TW201800333A - 用於低溫合成氣體分離之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於用於低溫分離主要由氫及一氧化碳組成之含甲烷進料氣體(1)之方法及裝置，在此情形下藉由冷卻將該進料氣體部分冷凝，以獲得主要由一氧化碳及甲烷組成之含氫第一液相(9)，在H2 汽提塔(T1)中藉由分離出氫而自該第一液體生成第二液相(15)，在CO/CH4 分離塔(T2)中以允許其作為一氧化碳產物(32)釋放之純度自該第二液相(15)獲得富含一氧化碳之氣相(31)且亦獲得主要由甲烷及一氧化碳組成之塔底產物(34)，其中熱係自經引導穿過由迴路壓縮機(V)驅動之冷卻迴路之冷凍劑(20)抽出，並用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2)。在此情形下，該方法或裝置之特徵在於熱係自該進料氣體(1)之至少一部分(2)抽出並用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2)。

Description

用於低溫合成氣體分離之方法及裝置
本發明係關於用於低溫分離主要由氫及一氧化碳組成之含甲烷進料氣體之方法，在此情形下藉由冷卻將該進料氣體部分冷凝，以獲得主要由一氧化碳及甲烷組成之含氫第一液相，藉由分離出氫而自該第一液相在H2 汽提塔中生成第二液相，在CO/CH4 分離塔中以允許其作為一氧化碳產物釋放之純度自該第二液相獲得富含一氧化碳之氣相且亦獲得主要由甲烷及一氧化碳組成之塔底產物，其中熱係自經引導穿過由迴路壓縮機驅動之冷卻迴路之冷凍劑抽出，並用於加熱CO/CH4 分離塔。 另外，本發明係關於用於實施本發明方法之裝置。
所討論類型之製程多年來已為熟習此項技術者已知，稱為冷凝製程。其較佳用於分離藉由部分氧化所得之合成氣體，且因此具有高一氧化碳含量及低甲烷含量。假設進料氣體已經充分冷卻，則冷凝製程允許生成產率大於85%且甲烷含量小於100vppm之一氧化碳產物，且因此該產物可不經進一步純化步驟即使用，例如用於生成單乙二醇。 特定而言，為提供製程所需之峰值冷量(cold)並在CO/CH4 塔之頂部生成回流，在先前技術中，使用由迴路壓縮機驅動之冷卻迴路，其中外部供應之氮或內部生成之一氧化碳作為冷凍劑加以循環。 對於一氧化碳迴路，將在CO/CH4 分離塔中獲得並逆著欲冷卻之製程流升溫之富含一氧化碳之氣相之一部分壓縮，逆著欲升溫之製程流液化並膨脹至CO/CH4 塔之頂部，以產生冷。在此產生之液相之一部分形成塔回流，經由其達成一氧化碳產物之期望純度，同時剩餘物經進一步膨脹以為製程遞送峰值冷量。 根據先前技術，亦使用氮迴路以為製程提供峰值冷量並生成CO/CH4 分離塔之回流，出於此目的，使該分離塔配備有經液氮冷卻之冷凝器，將溫度差遞送至塔頂以驅動內部一氧化碳回流。 各別冷卻迴路包含指定為再沸器之熱交換器，熱經由其進給至CO/CH4 塔。出於此目的，使來自塔之塔底空間之液體在熱交換器中逆著在冷卻迴路中循環之冷凍劑升溫並部分汽化且然後經釋放回至塔中。 CO/CH4 塔之塔底產物主要由甲烷及一氧化碳組成，其中一氧化碳含量介於50體積%與70體積%之間。其因此不適於物料利用，且在逆著欲冷卻之製程流汽化並升溫後，作為燃料氣放出。特定而言，當局部燃料氣需求低於正在產生之塔底產物之量，以此一方式使得其部分需要排出時，或若一氧化碳產物之價值高於燃料氣，則期望減小塔底產物中之一氧化碳含量。根據先前技術，此可藉由增加冷卻迴路中之壓力來達成，大部分塔底產物可因此汽化。然而，此程序中之經濟優點因用於操作迴路壓縮機之能量輸入較高而被抵消。 因此，本發明之目標係說明所討論類型之方法以及實施其之裝置，其允許以與先前技術相比顯著減少之能量輸入降低塔底產物中之一氧化碳含量。
