medios conocidos para transportar fluidos. El gas de producto de hidrógeno 12 puede intercambiar calor con varias corrientes del proceso como se muestra antes sin el retiro del sistema. Opcionalmente, una porción pequeña de la corriente retirada para formar el gas de producto de hidrógeno 12 se puede tomar y mezclar para formar la corriente de gas de purga 17.
El hidrógeno se separa de una segunda porción 14 de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 5 y la fracción de líquido agotada en hidrógeno 15 en el fraccionador 105 para formar la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 16 y la fracción del líquido libre de hidrógeno 18. La fracción de vapor enriquecida en hidrógeno 16 se reduce en presión y se mezcla con otras corrientes de rechazo, se calienta en intercambiadores de calor y deja el proceso como corriente de gas de purga 17. El fraccionador 105 se rehierve en parte del intercambiador de calor 101. La fracción de líquido libre de hidrógeno 18 se súper enfría en el intercambiador de calor 101, y se reduce en presión. El fraccionador 105 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del separador de fases 102. El fraccionador 105 esta conectado al separador de fases 102 por un medio para alimentar la segunda porción 14 de la fracción de liquido enriquecido en monóxido de carbono 5. El fraccionador 105 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador 103. El fraccionador 105 esta conectado al fraccionador 103 por un medio para alimentar la fracción de liquido agotado en hidrógeno 15 al fraccionador 105 del fraccionador 103. El medio para alimentar la segunda porción de la fracción de liquido enriquecida de monóxido de carbono 5 y el medio para alimentar la fracción de liquido agotada en hidrógeno 15 puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y otros recipientes. La fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono 14 puede calentar en el intercambiador de calor 101 antes de ser introducida en el fraccionador 105.
Por lo menos una porción de la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 además se puede procesar para formar una alimentación intermediaria 36, 36' que se separa en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar un gas de producto de monóxido de carbono 34 y una fracción de líquido enriquecida en metano 35. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador 105. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 esta conectado al fraccionador 105 por un medio para alimentar el liquido libre de hidrógeno 18 al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 desde el fraccionador 105. El medio para alimentar la fracción de liquido libre de hidrógeno 18 puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y otras columnas y recipientes.
Opcionalmente, en el caso donde se desea remover nitrógeno, la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 se puede separar en el fraccionador 107 para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno 40 y una fracción de líquido agotada en nitrógeno 41. Si se utiliza, el fraccionador 107 esta en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador 105. El fraccionador 107 esta conectado el fraccionador 105 por un medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno 18. El medio para alimentar la fracción de líquido libre de hidrógeno 18 puede incluir cualquier medio conocido para transportar un fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes. Una porción de la fracción de líquido agotado en nitrógeno 41 se puede calentar e introducir en el fraccionador 107 como rehervidor.
Por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en nitrógeno 41 se utiliza para formar la alimentación intermediaria 36, 36' , que se introduce dentro y se separa" en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar el gas de producto de monóxido de carbono 34 y la fracción de liquido enriquecida en metano 35. El fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 está conectado el fraccionador 107 por un medio para alimentar la alimentación intermediaria 36, 36' . El medio para alimentar la alimentación intermediaria 36, 36' puede incluir cualquier medio conocido para transportar fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes.
Una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno 41 se puede dividir en una primera corriente agotada en nitrógeno 21 y una segunda corriente agotada en nitrógeno 20. La primera corriente agotada en nitrógeno 21 se puede vaporizar parcialmente en el intercambiador de calor 101 y alimentar al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 como parte de la alimentación intermediaria 36, 36' . La corriente agotada en nitrógeno parcialmente vaporizada y la segunda corriente agotada en nitrógeno 20 se separa en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para formar el gas de producto de monóxido de carbono 34 y la fracción de líquido enriquecida en metano 35.
Una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35 se calienta para proporcionar ebullición de vapor, que se regresa al fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 para proporcionar separación del vapor. Una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35 se puede utilizar para formar por lo menos una porción de la corriente de lavado de metano liquido 26. El beneficio de formar la corriente de lavado de metano liquido desde los fondos de liquido del fraccionador del monóxido de carbono/metano 106 es que poco metano desde afuera del sistema se requiere y el metano ya esta frío. La columna de lavado de metano 104 está en comunicación de flujo de fluido corriente abajo del fraccionador de monóxido de carbono/metano 106. La columna de lavado de metano 104 está conectada al fraccionador del monóxido de carbono/metano 106 por un medio para alimentar una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35. El medio para alimentar una porción de la fracción de liquido enriquecida en metano 35 puede incluir cualquier medio conocido para transportar fluido, por ejemplo, conductos, tuberías, tubos y los similares, así como válvulas y recipientes.
