RU2728146C2 - Способ и устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки - Google Patents

Способ и устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки Download PDF

Info

Publication number
RU2728146C2
RU2728146C2 RU2018145469A RU2018145469A RU2728146C2 RU 2728146 C2 RU2728146 C2 RU 2728146C2 RU 2018145469 A RU2018145469 A RU 2018145469A RU 2018145469 A RU2018145469 A RU 2018145469A RU 2728146 C2 RU2728146 C2 RU 2728146C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
liquid
nitrogen
methane
scrubber
Prior art date
Application number
RU2018145469A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018145469A3 (ru
RU2018145469A (ru
Inventor
Бертран ДЕМОЛЛЬЕН
Original Assignee
Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод filed Critical Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Publication of RU2018145469A3 publication Critical patent/RU2018145469A3/ru
Publication of RU2018145469A publication Critical patent/RU2018145469A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2728146C2 publication Critical patent/RU2728146C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1406—Multiple stage absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1418—Recovery of products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40—Carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0276—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of H2/N2 mixtures, i.e. of ammonia synthesis gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/205—Other organic compounds not covered by B01D2252/00 - B01D2252/20494
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0001—Separation or purification processing
    • C01B2210/0009—Physical processing
    • C01B2210/0025—Physical processing by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0053—Hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0068—Organic compounds
    • C01B2210/007—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/90—Details relating to column internals, e.g. structured packing, gas or liquid distribution
    • F25J2200/94—Details relating to the withdrawal point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/02—Mixing or blending of fluids to yield a certain product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/24—Quasi-closed internal or closed external carbon monoxide refrigeration cycle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Способ комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки, в котором обогащенную метаном жидкость (45) вводят на первый промежуточный уровень скрубберной колонны (15) в качестве первой промывной жидкости, и по меньшей мере одну обогащенную азотом жидкость (73) вводят на уровень выше первого уровня скрубберной колонны в качестве второй промывной жидкости, и смесь водорода и азота отводят в виде верхнего газа (27) из скрубберной колонны. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для комбинированного получения смеси водорода и азота, необязательно, составляющей синтез-газ для получения аммиака, а также монооксида углерода и, необязательно, метана при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки.
Известно использование способов, относящихся к типу промывки метаном, которые описаны в документе EP 0465366, с целью разделения синтез-газа на различные его составляющие. Данный способ основан, в частности, на использовании фракции обогащенной метаном текучей среды, извлекаемой из нижней части колонны для разделения CO/CH4, в качестве промывочной текучей среды для промывки первых двух колонн, при этом другая фракция этой текучей среды затем извлекается в форме метана для продувки.
За счет термодинамического равновесия между метаном для промывки и верхним газом из колонны часть метана затем теряется в верхнем газе указанных двух колонн. В документе EP 0317851 описана промывка отпарной колонны с целью повышения выхода.
Таким образом, для того чтобы компенсировать указанные потери метана, в газе, подлежащем обработке, в любой момент времени будет необходимо иметь в наличии достаточное количество метана. Если синтез-газ, подлежащий обработке, не содержит достаточное количество метана, данный способ будет невозможно использовать в неизменном виде. Поэтому, для того чтобы иметь возможность осуществлять промывку метаном, необходимо, как описано в документе DE 3741906 A1, использовать подпитку газом, обогащенным метаном, с целью искусственного увеличения содержания метана в поступающем газе, подлежащем обработке.
Использование способа частичной конденсации значительно снижает выход извлекаемого CO по сравнению с промывкой метаном. В данном случае, для получения синтез-газа с целью получения одного и того же объема выработки монооксида углерода, необходимо потребить больше «топлива» (природного газа, лигроина, угля и т.д.) выше по ходу потока.
Также известно применение обработки обогащенного водородом газа жидким азотом в скрубберной колонне с целью получения смеси газов, необходимой для синтеза аммиака, имеющего стехиометрию приблизительно 3H2 на 1N2.