就方法而言，此目標係根據本發明達成，其中熱自進料氣體之至少一部分抽出並用於加熱CO/CH4 分離塔。 較佳地，出於此目的，進料氣體在逆著CO/CH4 分離塔中產生之液體之間接熱交換中冷卻，該液體在此過程中經部分汽化。所得液體-蒸氣混合物隨後經排至CO/CH4 分離塔中，而經冷卻但較佳未冷凝之進料氣體在進一步冷卻步驟中部分冷凝。尤佳地，使進料氣體逆著CO/CH4 分離塔之塔底產物冷卻，該塔底產物在部分汽化後與所形成蒸氣相一起再循環回至塔底空間。 可使用可已逆著欲升溫之製程流預冷卻之進料氣體之總量或僅一部分加熱CO/CH4 分離塔。若僅使用進料氣體之一部分加熱CO/CH4 分離塔，則設想將進料氣體分成第一子流及第二子流，其中第一子流經冷卻以加熱CO/CH4 分離塔且隨後與第二子流再組合，之後兩個子流共同部分冷凝。 方便地，操作冷卻迴路以致其相對於時間呈穩態，且因此其尤其無法用於在變化之操作條件下保持CO/CH4 分離塔中之溫度條件恆定。因此，提出使用用於加熱CO/CH4 分離塔之進料氣體之量監測CO/CH4 分離塔中之溫度條件。
在本發明方法之發展中，同樣提出在CO/CH4 分離塔之加熱中，經由冷卻迴路使CO/CH4 分離塔之塔底產物升溫。在此情形下使已經預冷卻之氣態冷凍劑在逆著液體之間接熱交換中冷卻，其中該液體部分汽化，但冷凍劑保持其物理狀態。所得液體-蒸氣混合物隨後較佳地排至CO/CH4 分離塔之塔底空間中。 冷凍劑較佳係外部供應之氮或係內部生成之一氧化碳，其可與進料氣體逆著相同液體共同冷卻及/或獨立於進料氣體逆著產生於CO/CH4 分離塔中之不同液體冷卻。舉例而言，可逆著CO/CH4 分離塔之塔底產物冷卻進料氣體，而使用在CO/CH4 分離塔之塔底空間上方產生之液體冷卻冷凍劑。自該液體形成之液體-蒸氣混合物(其蒸氣分數較佳地低於50%且尤佳低於25%)有效地經再循環至液體之抽出點上方之CO/CH4 分離塔液體。較佳地，在CO/CH4 分離塔之塔底空間上方之煙囪式塔板中收集欲抽出之液體。此製程變化形式允許在煙囪式塔板中收集之液體中達成介於50體積%與70體積%之間之一氧化碳濃度。 若將進料氣體及冷凍劑逆著CO/CH4 分離塔之塔底產物共同冷卻但不冷凝，則本發明方法之較佳實施例設想冷凍劑逆著在H2 汽提塔中產生之第二液相之至少第一部分經進一步冷卻並在此過程中液化，其中第一蒸氣相係藉由汽化來自H2 汽提塔之液相形成。經液化之冷凍劑隨後方便地用於在CO/CH4 分離塔之頂部生成回流。然後將冷凍劑之至少部分進一步膨脹以將峰值冷量遞送至製程。 另外，提出藉由逆著部分冷凝之進料氣體汽化自在H2 汽提塔中產生之第二液相之第二部分生成第二蒸氣相，以將該等第二蒸氣相與第一蒸氣相組合並將其施加至CO/CH4 分離塔作為級間加熱。 另外，在H2 汽提塔中產生之第二液相之第三部分(該第三部分通常佔其總量之大約5%-10%)可經膨脹並施加至CO/CH4 分離塔作為級間回流。 