Una alimentación de vapor que contiene CO 23 se puede condensar para proporcionar un condensado que contiene CO 24. Una primera porción del condensado que contiene CO 24 se puede introducir en el fraccionador de monóxido de carbono/metano 106 como reflujo y una segunda porción del condensado que contiene CO 24 se puede introducir en el primer fraccionador 103 como reflujo.
EJEMPLO El proceso mostrado en la FIG. 2 se simuló utilizando Aspen Plus® 2004.1. La Tabla 1 resume el balance de masa para corrientes referidas en el diagrama de flujo de proceso de la FIG. 2. Para la fracción de vapor, 1 significa todo vapor, y 0 significa todo liquido.
Los estudios de modelación han mostrado que hay ahorros de potencia significantes (aproximadamente 20%) comparado con el mezclado de corrientes de producto de hidrógeno y monóxido de carbono.
El proceso de la presente invención reduce el costo y mejora la eficiencia de producción de singas al reducir el tamaño de una bomba de calor de monóxido de carbono/compresor de producto.
TABLA 1 Corriente 1 2 3 4 5 6 7 Parámetro H2 (% en 64.97 64.97 64.7 85.79 5.55 32.75 34.94 mol ) N2 (% en 0.40 0.40 0.40 0.24 0.85 0.64 0.80 mol ) CO (% en 29.28 29.28 29.28 13.58 74.07 53.57 64.19 mol ) CH„ (% en 5.35 5.35 5.35 0.38 19.53 13.04 0.06 mol ) Gasto de 5522.2 5522.2 5522.2 4089.2 1433.0 1276.7 1221.4 fluj o ( kgmol/h) Presión 3.07 0.04 2.99 2.99 2.99 2.89 2.89 (MPa) Temperatura 14.0 -139.7 -179.3 -179.3 -179.3 -149.3 -156.7 (°C) Fracción de 1.0000 1.0000 0.7403. 1.0000 0.0000 0.8619 1.0000 vapor (mol) (continuación) Corriente 8 9 10 11 12 13 14 Parámetro H2 (% en 0.80 0.69 0.69 0.24 0.03 0.03 0.85 mol ) N2 (% en 0.80 0.69 0.69 0.24 0.03 0.03 0.85 mol ) CO (% en 64.19 48.9 48.09 13.58 0.00 0.00 74.07 mol ) CH4 (% en 0.06 0.02 0.02 0.38 0.96 0.96 19.53 mol ) Gasto de 1221.4 785. 785.3 3656. 3040.1 3040.1 589.9 flujo ( kgmol/h) Presión 2.88 2.88 2.85 2.99 2.97 2.92 0.69 (MPa) Teperatura -162.8 -162.8 23.4 -19.3 -180.6 23.4 172.0 (°C) Fracción de 0.629 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.1779 vapor (mol) TABLA 1 (continuación) Corriente 15 16 17 18 19 20 21 Parámetro H2 (% en 3.26 91.53 38.65 0.01 6.76 0.00 0.00 mol) N2 (% en 0.57 1.41 1.08 0.51 71.70 0..40 0.34 mol ) CO (% en 62.32 2.51 1.62 44.12 21.54 44.16 40.79 mol ) CH, (% en 33.85 4.55 58.65 55.36 0.00 55.44 58.87 mol ) Gasto de 491.4 117.9 453.8 2801.7 4.5 1319.2 1376.6 flujo ( kgmol/h) Presión 0.69 0.66 0.21 0.66 0.45 0.46 0.28 (MPa) Teperatura -165.2 -175.5 23.4 -160.6 -180.5 -166.6 -173.1 (°C) Fracción de 0.2479 1.0000 1.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 vapor (mol) TABLA 1 (continuación) TABLA 1 (continuación) Corriente 28 31 32 33 34 Parámetro H2 (% en 0.00 5.68 3.48 0.05 0.00 mol) N2 (% en 0.90 1.01 0.44 0.56 0.90 mol) CO (% en 99.10 93.19 33.30 46.36 99.10 mol ) CH4 (% en 0.01 0.13 62.78 53.02 0.01 mol ) Gasto de 444.6 436.1 1481.1 2962.2 1639.3 flujo ( kgmol/h) Presión 0.94 2.88 2.99 0.66 0.28 (MPa) Teperatura 40.0 -162.8 -174.2 -161.9 -181.6 (°C) Fracción de 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 vapor (mol) (continuación) Corriente 35 36 36' 40 41 Parámetro H2 (% en 0.00 0.00 0.00 0.15 0.00 mol ) N2 (% en 0.00 0.46 0.34 71.16 0.54 mol) CO (% en 0.00 47.42 40.79 28.70 51.80 mol ) CH4 (% en 100.00 52.12 58.87 0.00 47.66 mol ) Gasto de 1936.9 1420.7 1376.6 596.2 3379.6 fluj o ( kgmol/h) Presión 0.28 0.28 0.28 0.45 0.46 (MPa) Teperatura -147.6 -173.1 -162.1 -179.2 -168.4 (°C) Fracción de 0.0000 0.1352 0.4997 1.0000 0.0000 vapor (mol) Aunque la presente invención se ha descrito en cuanto a modalidades especificas o ejemplos, esta no se limita a los mismos, sino que puede ser cambiada o modificada en cualquiera de varias de otras formas sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones acompañantes.