В некоторых документах, таких как документ EP 0937681 A1, уже предложено совместное получение CO и газа для получения аммиака. Тем не менее, главными их недостатками являются:
• либо уменьшение выхода извлекаемого СО (обычно приблизительно 8-10% СО теряется при продувке жидкостью в середине скрубберной колонны),
• либо загрязнение полученного СО азотом (и тогда для повторного разделения данной смеси требуются дополнительная колонна и энергия).
Целью настоящего изобретения является объединение получения монооксида углерода с получением смеси для получения аммиака. В верхнюю часть скрубберной колонны добавляется дополнительная секция для последовательной (сверху вниз) промывки синтез-газа азотом и метаном. Добавочный азот не будет находиться в получаемом СО. Тем не менее, в отсутствие колонны для удаления азота, азот, присутствующий в синтез-газе на впуске, будет находиться в получаемом на выпуске СО. Может быть также добавлена отпарная колонна, что сделает возможным извлечение части метана, который иначе был бы потерян с верхним газом из скрубберной колонны. Указанная отпарная колонна может быть образована камерой с одной теоретической тарелкой, например сосудом сепаратора, или камерой, обеспечивающей возможность разделения, эквивалентного нескольким теоретическим тарелкам.
Дополнительное извлечение метана делает возможным:
использование способа промывки метаном при небольших количествах метана в синтез-газе. Обычно синтез-газ, получаемый при помощи ATR (автотермический риформинг), весьма беден метаном, присутствующим в количестве приблизительно 1 мол.%.
Содержание метана в синтез-газе на впуске ниже 0,4 мол.% становится достаточным для осуществления промывки метаном.
• Иначе
○ было бы необходимо либо выполнять способ частичной конденсации со значительной потерей выхода СО;
○ было бы необходимо вводить дополнительный газ G1 для искусственного увеличения содержания метана в поступающем газе, подлежащем обработке, для того чтобы иметь возможность осуществлять промывку метаном, как описано в документе DE 3741906 A1. Поэтому для одного и того же объема получения СО обрабатывается больше газа, что требует оборудования большего размера и/или большего количества потребляемой энергии, и это потенциально может вносить присутствующие в газе G1 и отсутствующие в синтез-газе примеси, с которыми затем придется иметь дело.
○ Также можно осуществить внутреннюю рециркуляцию метана, как описано в документе EP 0790212 A1, что также может способствовать
• извлечению большего количества метана, для того чтобы затем иметь возможность его получения в виде жидкости или газа.
Объединение двух этих способов также делает возможным использование лишь одной холодильной камеры вместо двух холодильных камер, а также уменьшение размера турбины CO относительно традиционной промывки метаном и, таким образом, уменьшение потока в цикле CO (и, таким образом, потребление меньшего количества энергии). На самом деле, смешивание водорода и азота является эндотермическим, что делает возможным создание холода иначе, чем при помощи турбины CO.
Согласно одному из объектов настоящего изобретения предлагается способ комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода, необязательно, метана и, необязательно, азота при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки, в котором:
i) смесь газов, содержащая по меньшей мере водород, монооксид углерода и метан, охлаждают в теплообменнике,
ii) охлажденную смесь направляют в скрубберную колонну,
iii) обогащенную метаном жидкость вводят на первый промежуточный уровень скрубберной колонны в качестве первой промывной жидкости,
iv) по меньшей мере одну обогащенную азотом жидкость вводят на уровень выше первого уровня скрубберной колонны в качестве второй промывной жидкости,
v) смесь водорода и азота отводят в виде верхнего газа из скрубберной колонны,
vi) кубовую жидкость отводят из скрубберной колонны и направляют в отпарную колонну,
vii) жидкость отводят с уровня в промежуточной секции скрубберной колонны и направляют либо в теплообменник, либо в линию верхнего газа из отпарной колонны, либо во вторую отпарную колонну,
viii) кубовую жидкость отводят из отпарной колонны и направляют в колонну для разделения монооксида углерода и метана,
ix) по меньшей мере одна часть кубовой жидкости из разделительной колонны составляет жидкость на этапе iii), и
x) текучую среду, обогащенную монооксидом углерода, отводят из разделительной колонны.
