用于生產(chǎn)h2產(chǎn)物流和co產(chǎn)物流的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于生產(chǎn)士產(chǎn)物流和CO產(chǎn)物流的方法和系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明涉及由包含4和CO的一種或多種供應(yīng)流（如合成氣、原料一氧化碳）生 產(chǎn)4產(chǎn)物流和co產(chǎn)物流的方法和系統(tǒng)。
[0002] 在這些方法中，通常將一般包含112、0)、014、0) 2并且特別是還包含惰性氣體"2和 Ar)的合成氣從生成單元（如部分氧化）排出、清洗（除去C02/H20)并分離其成分，優(yōu)選分 離成CO產(chǎn)物流、H2產(chǎn)物流、閃蒸氣體和尤其是尾氣。該分解優(yōu)選在低溫分離裝置中通過精 餾進(jìn)行，可將所述低溫分離裝置設(shè)置在例如"冷箱"中，這使得分離裝置的組件與外部隔離， 以使任何冷損失或吸熱最小化。將合成氣體在分離裝置中分離為其各個(gè)組分優(yōu)選在高運(yùn)行 壓力以及在進(jìn)料氣體中具有低H2/C0比例和低甲醇含量的情況下進(jìn)行，優(yōu)選通過部分冷凝 進(jìn)行。
[0003] 可隨后將從分離裝置中提取的H2餾分（氣體餾分）在變壓吸附（PSA)裝置中清 洗以獲得所述H2產(chǎn)物。通常將來自變壓吸附裝置的吹掃氣體和來自低溫分離裝置的尾氣 和閃蒸氣體燃燒以產(chǎn)生蒸汽或電。這些蒸汽因此代表CO和4的損失。
[0004] 通過上述的部分冷凝將合成氣體的各成分分離通常不能在大范圍的h2/co比例下 或用明顯不同的進(jìn)料氣體如合成氣體或原料一氧化碳進(jìn)行。
[0005] 通常，由部分冷凝得到的CO回收率（產(chǎn)率）為75-85%，取決于分離裝置內(nèi)部的合 成氣或供應(yīng)流的壓力、供應(yīng)流的h2/co比例和供應(yīng)流的最低溫度。如果分離裝置的溫度為 約70K，通常僅可達(dá)到90 %的CO回收率，并且這要在分離裝置內(nèi)非常復(fù)雜、昂貴的隔熱（冷 箱）和管道輔助下才可能。
[0006] 在此背景下，本發(fā)明要解決的問題是提供在【背景技術(shù)】部分所述的方法，其具有相 對(duì)高的CO回收率，其中特別是可使用具有大范圍H2/C0比例的供應(yīng)流以產(chǎn)生所述產(chǎn)物。
[0007] 該問題用具有權(quán)利要求1的特征的方法得到解決。
[0008] 因此，本發(fā)明所要求保護(hù)的方法包括以下步驟：
[0009] --將具有4和CO的供應(yīng)流（進(jìn)料氣體）送入（低溫）分離裝置中，所述分離裝 置被特別布置在"冷箱"中，
[0010] --將所述供應(yīng)流在所述分離裝置中分離為富含H2、包含CO的氣體餾分（原料H2) 和富含C0、包含4的冷凝物，其中將所述冷凝物分離為富含H2的閃蒸氣體（通常為在!12汽 提塔中的塔頂產(chǎn)物）、所述CO產(chǎn)物流以及尤其是富含CHJP /或N2的尾氣，其中當(dāng)所述供應(yīng) 流的H2/C0比例高于預(yù)定閾值時(shí)，在所述預(yù)定閾值下尤其是PSA運(yùn)行仍然是可能的，也就是 說例如當(dāng)將合成氣用作產(chǎn)物流時(shí)，可將富含H2的氣體餾分直接通過PSA的至少一個(gè)吸附器 用于分離CO和任選存在的其它不希望的組分例如CH4、C02、H2O,使得所述組分吸附在吸附 器上并且由剩余氣體餾分相應(yīng)地形成H2產(chǎn)物流，其中將所述吸附器用包含氫氣的吹掃氣體 (尤其是H2產(chǎn)物流的一部分流）吹掃，以沖洗吸附器或變壓吸附系統(tǒng)，然后將吹掃氣體立刻 從PSA中排出，將吹掃氣體和閃蒸氣返回到分離裝置上游的供應(yīng)流中；其中當(dāng)供應(yīng)流的H2/ CO比例低于或等于所述閾值時(shí)（例如當(dāng)使用來自前述分離裝置的原料一氧化碳時(shí)），可將 富含H2的氣體餾分、閃蒸氣體和如果需要，CO產(chǎn)物流的一部分流（尤其是壓縮階段之后） 返回到分離裝置上游的供應(yīng)流中。