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para separar una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno, caracterizado porque comprende: condensar parcialmente la alimentación para proporcionar una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono; combinar por lo menos una porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono con una porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno para formar una mezcla -de dos fases que tiene una fracción de vapor y una fracción de liquido; y separar criogénicamente o por lo menos una porción de la mezcla de dos fases en un primer fraccionador para formar un primer gas de producto y una fracción de liquido agotada en nitrógeno, en donde el primer gas de producto tiene una relación molar de H2:CO entre 0.5:1 y 2.5:1; en donde por lo menos una de la fracción de liquido de la mezcla de dos fases y la por lo menos una porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido' de carbono se vaporizan parcialmente.
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de separar criogénicamente por lo menos una porción de la mezcla de dos fases comprende: separar la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases en el primer fraccionador para formar una fracción de vapor agotada en metano y la fracción de liquido agotada en hidrógeno; condensar parcialmente la fracción de vapor agotada en metano para formar el primer gas de producto y un condensado; e introducir por lo menos una porción del condensado en el primer fraccionador como reflujo.
3. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer gas de producto se retira del primer fraccionador a una presión de 15 a 40 MPa.
4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación molar de H2:C0 del primer gas de producto está entre 0.9:1 y 1.5:1, de preferencia entre 0.9:1 y 1.1:1.
5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque además comprende : depurar una segunda porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno, o una porción de vapor de la separación de fases de las mismas, con una corriente de lavado de metano liquido para proporcionar un gas de producto de hidrógeno y un liquido de metano cargado con monóxido de carbono.
6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque además comprende : separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida con monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada de hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; y separar una alimentación intermediaria que comprende monóxido de carbono y metano en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano, en donde la alimentación intermediaria se forma de por lo menos una porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno.
7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque además comprende: condensar una alimentación de vapor que contiene CO para proporcionar un condensado que contiene CO; e (i) introducir por lo menos una porción del condensado que contiene CO en el primer fraccionador como reflujo; o (ii) introducir una primera porción del condensado que contiene CO en el fraccionador de monóxido de carbono/metano como reflujo e introducir una segunda porción del condensado que contiene CO en el primer fraccionador como reflujo.
8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque además comprende : separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de líquido enriquecida con monóxido de carbono y por lo menos una porción de fracción de líquido agotada en hidrógeno en un segundo fraccionador o formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido libre de hidrógeno; separar una alimentación intermediaria que comprende monóxido de carbono y metano en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono, una fracción de líquido enriquecida en metano y una segunda fracción de líquido enriquecido en metano en donde la alimentación intermediaria se forma de por lo menos una porción de la fracción de líquido libre de hidrógeno; y vaporizar la segunda fracción de liquido enriquecida en metano mediante el intercambio de calor indirecto con la alimentación para condensar parcialmente la alimentación .