在先前技術中，在H2 汽提塔中產生之第二液相僅分成兩部分，其中較大部分逆著部分冷凝之進料氣體經汽化並隨後進給至CO/CH4 分離塔作為級間加熱，且第二部分在膨脹後施加至CO/CH4 分離塔作為級間回流，與先前技術相比，本發明之方法允許級間加熱之顯著較低之溫度級，以此一方式使得冷卻迴路可在較低壓力下操作，其對因壓縮所產生之成本具有有益效應。例如，與先前技術相比，若CO/CH4 分離塔之塔底餾分中之一氧化碳含量相當，能量需要可減小高達10%。 另外，本發明係關於用於低溫分離主要由氫及一氧化碳組成之含甲烷進料氣體之裝置，其具有至少一個用於冷卻及部分冷凝進料氣體之熱交換器、其中第一液相可自經部分冷凝之進料氣體分離出之分離器、其中第二液相可藉由分離出氫而自第一液相生成之H2 汽提塔、以及CO/CH4 分離塔，在該裝置中，可以允許其作為一氧化碳產物釋放之純度自第二液相獲得富含一氧化碳之氣相且亦可獲得主要由甲烷及一氧化碳組成之塔底產物，其中將CO/CH4 分離塔連接至再沸器(其係由迴路壓縮機驅動之冷卻迴路之一部分)，且熱可經由在冷卻迴路中經引導之冷凍劑抽出並可進給至CO/CH4 分離塔用於其加熱。 就裝置而言，所討論之目標係根據本發明達成，其中將CO/CH4 分離塔連接至配置於進料氣體之流動路徑中之再沸器，經由該再沸器可引導進料氣體之至少部分，以遞送熱用於加熱CO/CH4 分離塔。 將配置於進料氣體之流動路徑中之再沸器連接至CO/CH4 分離塔之塔底空間，以此一方式使得塔底產物可在再沸器中逆著欲冷卻之進料氣體至少經部分汽化且隨後可將其排回至CO/CH4 分離塔之塔底空間中。 方便地，在進料氣體之流動路徑中，將分流器配置於再沸器之上游，經由該分流器，可將進料氣體流分成第一子流及第二子流，以引導第一子流經過再沸器並將第二子流經旁路引導至再沸器。較佳地，分流器經構築以可調節並被納入控制迴路中，經由該控制迴路可藉由改變第一子流之量值來控制CO/CH4 分離塔中之溫度條件。 在本發明裝置之發展中，提出配置於進料氣體之路徑中之再沸器亦係冷卻迴路之部分，以此一方式使得經由該再沸器，熱不僅可自冷凍劑而且可自進料氣體抽出以加熱CO/CH4 分離塔。在此變化形式中，本發明之裝置較佳包含配置於再沸器之下游並連接至H2 汽提塔之冷凝器，在該冷凝器中，在再沸器中經冷卻但未液化之冷凍劑可在逆著來自H2 汽提塔之第二液相之至少部分之間接熱交換中冷凝，其中所用第二液相之部分經完全汽化。尤佳地，另外將H2 汽提塔直接連接至用於部分冷凝進料氣體之熱交換器且亦連接至CO/CH4 分離塔，以此一方式使得第二液相之第一部分可在冷凝器中汽化且第二部分可在用於部分冷凝進料氣體之熱交換器中汽化，且第三部分可進給至CO/CH4 分離塔作為級間回流。不僅冷凝器，而且用於部分冷凝進料氣體之熱交換器亦有效地連接至CO/CH4 分離塔，以此一方式使得在第二液相之汽化中獲得之氣流可進給作為級間加熱。 在本發明裝置之另一變化形式中，CO/CH4 分離塔連接至第一再沸器及第二再沸器，其中僅將第一再沸器配置於進料氣體之流動路徑中。在此不應排除第一再沸器亦為冷卻迴路之部分之情況；然而，較佳地，其非此情況。 方便地，CO/CH4 分離塔在其下部區域中構築有配置於塔底空間上方並連接至第二再沸器之煙囪式塔板，以此一方式使得液體可自煙囪式塔板抽出且在第二再沸器中逆著欲冷卻並冷凝之冷凍劑至少部分汽化後可經再循環回至CO/CH4 分離塔中之煙囪式塔板上方。 