В соответствии с другими необязательными аспектами настоящего изобретения:
- способ проводят при низкой температуре по меньшей мере частично за счет расширения в турбине по меньшей мере одной части текучей среды, обогащенной монооксидом углерода, или по меньшей мере одной части верхнего газа из отпарной колонны,
- способ проводят при низкой температуре по меньшей мере частично за счет смешивания верхнего газа из скрубберной колонны с обогащенной азотом жидкостью, поступающей из внешнего источника, при промежуточной температуре теплообменника и/или при температуре холодного конца теплообменника,
- скрубберная колонна, отпарная колонна и разделительная колонна находятся в одном изолированном замкнутом пространстве,
- смесь газов содержит не более 0,4 мол.% метана и составляет единственный источник метана для способа, но не для внутренней рециркуляции метана,
- часть кубовой жидкости из разделительной колонны извлекают в виде обогащенного метаном продукта в жидкой форме или в газообразной форме после его испарения в теплообменнике,
- обогащенная азотом жидкость из этапа iv) поступает из внешнего источника и не содержится в смеси газов выше по ходу потока относительно теплообменника,
- обогащенная азотом жидкость из этапа iv) не поступает из внешнего источника и содержится в смеси газов выше по ходу потока относительно теплообменника,
- первая обогащенная азотом жидкость из этапа iv) поступает из внешнего источника и не содержится в смеси газов выше по ходу потока относительно теплообменника, а вторая обогащенная азотом жидкость из этапа iv) не поступает из внешнего источника и содержится в смеси газов выше по ходу потока относительно теплообменника,
- по меньшей мере одну обогащенная азотом жидкость направляют в верхнюю часть скрубберной колонны,
- газ, отведенный из промежуточной области скрубберной колонны, охлаждают жидкостью, обогащенной монооксидом углерода, отведенной из разделительной колонны, и охлажденный газ направляют обратно в скрубберную колонну,
- верхний газ из скрубберной колонны содержит по меньшей мере пять или даже по меньшей мере девять частей водорода на одну часть азота и, необязательно, его обогащают азотом для обеспечения трех частей водорода,
- смесь газов, содержащая азот и по меньшей мере одну часть обогащенной азотом жидкости, которую направляют в скрубберную колонну, поступает из колонны для удаления азота, в которой происходит очистка от азота текучей среды, обогащенной монооксидом углерода,
- полученная обогащенная метаном жидкость содержит по меньшей мере еще один более тяжелый углеводород, такой как этан.
Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предлагается устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода, метана и, необязательно, азота при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки, которое содержит теплообменник, скрубберную колонну, отпарную колонну, колонну для разделения монооксида углерода и метана, линию для направления подлежащей охлаждению смеси газов, содержащей по меньшей мере водород, монооксид углерода и метан, линию для направления охлажденной смеси из теплообменника в скрубберную колонну, линию для введения обогащенной метаном жидкости на первый промежуточный уровень скрубберной колонны в качестве первой промывной жидкости, по меньшей мере одну линию для введения обогащенной азотом жидкости на уровень выше первого уровня скрубберной колонны в качестве второй промывной жидкости, линию для отведения смеси водорода и азота в виде верхнего газа из скрубберной колонны, линию для отведения кубовой жидкости из скрубберной колонны и для направления кубовой жидкости из скрубберной колонны в отпарную колонну, линию для отведения жидкости с уровня промежуточной секции скрубберной колонны и для ее направления либо в теплообменник, либо в линию верхнего газа из отпарной колонны, либо во вторую отпарную колонну, линию для отведения кубовой жидкости из отпарной колонны и ее направления в колонну для разделения монооксида углерода и метана, при этом по меньшей мере одна часть кубовой жидкости из разделительной колонны составляет обогащенную метаном жидкость, и линию для отведения текучей среды, обогащенной монооксидом углерода, из разделительной колонны.