[0011] 利用前述的再循環(huán)措施，可將CO和H2的損失降低至在分離裝置的尾氣中所包含 的量。因此顯著提高了 CO和4的回收率。相應(yīng)降低了供應(yīng)流（合成氣或原料一氧化碳） 的消耗。
[0012] 此外，使用本發(fā)明所要求保護(hù)的方法可調(diào)整分離裝置上游的H2/C0比例。然后， 可將兩種不同供應(yīng)流（例如合成氣和/或原料一氧化碳）單獨(dú)或以混合形式用作供應(yīng)流。 這使得尤其是可以從第一供應(yīng)流轉(zhuǎn)換為第二供應(yīng)流（并返回），即使在運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，也就是 說，在運(yùn)行該方法的同時(shí)，并且沒有任何產(chǎn)物質(zhì)量的損失。
[0013] 優(yōu)選在分離裝置上游連續(xù)（反復(fù)）測量供應(yīng)流的當(dāng)前h2/co比例，并且送入到由 合成氣、原料一氧化碳、再循環(huán)氣體（閃蒸氣體、PSA吹掃氣體和/或原料4和/或來自冷 箱的產(chǎn)物CO)和氫氣（如果需要）（來自系統(tǒng)限值或來自瓶子）組成的供應(yīng)流中，使得可將 當(dāng)前h2/co比例調(diào)整至預(yù)定參考值或控制在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0014] 原料一氧化碳流（例如來自前述分離裝置或任何其他上游處理步驟）通常具有95 摩爾％ -99摩爾％的CO濃度和0. 1摩爾％ -5摩爾％的氫氣濃度以及相應(yīng)濃度的其他成分 如CH4 (0. 1摩爾％ -I. 0摩爾％ )和惰性氣體（N2和氬：剩余量）。
[0015] 因此，所述閾值可特別是在這樣的水平：當(dāng)使用該原料一氧化碳流時(shí)，可將來自分 離裝置的富含H2的氣體餾分和閃蒸氣體以及任選存在的CO產(chǎn)物流的一部分如以上所述進(jìn) 行再循環(huán)。
[0016] 在本發(fā)明所要求保護(hù)的方法的變體中，所述供應(yīng)流由合成氣組成，其中尤其是H2/ CO比例超過所述閾值并且使原料H2流向PSA裝置。
[0017] 當(dāng)然，所述供應(yīng)流還可以是合成氣流和原料一氧化碳流的混合物，用于設(shè)定所需 的h2/co比例和隨后所需的H2/C0產(chǎn)物比例。
[0018] 在所述供應(yīng)流由合成氣組成并且/或者具有高于所述閾值的h2/co比例的情況 下，將PSA吹掃氣體和閃蒸氣體以再循環(huán)流的形式返回供應(yīng)流，優(yōu)選通過壓縮機(jī)，其中所述 吹掃氣體優(yōu)選經(jīng)由壓縮機(jī)的第一部分和隨后的第二部分返回分離裝置上游的供應(yīng)流，而所 述閃蒸氣體僅經(jīng)由隨后的第二部分再次送入供應(yīng)流。
[0019] 對(duì)于所述供應(yīng)流由原料一氧化碳流而不是合成氣形成并且/或者具有等于或低 于所述閾值的h2/co比例的另一種情況，將來自分離裝置的富含4的氣體餾分和閃蒸氣體 和（如果需要）CO產(chǎn)物流的一部分經(jīng)由壓縮機(jī)的第二部分返回分離裝置上游的供應(yīng)流，作 為再循環(huán)流。