CO/CH4 分離塔在煙囪式塔板上方及下方之區段係藉由溢流連接至彼此，以此一方式使得在煙囪式塔板中收集之液體可傳遞至下部區段上以進一步分離出一氧化碳。有效地，煙囪式塔板下方之塔區段由於其中的物料轉化率較低，而可經構築具有小於煙囪式塔板上方區段之直徑。 較佳地，將再沸器構築為板式熱交換器或螺旋狀捲曲熱交換器，且將其配置於CO/CH4 分離塔外部或內部。具體而言，將配置於進料氣體之流動路徑中之再沸器構築為螺旋狀捲曲熱交換器並配置於CO/CH4 分離塔之塔底空間中。 在圖1中，將主要由氫及一氧化碳組成且存在於30巴(a)與60巴(a)之間之壓力下之含甲烷進料氣體1在第一熱交換器E1中逆著欲升溫之製程流冷卻而不冷凝，且然後將其分成第一子流2及第二子流3，其中在再沸器R中自第一子流2取出熱用於加熱CO/CH4 分離塔T2，在該再沸器中形成經進一步冷卻之完全氣態第一子流4，將經旁路引導至再沸器R之第二子流3與其組合以形成進料流5。為控制CO/CH4 分離塔T2中之溫度條件，兩個子流2及3之數量比可變化。 在第二熱交換器E2中，將進料流5冷卻至由於組份之冷凝而形成兩相物質混合物6之程度，該混合物在分離器D中經分離成主要由一氧化碳及甲烷組成之含氫液相及富含氫之氣相。氣相經由線路7自分離器D抽出，且在熱交換器E2及熱交換器E1中升溫後作為粗製氫8釋放至設備極限(plant limit)。相比之下，將液相9進給至H2 分離塔T1。出於此目的，將其分流成兩個子流，其中第一子流10作為回流經膨脹至H2 分離塔T1之頂部，而第二子流11在膨脹及隨後在熱交換器E2中部分汽化後施加至H2 分離塔T1之中央部分作為級間加熱。 在介於進料氣體1壓力之五分之一與三分之一之間之壓力下操作之H2 分離塔T1用於去除溶解於液相9中之氫。該分離塔係藉由整合於熱交換器E2中之循環加熱器12加熱。 使來自H2 分離塔T1之富含氫之塔頂餾分13在熱交換器E2及熱交換器E1中升溫後作為閃蒸氣體14遞送至邊界極限，而將基本不含氫且由一氧化碳及甲烷組成之塔底餾分15分流成三個子流16、17及18，並將其膨脹至在介於5巴(a)與9巴(a)之間之壓力下操作之CO/CH4 分離塔T2中。使CO/CH4 分離塔T2經由再沸器R加熱，其中塔底產物19至少經部分汽化。 製程所需之峰值冷量係自經由迴路壓縮機V驅動之低溫迴路獲得，該迴路壓縮機構築有三級C1、C2及C3，其中低溫迴路一氧化碳作為冷凍劑循環。一氧化碳20在通常介於8巴(a)與12巴(a)之間之壓力下離開第三壓縮級C3，隨後在熱交換器E1中冷卻並在再沸器R中與進料氣體1之第一子流2一起逆著欲升溫之CO/CH4 分離塔T2之塔底產物19進一步冷卻且在此過程中不冷凝。在冷凝器E3中，使在再沸器中R中經冷卻之一氧化碳21逆著子流16 (其通常佔H2 分離塔T1之塔底餾分15之量之大於45%)冷凝，該子流在此過程中汽化並作為氣流22進一步經引導。塔底餾分15之第二子流17同樣在熱交換器E2中逆著欲部分冷凝之進料氣體5汽化，且作為氣流23與氣流22組合以形成氣流24，其隨後經引導至CO/CH4 分離塔T2中作為級間加熱。塔底餾分15之第三子流18僅佔其總量之約5%-10%，膨脹後，將其施加至CO/CH4 分離塔T2作為級間回流。 