Принцип настоящего изобретения исходит из способа промывки метаном и заключается в том, что в верхнюю часть скрубберной колонны добавляют секцию. В первой (нижней) секции скрубберной колонны традиционным образом происходит обработка синтез-газа жидким метаном. Затем газ попадает во вторую секцию. Перед введением во вторую секцию газ может быть охлажден до -181°C жидким CO с целью извлечения метана, который будет конденсироваться (аналогично тому, как это описано в документе FR 2807505). Кубовую жидкость скрубберной колонны обычно направляют в отпарную колонну, а затем в колонну для разделения CO/CH4.
Во второй (верхней секции) газ промывают азотом. Кубовая жидкость из данной, второй секции будет затем извлечена и либо испарена непосредственно (фиг. 1), либо направлена во вторую отпарную колонну (фиг. 2). Вторая отпарная колонна работает под давлением приблизительно 3 бар. Нижнюю часть второй отпарной колонны подогревают с целью снижения концентрации азота в жидкости, для того чтобы не загрязнять азотом получаемый СО. Жидкость из нижней части данной колонны будет направляться в колонну для разделения CO/CH4. Попутно извлекается небольшая доля CO (приблизительно 0,1% исходного потока CO), что делает возможным повышение выхода СО. Верхний газ из второй отпарной колонны будет подогреваться в основном обменнике, а затем сбрасываться.
Таким образом, верхний газ из скрубберной колонны, больше не содержащий метан после промывки азотом, направляется либо непосредственно в обменник 7, либо в конденсатор-испаритель с целью получения жидкого CO из LP CO. (Конкретнее, смешивание N2/H2 является эндотермическим, и температура этого газа составляет приблизительно -193°C.)
Примешивание азота, необходимого для корректировки соотношения H2/N2, возможно:
i) непосредственно при низкой температуре (т.е. без подогрева обогащенного водородом верхнего газа из скрубберной колонны в обменнике или на его холодном конце), и/или
ii) на промежуточном уровне обменника (т.е. после частичного подогрева верхнего газа из скрубберной колонны в основном обменнике).
Оба эти решения делают возможным получение холода и, таким образом, уменьшение подпитки холодом при помощи турбины.
Также можно осуществлять смешивание при высокой температуре, т. е. ниже по ходу потока относительно основного обменника, что обычно делает возможным сокращение капиталовложений.
Эта смесь газов может быть направлена, таким же образом, как газ из верхней части колонны, либо непосредственно в обменник 7, либо направлена в конденсатор-испаритель с целью получения жидкого CO из LP CO, либо использована для охлаждения секции скрубберной колонны для промывки метаном аналогично тому, как это описано в документе FR 2807504.
Также азот может быть частично добавлен при низкой температуре или на промежуточном уровне обменника, а окончательное смешивание для достижения требуемой стехиометрии может осуществляться при высокой температуре. Настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на три фигуры, на которых проиллюстрированы способы согласно настоящему изобретению.
Согласно способу, приведенному на фиг. 1, поток 1 синтез-газа, содержащий по меньшей мере водород, монооксид углерода и метан, очищают от воды, диоксида углерода, метанола и других примесей в блоке 3 очистки, а затем поток 5 сухого синтез-газа охлаждают в теплообменнике 7, который предпочтительно представляет собой паяный алюминиевый пластинчатый теплообменник. Охлажденный газ направляют в фазовый сепаратор 9, и образующийся газ 11 направляют в нижнюю часть скрубберной колонны 15. В скрубберную колонну на промежуточный уровень, называемый первым промежуточным уровнем скрубберной колонны 15, в качестве первой промывной жидкости подают обогащенную метаном жидкость 45. На уровень выше первого уровня скрубберной колонны 15 в качестве второй промывной жидкости вводят обогащенную азотом жидкость 73. Смесь 27 водорода и азота отводят в виде верхнего газа из скрубберной колонны 15, и из скрубберной колонны отводят кубовую жидкость. Верхний газ 27 из скрубберной колонны содержит по меньшей мере пять или даже по меньшей мере девять частей водорода на одну часть азота, и его обогащают азотом для обеспечения трех частей водорода.