[0020] 此外，如果將原料一氧化碳或具有低于所述閾值的h2/co比例的合成氣用作供應(yīng) 流（也就是說沒有PSA運(yùn)行），可關(guān)閉壓縮機(jī)的第一部分以節(jié)省能量，尤其是如果用所述供 應(yīng)流運(yùn)行系統(tǒng)超過預(yù)定期間時(shí)。
[0021] 在本發(fā)明的另一變體中，干燥供應(yīng)流并將CO2在被送入分離裝置之前在吸附段 (干燥單元）除去。在吸附段可用例如隊(duì)再生相應(yīng)的帶電吸附器，如果在供應(yīng)流中的CO 2和 H2O的濃度例如僅為幾 mol-ppm。
[0022] 將所述再循環(huán)流和PSA吹掃氣體以及閃蒸氣體或者閃蒸氣體、富含H2的氣體餾分 和任選存在的CO產(chǎn)物流的一部分優(yōu)選返回吸附段上游的供應(yīng)流。通過這種方式，顯著提 高了整個(gè)系統(tǒng)中的CO和4的回收率，導(dǎo)致消耗更少的供應(yīng)氣體和運(yùn)行材料，以及更小的系 統(tǒng)。
[0023] 在本發(fā)明所要求保護(hù)的方法的另一變體中，將再循環(huán)流或進(jìn)料物流的再循環(huán)成分 使用壓縮機(jī)（壓縮機(jī)后冷卻器）下游的傳熱介質(zhì)冷卻。在該情況下，可測定分離裝置上游 或吸附段上游的供應(yīng)流的當(dāng)前實(shí)際溫度，其中優(yōu)選在該實(shí)際溫度低于或等于預(yù)定參考溫度 的情況下，使再循環(huán)流的至少一部分直接經(jīng)過所述熱交換器，也就是說再循環(huán)流的一部分 物流不流經(jīng)熱交換器（繞道）。結(jié)果是，可使供應(yīng)流的實(shí)際溫度與既定參考溫度相匹配。
[0024] 為了創(chuàng)建用于調(diào)整供應(yīng)流的H2/CO比例的另一選擇，優(yōu)選的是，如果需要，將額外 的氫氣供應(yīng)流送入分離裝置上游或吸附段上游的供應(yīng)流，以調(diào)整供應(yīng)流中的所述比例。
[0025] 關(guān)于分離裝置本身，可將上述的冷凝物加入H2汽提塔內(nèi)部，其中將富含H 2的閃蒸 氣體從H2汽提塔的頂部排出，而將CO產(chǎn)物流則從該塔的貯槽（sump)排出。在該情況下， 當(dāng)然還可將所述CO產(chǎn)物流通過其它塔以例如將014和N2與富含CO的產(chǎn)物流分離。
[0026] 優(yōu)選將所述用于低溫分離供應(yīng)流的分離裝置布置在冷箱中或照此設(shè)計(jì)。該冷箱 通常具有可依靠在支撐設(shè)備器件的鋼架上的金屬板罩、冷箱的管道及其組件（分離裝置）。 所述冷箱的內(nèi)部或金屬板箱通常用隔熱材料填充以降低進(jìn)入冷箱的熱量。除了用于分離供 應(yīng)流的分離器和塔之外，所述分離裝置還包含一個(gè)或多個(gè)熱交換器，在其幫助下用工藝流 (分解的產(chǎn)物）冷卻供應(yīng)流。
[0027] 為了將冷卻的供應(yīng)流分離為富含H2、包含CO的氣體餾分和富含C0、包含H 2的冷 凝物，所述分離裝置可包括例如分離器（如在冷凝過程）。然而，該分離還可用甲醇清洗塔 (如用于清洗甲醇）來實(shí)現(xiàn)。
[0028] 本發(fā)明的問題還可用具有權(quán)利要求10的特征的生產(chǎn)比產(chǎn)物流和CO產(chǎn)物流的系 統(tǒng)得到解決。
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