將在冷凝器E3中經冷凝之一氧化碳25分成兩個子流26及27，其膨脹至CO/CH4 分離塔T2頂部中。一部分26用作回流，而第二部分27之液相再次自煙囪式塔板K1抽出，該煙囪式塔板用作兩個一氧化碳流28及29之分離器。將一個液相28與來自CO/CH4 分離塔T2之頂部之氣相30組合以形成一氧化碳流31，且在熱交換器E2及E1中汽化並升溫後進給至第三壓縮級C3，而第二液相29經進一步膨脹以為製程供應峰值冷量。隨後使在膨脹中形成之兩相一氧化碳流33同樣在熱交換器E2及E1中汽化並升溫，之後將其施加至迴路壓縮機V之吸入側。將第三壓縮級C3之出料側之經壓縮一氧化碳分流。一部分作為一氧化碳產物32以設備極限釋放。將剩餘部分作為迴路流20再循環至製程中。 在CO/CH4 分離塔T2之塔底空間S中，富含甲烷之含一氧化碳液相34聚集，其可在熱交換器E2及E1中汽化並升溫後作為燃料氣35釋放。藉助所述方法，可獲得一氧化碳含量小於25體積%之液相34，因此燃料氣35之量減少且因此經濟效率顯著改良。 在圖2之實例性實施例中，製程所需之峰值冷量係經由由迴路壓縮機V´驅動之低溫迴路獲得，該迴路壓縮機V´經構築有兩級C1´及C2´，其中低溫迴路氮作為冷凍劑循環。氮40通常在介於16巴(a)與21巴(a)之間之壓力下離開第二壓縮級C2´，然後在熱交換器E1中經冷卻並在再沸器R1中逆著自煙囪式塔板K (其配置於分離塔T2´下部區域中塔底空間S´之上方)抽出之液相41冷凝，該液相在此過程中經部分汽化並隨後傳遞回塔中之其取出點上方。使在再沸器R1中經冷卻並液化之氮43膨脹，以致產生冷至CO/CH4 分離塔T2´之頂部，在其中配置由液氮冷卻之冷凝器C，其遞送溫度差以驅動塔內部一氧化碳回流44。自CO/CH4 分離塔T2´之頂部經由線路45以中等壓力級抽出呈氣態之氮並經由線路46及47抽出呈液態之氮。將兩個氮流45及46組合以形成氮流48，其不經進一步減壓即在熱交換器E2及E1中逆著欲冷卻之進料氣體汽化並升溫，然後進給至迴路壓縮機V´之第二級C2´之吸入側。自來自CO/CH4 分離塔T2´頂部之第二液氮餾分47，藉由製冷膨脹至介於2.5巴(a)與4.5巴(a)之間之低壓力級，生成兩相物質混合物49，其為熱交換器E2之冷端遞送峰值冷量且在熱交換器E2及E1中汽化並升溫後施加至迴路壓縮機V´之第一級C1´。若需要，可經由低壓通道49將氮自外部進給至封閉之氮迴路，其中在熱交換器E1之暖側引入氣態氮50並在熱交換器E2之冷側引入液氮51。在迴路壓縮機V´之壓力側去除剩餘氮52。 煙囪式塔板K經構築具有溢流U，液體經由其通入至位於其下方之塔區段中及CO/CH4 分離塔T2´之塔底空間S´中。該塔底空間S´連接至第二再沸器R2，經由其自在熱交換器E1中逆著來自該塔底空間S´之液體53預冷卻之進料氣體1之第一子流2抽出熱用於加熱CO/CH4 分離塔T2´，在該第二再沸器R2中形成經進一步冷卻之子流4且液體53部分汽化，之後其再循環回至塔底空間S´。此製程變化形式允許液相34之一氧化碳含量減小至小於30體積%之值，且從而亦允許經濟效率由於燃料氣35之量較小而顯著增加。 將大體上不含氫且大體上由一氧化碳及甲烷組成之來自H2 分離塔T1之塔底餾分15分流成兩個子流16´及18´，其中第一子流16´經膨脹、在熱交換器E2中汽化並隨後經引導至CO/CH4 分離塔T2´作為級間加熱24´。子流18´同樣地經膨脹至CO/CH4 分離塔T2´中，其中該子流用作級間回流。