Кубовую жидкость 17 из скрубберной колонны смешивают с жидкостью 13 из фазового сепаратора 9, и смесь 29 направляют в верхнюю часть отпарной колонны 31. Промежуточную жидкость 28 отводят с первого промежуточного уровня скрубберной колонны 51 и направляют для испарения в теплообменник 7. В отсутствие этого отведения продукт, обогащенный монооксидом углерода, был бы загрязнен азотом. Кубовую жидкость 35 отводят из отпарной колонны 31 и направляют в колонну 37 для разделения монооксида углерода и метана на промежуточном уровне после охлаждения в теплообменнике 7. По меньшей мере одна часть 45 кубовой жидкости 41 из разделительной колонны 37 после нагнетания в насосе 47 составляет первую промывную жидкость. Текучую среду 53, обогащенную монооксидом углерода, отводят из верхней части разделительной колонны 37. Разделительная колонна 37 содержит накопитель 39 жидкого монооксида углерода в верхней части колонны. Газ 53 и газ из накопителя направляют в виде газа 55 в компрессор 57 монооксида углерода для получения продукта 59, обогащенного монооксидом углерода. Часть 61 монооксида углерода охлаждают в теплообменнике 7 и делят на две части: одна часть 63 расширяется в турбине 67 с клапаном 69 для подогрева и направляется обратно в компрессор 57. Оставшуюся часть 65 используют для нагрева колонн 31 и 37 и питания накопителя 39.
Жидкий монооксид углерода 49 из накопителя 39 используют для охлаждения промежуточных текучих сред скрубберной колонны в месте ниже впуска первой промывной жидкости. Камера 21 принимает эту жидкость, и жидкость 23 направляют в обменник 19 для охлаждения промежуточных потоков. Газ 25 из камеры направляют обратно в компрессор 57.
Газ 33 испарения выходит из верхней части отпарной колонны 31, и обогащенный метаном продукт 43, необязательно, отводят из колонны 37 для разделения CO/CH4 в жидкой форме и испаряют в обменнике 7.
Способ, приведенный на фиг. 2, отличается от способа, приведенного на фиг. 1, тем, что в нем дополнительно используют вторую отпарную колонну 77, работающую под давлением приблизительно 3 бар. За счет подачи в нее жидкости, взятой над впуском первой промывной жидкости, она нагревается посредством цикла монооксида углерода. Кубовую жидкость 79 направляют в колонну 37 для разделения CO/CH4 на тот же уровень, что и поток 35.
Для того чтобы достигнуть требуемого соотношения водорода и азота, азот может быть добавлен из внешнего источника к верхнему газу из скрубберной колонны выше по ходу потока относительно теплообменника и/или на промежуточный уровень теплообменника, и/или ниже по ходу потока относительно теплообменника.
Из примеров, приведенных на указанных двух фигурах, понятно, что верхний газ из скрубберной колонны может содержать водород и азот в соотношении 3:1, что и требуется для синтез-газа для получения аммиака или не для получения аммиака. В случае если имеющегося в наличии азота будет недостаточно, для достижения требуемого соотношения азот может быть добавлен на выпуске колонны, как показано на фиг. 2.
На фиг. 3 добавлена колонна 89 для удаления азота. За счет подачи в нее монооксида 65 углерода, поступающего из компрессора 57, она вырабатывает в нижней части не содержащий азот монооксид углерода, питающий компрессор 57. Обогащенный азотом поток, получаемый в верхней части колонны 89, расширяется, сжижается и направляется в верхнюю часть колонны 15 в качестве промывной жидкости. В данном случае поток 73 может быть уменьшен или даже может не требоваться подача иного азота, чем в подаваемом газе 1. В данном примере жидкость 91 вводят в колонну 15 ниже впуска жидкости 73.