9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque además comprende : separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; separar por lo menos porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno en un tercer fraccionador para formar una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido agotada de nitrógeno; formar una alimentación intermediaria de por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en nitrógeno; y separar la alimentación intermediaria en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de líquido enriquecida en metano.
10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque además comprende : separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada de hidrógeno en un segundo fraccionador para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido libre de hidrógeno; separar por lo menos una porción, de la fracción de líquido libre de hidrógeno en un tercer fraccionador para formar una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de líquido agotada de nitrógeno; dividir la fracción de líquido agotada en nitrógeno en una primera corriente agotada de nitrógeno y una segunda corriente agotada de nitrógeno; , vaporizar parcialmente la primera corriente agotada en nitrógeno para formar una corriente agotada de nitrógeno parcialmente vaporizada; y separar la corriente agotada en nitrógeno parcialmente vaporizada y la segunda corriente agotada de nitrógeno en un fraccionador de monóxido de carbono/metano para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano.
11. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque además comprende : formar por lo menos una porción de la corriente de lavado de metano líquido de una porción de la fracción de líquido enriquecida en metano.
12. Un aparato para separar una alimentación que comprende hidrógeno, monóxido de carbono, metano y opcionalmente nitrógeno, caracterizado porque comprende: un primer intercambiador de calor para condensar parcialmente la alimentación para formar una alimentación parcialmente condensada. un separador de fases para separar la alimentación parcialmente condensada en una fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono; un medio para alimentar la alimentación parcialmente condesada al separador de fases desde el primer intercambiador de calor; un medio para combinar una porción o toda la fracción de líquido enriquecida en monóxido de carbono con una porción regulada de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno para formar una mezcla de dos fases, un medio para alimentar por lo menos una porción o toda la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la mezcla de dos fases al primer intercambiador de calor; el primer fraccionador para separar criogénicamente la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases para formar un primer gas de producto y una fracción de liquido agotada en hidrógeno; y un medio para alimentar la por lo menos una porción de la mezcla de dos fases al primer fraccionador.
13. El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende: una columna de lavado de metano para depurar una segunda porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno, o una porción de vapor de la separación de fases de la misma, una corriente de layado de metano liquido para proporcionar un gas de producto de hidrógeno y un liquido de metano cargado con monóxido de carbono; y un medio' para alimentar la segunda porción de la fracción de vapor enriquecida en hidrógeno, o una porción de vapor de la separación de fases de la misma, a la columna de lavado de metano desde el separador de fases .
1 . El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: un segundo fraccionador para separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada de hidrógeno para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; un medio para alimentar la segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono al segundo fraccionador desde el separador de fases; un medio para alimentar la por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada de nitrógeno al segundo fraccionador desde el primer fraccionador; un fraccionador de monóxido de carbono/metano para separar una alimentación intermediaria para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de liquido enriquecida en metano; y un medio para alimentar por lo menos una porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno al fraccionador de monóxido de carbono/metano desde el segundo fraccionador.
15. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende: un segundo fraccionador para separar el hidrógeno de una segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono y por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en hidrógeno para formar una segunda fracción de vapor enriquecida en hidrógeno y una fracción de liquido libre de hidrógeno; un medio para alimentar la segunda porción de la fracción de liquido enriquecida en monóxido de carbono al segundo fraccionador desde el separador de fases; un medio para alimentar la por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en hidrógeno al segundo fraccionador desde el primer fraccionador; un tercer fraccionador para separar por lo menos una porción de la fracción de liquido libre de hidrógeno para formar una fracción de vapor enriquecida en nitrógeno y una fracción de liquido agotada en nitrógeno; un medio para alimentar la fracción de liquido libre de hidrógeno al tercer fraccionador desde el segundo fraccionador; un fraccionador de monóxido de carbono/metano para separar por lo menos una porción de la fracción de liquido agotada en nitrógeno para formar un gas de producto de monóxido de carbono y una fracción de líquido enriquecida en metano; y un medio para alimentar la por lo menos una porción de la fracción de líquido agotada en nitrógeno al fraccionador de monóxido de carbono/metano desde el tercer fraccionador.
16. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 o 15, caracterizado porque además comprende : un medio para alimentar una porción de la fracción de líquido enriquecida en metano a la columna de lavado de metano desde el fraccionador de monóxido de carbono/metano .
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