1‧‧‧含甲烷進料氣體、進料氣體
2‧‧‧第一子流
3‧‧‧第二子流
4‧‧‧經進一步冷卻之完全氣態第一子流、經進一步冷卻之子流
5‧‧‧進料流、進料氣體
6‧‧‧兩相物質混合物
7‧‧‧線路
8‧‧‧粗製氫
9‧‧‧第一液相、液相
10‧‧‧第一子流
11‧‧‧第二子流
12‧‧‧循環加熱器
13‧‧‧富含氫之塔頂餾分
14‧‧‧閃蒸氣體
15‧‧‧第二液相、塔底餾分
16‧‧‧子流、第一部分、液相、部分
16´‧‧‧子流、第一子流
17‧‧‧子流、第二子流、第二部分
18‧‧‧子流、第三子流
18´‧‧‧子流
19‧‧‧塔底產物、液體
20‧‧‧冷凍劑、一氧化碳、迴路流
21‧‧‧冷凍劑、一氧化碳
22‧‧‧氣流、第一蒸氣相
23‧‧‧氣流、第二蒸氣相
24‧‧‧氣流、級間加熱
24´‧‧‧級間加熱
25‧‧‧一氧化碳、冷凍劑
26‧‧‧子流、一部分
27‧‧‧子流、第二部分
28‧‧‧一氧化碳流、液相
29‧‧‧一氧化碳流、第二液相
30‧‧‧氣相
31‧‧‧富含一氧化碳之氣相、一氧化碳流
32‧‧‧一氧化碳產物
33‧‧‧兩相一氧化碳流
34‧‧‧塔底產物、富含甲烷之含一氧化碳液相、液相
35‧‧‧燃料氣
40‧‧‧氮、冷凍劑
41‧‧‧液相、液體
43‧‧‧氮
44‧‧‧一氧化碳回流
45‧‧‧氮流、線路
46‧‧‧氮流、線路
47‧‧‧線路、第二液氮餾分
48‧‧‧氮流
49‧‧‧兩相物質混合物、低壓通道
50‧‧‧氣態氮
51‧‧‧液氮
52‧‧‧剩餘氮
53‧‧‧液體、塔底產物
C‧‧‧冷凝器
C1‧‧‧級
C1´‧‧‧級、第一級
C2‧‧‧級
C2´‧‧‧級、第二壓縮級、第二級
C3‧‧‧級、第三壓縮級
D‧‧‧分離器
E1‧‧‧第一熱交換器、熱交換器
E2‧‧‧第二熱交換器、熱交換器
E3‧‧‧冷凝器
K‧‧‧煙囪式塔板
K1‧‧‧煙囪式塔板
R‧‧‧再沸器
R1‧‧‧再沸器
R2‧‧‧再沸器、第二再沸器
S‧‧‧塔底空間
S´‧‧‧塔底空間
T1‧‧‧H2汽提塔、H2分離塔
T2‧‧‧CO/CH4分離塔
T2´‧‧‧CO/CH4分離塔、分離塔
U‧‧‧溢流
V‧‧‧迴路壓縮機
V´‧‧‧迴路壓縮機
在下文中，將參考在圖 1 及圖 2 中示意性顯示之兩個實例性實施例更詳細地解釋本發明。 圖1顯示本發明之變化形式，其中CO/CH4 分離塔僅連接至一個再沸器。 圖2顯示本發明之另一變化形式，其中CO/CH4 分離塔連接至兩個再沸器。 在兩個圖中，相同設備組件及製程流用相同參考符號進行標記。
1‧‧‧含甲烷進料氣體、進料氣體
2‧‧‧第一子流
3‧‧‧第二子流
4‧‧‧經進一步冷卻之完全氣態第一子流、經進一步冷卻之子流
5‧‧‧進料流、進料氣體
6‧‧‧兩相物質混合物
7‧‧‧線路
8‧‧‧粗製氫
9‧‧‧第一液相、液相
10‧‧‧第一子流
11‧‧‧第二子流
12‧‧‧循環加熱器
13‧‧‧富含氫之塔頂餾分
14‧‧‧閃蒸氣體
15‧‧‧第二液相、塔底餾分
16‧‧‧子流、第一部分、液相、部分
17‧‧‧子流、第二子流、第二部分
18‧‧‧子流、第三子流
19‧‧‧塔底產物、液體
20‧‧‧冷凍劑、一氧化碳、迴路流
21‧‧‧冷凍劑、一氧化碳