Claims (22)

1. Способ комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода и, необязательно, метана при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки, в котором:
i) смесь (1) газов, содержащую по меньшей мере водород, монооксид углерода, метан и, необязательно, азот охлаждают в теплообменнике (7),
ii) эту охлажденную смесь направляют в скрубберную колонну (15),
iii) обогащенную метаном жидкость (45) вводят на первый промежуточный уровень скрубберной колонны в качестве первой промывной жидкости,
iv) по меньшей мере одну обогащенную азотом жидкость (73, 91) вводят на уровень выше первого уровня скрубберной колонны в качестве второй промывной жидкости,
v) смесь водорода и азота отводят в виде верхнего газа (27) из скрубберной колонны,
vi) кубовую жидкость (17) отводят из скрубберной колонны и направляют в отпарную колонну (31),
vii) жидкость (28, 75) отводят с уровня в промежуточной секции скрубберной колонны и направляют либо в теплообменник, либо в линию верхнего газа из отпарной колонны, либо во вторую отпарную колонну,
viii) кубовую жидкость (35) отводят из отпарной колонны и направляют в колонну (37) для разделения монооксида углерода и метана,
ix) по меньшей мере одна часть кубовой жидкости (41, 45) из разделительной колонны составляет жидкость на этапе iii), и
x) текучую среду (53), обогащенную монооксидом углерода, отводят из разделительной колонны.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ проводят при низкой температуре
i) по меньшей мере частично за счет расширения в турбине (67) по меньшей мере одной части текучей среды, обогащенной монооксидом углерода, или по меньшей мере одной части верхнего газа из отпарной колонны, и/или
ii) по меньшей мере частично за счет смешивания верхнего газа из скрубберной колонны с обогащенной азотом жидкостью (73A, 73B, 73C), поступающей из внешнего источника, при промежуточной температуре теплообменника (7) и/или при температуре холодного и/или горячего конца теплообменника.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что скрубберная колонна (15), отпарная колонна (31) и разделительная колонна (37) находятся в одном изолированном замкнутом пространстве.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что смесь (1) газов содержит не более 0,4 мол.% метана и составляет единственный источник метана для способа.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что часть (43) кубовой жидкости из разделительной колонны извлекают в виде обогащенного метаном продукта в жидкой форме или в газообразной форме после его испарения в теплообменнике (7).
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что обогащенная азотом жидкость (73) из этапа iv) поступает из внешнего источника и не содержится в смеси газов выше по ходу потока относительно теплообменника (7).
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что обогащенную азотом жидкость (73, 91) направляют в верхнюю часть скрубберной колонны.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что газ, отведенный из промежуточной области скрубберной колонны, охлаждают жидкостью, обогащенной монооксидом углерода, отведенной из разделительной колонны, и, причем, охлажденный газ направляют обратно в скрубберную колонну.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что верхний газ (27) из скрубберной колонны содержит по меньшей мере пять или даже по меньшей мере девять частей водорода на одну часть азота и, необязательно, его обогащают азотом для обеспечения трех частей водорода.
10. Устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода, необязательно, метана и, необязательно, азота при помощи криогенной дистилляции, которое содержит теплообменник (7), скрубберную колонну (15), отпарную колонну (31), колонну (37) для разделения монооксида углерода и метана, линию для направления подлежащей охлаждению смеси (1) газов, содержащей по меньшей мере водород, монооксид углерода и метан, линию для направления охлажденной смеси из теплообменника в скрубберную колонну, линию для введения обогащенной метаном жидкости на первый промежуточный уровень скрубберной колонны в качестве первой промывной жидкости, линию для введения обогащенной азотом жидкости на уровень выше первого уровня скрубберной колонны в качестве второй промывной жидкости, линию для отведения смеси водорода и азота в виде верхнего газа из скрубберной колонны, линию для отведения кубовой жидкости из скрубберной колонны и для направления кубовой жидкости из скрубберной колонны в отпарную колонну, линию для отведения жидкости (28, 75) с уровня в промежуточной секции скрубберной колонны и ее направления либо в теплообменник, либо в линию верхнего газа из отпарной колонны, либо во вторую отпарную колонну (77), линию для отведения кубовой жидкости из отпарной колонны и ее направления в колонну для разделения монооксида углерода и метана, при этом по меньшей мере одна часть кубовой жидкости из разделительной колонны составляет обогащенную метаном жидкость, и линию для отведения текучей среды, обогащенной монооксидом углерода, из разделительной колонны.
RU2018145469A 2016-06-06 2017-05-24 Способ и устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки RU2728146C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1655118 2016-06-06
FR1655118A FR3052159B1 (fr) 2016-06-06 2016-06-06 Procede et installation pour la production combinee d'un melange d'hydrogene et d'azote ainsi que de monoxyde de carbone par distillation et lavage cryogeniques
PCT/FR2017/051281 WO2017212136A1 (fr) 2016-06-06 2017-05-24 Procédé et installation pour la production combinée d'un mélange d'hydrogène et d'azote ainsi que de monoxyde de carbone par distillation et lavage cryogéniques

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018145469A3 RU2018145469A3 (ru) 2020-06-22
RU2018145469A RU2018145469A (ru) 2020-06-22
RU2728146C2 true RU2728146C2 (ru) 2020-07-28

Family

ID=56855602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145469A RU2728146C2 (ru) 2016-06-06 2017-05-24 Способ и устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11015866B2 (ru)
EP (1) EP3464171B1 (ru)
CN (1) CN109311665B (ru)
BR (1) BR112018075053B1 (ru)
FR (1) FR3052159B1 (ru)
RU (1) RU2728146C2 (ru)
WO (1) WO2017212136A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332510A (zh) * 2018-03-22 2018-07-27 上海华林工业气体有限公司 一种提高HyCO冷箱CO回收率的系统及方法
CN112279217B (zh) * 2020-11-03 2022-05-17 北京石油化工工程有限公司 一种合成气的分离装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031785A1 (fr) * 1979-12-21 1981-07-08 J. BROCHIER ET FILS (Société Anonyme) Matériau textile complexe pour la réalisation d'articles stratifiés et articles stratifiés réalisés à partir de ce matériau
EP0937681A1 (fr) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation pour la production combinée d'un mélange de synthèse d'amomniac et de monoxyde de carbone
WO2008087318A2 (fr) * 2006-12-21 2008-07-24 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de séparation d'un mélange de monoxyde de carbone, de méthane, d'hydrogène et éventuellement d'azote par distillation cryogénique
RU2467993C2 (ru) * 2007-12-05 2012-11-27 ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Непрерывный способ бескислородной конверсии метана

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3739724A1 (de) * 1987-11-24 1989-06-08 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches
DE3741906A1 (de) 1987-12-10 1989-06-22 Linde Ag Verfahren zur gewinnung von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co
FR2664263B1 (fr) 1990-07-04 1992-09-18 Air Liquide Procede et installation de production simultanee de methane et monoxyde de carbone.
FR2745000A1 (fr) 1996-02-16 1997-08-22 Air Liquide Procede et installation de production de monoxyde de carbone
GB9800692D0 (en) * 1998-01-13 1998-03-11 Air Prod & Chem Separation of carbon monoxide from nitrogen-contaminated gaseous mixtures also containing hydrogen and methane
FR2807505B1 (fr) 2000-04-07 2002-06-14 Air Liquide Distributeur liquide-gaz pour colonne d'echange de matiere et/ou de chaleur, et colonne utilisant un tel distributeur
FR2807504B1 (fr) 2000-04-07 2002-06-14 Air Liquide Colonne pour separation cryogenique de melanges gazeux et procede de separation cryogenique d'un melange contenant de l'hydrogene et du co utilisant cette colonne
US6726747B2 (en) * 2001-03-21 2004-04-27 American Air Liquide Methods and apparatuses for treatment of syngas and related gases
EP1479990A1 (en) * 2003-05-19 2004-11-24 L'Air Liquide Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et Exploitation des Procédés Georges Claude Process and installation for providing a fluid mixture containing at least 10% carbon monoxide
US7617701B2 (en) * 2004-04-07 2009-11-17 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and installation for providing a fluid mixture containing at least 10% carbon monoxide