22‧‧‧氣流、第一蒸氣相
23‧‧‧氣流、第二蒸氣相
24‧‧‧氣流、級間加熱
25‧‧‧一氧化碳、冷凍劑
26‧‧‧子流、一部分
27‧‧‧子流、第二部分
28‧‧‧一氧化碳流、液相
29‧‧‧一氧化碳流、第二液相
30‧‧‧氣相
31‧‧‧富含一氧化碳之氣相、一氧化碳流
32‧‧‧一氧化碳產物
33‧‧‧兩相一氧化碳流
34‧‧‧塔底產物、富含甲烷之含一氧化碳液相、液相
35‧‧‧燃料氣
C1‧‧‧級
C2‧‧‧級
C3‧‧‧級、第三壓縮級
D‧‧‧分離器
E1‧‧‧第一熱交換器、熱交換器
E2‧‧‧第二熱交換器、熱交換器
E3‧‧‧冷凝器
K1‧‧‧煙囪式塔板
R‧‧‧再沸器
S‧‧‧塔底空間
T1‧‧‧H2汽提塔、H2分離塔
T2‧‧‧CO/CH4分離塔
V‧‧‧迴路壓縮機

Claims (14)

  1. 一種用於低溫分離主要由氫及一氧化碳組成之含甲烷進料氣體(1)之方法，在此情形下藉由冷卻將該進料氣體部分冷凝，以獲得主要由一氧化碳及甲烷組成之含氫第一液相(9)，在H2 汽提塔(T1)中藉由分離出氫自該第一液相生成第二液相(15)，在CO/CH4 分離塔(T2、T2´)中以允許其作為一氧化碳產物(32)釋放之純度自該第二液相(15)獲得富含一氧化碳之氣相(31)並亦獲得主要由甲烷及一氧化碳組成之塔底產物(34)，其中熱自經引導穿過由迴路壓縮機(V、V´)驅動之冷卻迴路之冷凍劑(20、40)抽出並用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)，該方法之特徵在於熱係自 該進料氣體(1)之至少一部分(2)抽出並用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)。
  2. 如請求項1之方法，其中使用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)之該進料氣體(1)之該部分(2)逆著在該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)中產生之液體(19、53)冷卻，該液體較佳係塔底產物。
  3. 如請求項1或2之方法，其中將在該冷卻迴路中經引導之該冷凍劑(20、40)與用於加熱該CO/CH4 分離塔之該進料氣體(1)之該部分(2)逆著相同液體共同冷卻及/或獨立於該進料氣體(2)逆著在該CO/CH4 分離塔中產生之不同液體冷卻。
  4. 如請求項1或2之方法，其中將在該冷卻迴路中經引導之冷凍劑(40)逆著在該CO/CH4 分離塔(T2´)之塔底空間(S´)上方產生之液體(41)冷卻並在此過程中液化。
  5. 如請求項1或2之方法，其中將逆著該CO/CH4 分離塔之塔底產物(19)經冷卻之冷凍劑(21)逆著在該H2 汽提塔(T1)中產生之該第二液相(15)之第一部分(16)進一步冷卻並在此過程中液化，其中來自該H2 汽提塔(T1)之該液相(16)經汽化並形成第一蒸氣相(22)。
  6. 如請求項5之方法，其中以使得產生冷(cold)之方式將經液化之冷凍劑(25)膨脹至該CO/CH4 分離塔(T2)之頂部以生成回流。
  7. 如請求項6之方法，其中第二蒸氣相(23)藉由逆著欲部分冷凝之進料氣體(5)汽化而自在該H2 汽提塔(T1)中產生之該第二液相(15)之第二部分(17)生成，將該第二蒸氣相與該第一蒸氣相(22)組合並進給至該CO/CH4 分離塔(T2)作為級間加熱(24)。