FR2915791B1 (fr) * 2007-05-04 2009-08-21 Air Liquide Procede et appareil de separation d'un melange d'hydrogene, de methane et de monoxyde de carbonne par distillation cryogenique
WO2010015764A2 (fr) * 2008-08-04 2010-02-11 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé de génération et de séparation d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone par distillation cryogénique
FR2991442B1 (fr) * 2012-05-31 2018-12-07 L'air Liquide,Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Appareil et procede de separation cryogenique d'un melange de monoxyde de carbone et de methane ainsi que d'hydrogene et/ou d'azote

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031785A1 (fr) * 1979-12-21 1981-07-08 J. BROCHIER ET FILS (Société Anonyme) Matériau textile complexe pour la réalisation d'articles stratifiés et articles stratifiés réalisés à partir de ce matériau
EP0937681A1 (fr) * 1998-02-20 1999-08-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation pour la production combinée d'un mélange de synthèse d'amomniac et de monoxyde de carbone
WO2008087318A2 (fr) * 2006-12-21 2008-07-24 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de séparation d'un mélange de monoxyde de carbone, de méthane, d'hydrogène et éventuellement d'azote par distillation cryogénique
RU2467993C2 (ru) * 2007-12-05 2012-11-27 ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЭлЭлСи Непрерывный способ бескислородной конверсии метана

Also Published As

Publication number Publication date
US20190128601A1 (en) 2019-05-02
EP3464171B1 (fr) 2020-07-01
FR3052159B1 (fr) 2018-05-18
WO2017212136A1 (fr) 2017-12-14
RU2018145469A3 (ru) 2020-06-22
CN109311665A (zh) 2019-02-05
CN109311665B (zh) 2022-08-16
BR112018075053B1 (pt) 2023-10-31
US11015866B2 (en) 2021-05-25
FR3052159A1 (fr) 2017-12-08
BR112018075053A2 (pt) 2019-03-06
EP3464171A1 (fr) 2019-04-10
RU2018145469A (ru) 2020-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1358794A3 (ru) Способ получени окиси углерода
KR102217256B1 (ko) 일산화탄소를 생성하는 방법 및 장치
US20110138853A1 (en) Process For Generating And Separating A Hydrogen-Carbon Monoxide Mixture By Cryogenic Distillation
JP2008520524A (ja) 水素および二酸化炭素の複合製造のための方法および装置
JP5551063B2 (ja) 低温蒸留によって水素、メタンおよび一酸化炭素の混合物を分離する方法および装置
JPH11314910A (ja) 一酸化炭素および水素を生成するための方法およびプラント
US20210080175A1 (en) Method and apparatus for the cryogenic separation of a synthesis gas containing a nitrogen separation step
FR3018599B1 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d’un gaz de synthese contenant du monoxyde de carbone, du methane et de l’hydrogene
RU2728146C2 (ru) Способ и устройство для комбинированного получения смеси водорода и азота, а также монооксида углерода при помощи криогенной дистилляции и криогенной промывки
US9625209B2 (en) Method for cryogenically separating a mixture of nitrogen and carbon monoxide
US6578377B1 (en) Recovery of hydrogen and carbon monoxide from mixtures including methane and hydrocarbons heavier than methane
WO2021046321A1 (en) Method and apparatus for an improved carbon monoxide cold box operation
CN110779276B (zh) 用于ch4生产中低温分离一氧化碳、氢气和甲烷的混合物的方法和装置
US20210055048A1 (en) Process and apparatus for production of carbon monoxide by partial condensation
CN111886465B (zh) 用于通过低温蒸馏来分离合成气的方法和设备
US20210172678A1 (en) Method for generating refrigeration for a carbon monoxide cold box
US20040141902A1 (en) Process and apparatus for producing a krypton/xenon mixture from air
RU2778187C2 (ru) Способ и устройство для криогенного разделения синтез-газа, включающие этап отделения азота
CN110114627B (zh) 用于低温分离氢气和一氧化碳的混合物的方法
CN109952482B (zh) 通过甲烷洗涤对气体混合物进行低温分离的方法和设置
US20100199717A1 (en) Method and system for the separation of a mixture containing carbon dioxide, hydrocarbon and hydrogen
FR3118144A3 (fr) Procede et appareil de separation cryogenique d’un melange d’hydrogene, de methane, d’azote et de monoxyde de carbone