  8. 一種用於低溫分離主要由氫及一氧化碳組成之含甲烷進料氣體(1)之裝置，其具有至少一個用於冷卻並部分冷凝該進料氣體(5)之熱交換器(E2)、其中第一液相(9)可自經部分冷凝之進料氣體(6)分離出之分離器(D)、其中第二液相(15)可藉由分離出氫而自第一液相(9)生成之H2 汽提塔(T1)以及CO/CH4 分離塔(T2、T2´)，在該裝置中可以允許其作為一氧化碳產物(32)釋放之純度自該第二液相(15)獲得富含一氧化碳之氣相(31)，且亦可獲得主要由甲烷及一氧化碳組成之塔底產物(34)，其中將該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)連接至係由迴路壓縮機(V、V´)驅動之冷卻迴路之部分之再沸器(R、R1)，且熱可經由在該冷卻迴路中經引導之冷凍劑(20、40)抽出並可進給至該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)用於其加熱，該裝置之特徵在於 該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)係連接至配置於該進料氣體之流動路徑中之再沸器(R、R2)，經由該再沸器可引導該進料氣體(2)之至少部分以遞送熱用於加熱該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)。
  9. 如請求項8之裝置，其中將配置於該進料氣體之該流動路徑中之該再沸器(R、R2)連接至該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)之塔底空間(S、S´)，以此一方式使得塔底產物(19、53)可在該再沸器(R、R2)中逆著欲冷卻之進料氣體(2)至少經部分汽化且隨後可排回至該CO/CH4 分離塔(T2、T2´)之該塔底空間(S、S´)中。
  10. 如請求項8或9之裝置，其中配置於該進料氣體之該路徑中之該再沸器(R)亦係該冷卻迴路之部分，以此方式使得經由該再沸器，熱不僅可自該冷凍劑(20)抽出而且可自該進料氣體(2)抽出，以加熱該CO/CH4 分離塔(T2)。
  11. 如請求項10之裝置，其中其包含連接至該H2 汽提塔(T1)及配置於該進料氣體之該路徑中之該再沸器(R)之冷凝器(E3)，在該冷凝器中，可使在該再沸器(R)中經冷卻之冷凍劑(21)逆著來自該H2 汽提塔(T1)之該第二液相(15)之至少部分(16)冷凝。
  12. 如請求項8或9之裝置，其中該CO/CH4 分離塔(T2´)在其下部區域構築有配置於該塔底空間(S´)上方之煙囪式塔板(K)且該煙囪式塔板(K)上方之空間係連接至再沸器(R1)，該再沸器(R1)係冷卻迴路之部分但未配置於該進料氣體之該路徑中。
  13. 如請求項8或9之裝置，其中將再沸器(R、R1，R2)配置於該CO/CH4 分離塔外部或整合於其中。
  14. 如請求項8或9之裝置，其中將再沸器(R、R1，R2)構築為板式熱交換器或螺旋狀捲曲熱交換器。
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