[发明专利]用于低温分离氮和一氧化碳的混合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于低温分离氮和一氧化碳的混合物的方法和单元。

背景技术

用于生产一氧化碳和氢的单元可分成两个部分：

-生成合成气（主要包含H₂，CO，CH₄，CO₂，Ar和N₂的混合物）。在各种工业合成气生产工艺中，基于煤气化的生产工艺变得越来越广泛，特别是在煤矿藏丰富的国家例如中国。对于仅生产CO或者低H₂/CO产量比的情况，天然气的部分氧化的工艺也证明是有利的。另一工艺是蒸汽重整。

-净化合成气。其中设有：

-具有液体溶剂的洗涤单元，以去除合成气中包含的大部分酸性气体；

-用于在吸附床上净化的净化单元；

-用于生产CO、被称为冷箱的低温分离单元。

在由蒸汽重整炉产生的合成气的情况下，对于生产压力下的CO和氢，最常见的低温过程是甲烷洗涤，合成气中残留的甲烷含量与甲烷洗涤过程相容。在某些情况下，需要在冷箱中包括CO/N₂分离塔，特别是当天然气中的氮含量与不具有此CO/N₂塔的情况下CO产品的纯度不相容时。

FR-A-2910603中描述了一种具有CO/N₂塔的甲烷洗涤布置。

在某些煤气化工艺的情况下，所产生的合成气在冷箱中通过没有循环的部分冷凝进行处理，惰性成分（CH₄，Ar和N₂）的含量非常低并与CO的纯度相容。

EP-A-1729077和FR-A-2930332A中描述了不具有分离塔的部分冷凝布置。

US-A-4478621中描述了一种具有CO/N₂塔的部分冷凝布置。CO/N₂塔的再沸通过将来自CO压缩机的处于中压下的CO直接供给到塔的底部来提供。

在合成气中的甲烷含量使得不能完成CO和氢的联合生产中的甲烷洗涤过程并且合成气中的氮含量在没有CO/N₂分离时与CO的纯度不相容的情况下，根据本发明的单元是包括CO/N₂塔的部分冷凝单元，其具有用于合成气的冷却和用于CO/N₂分离能量的公共集成循环。

CO/N₂塔再沸能量的至少一部分由外部再沸器提供，其中CO/N₂塔的原料气体完全或部分冷凝。这使得可以减少循环压缩机的MPCO流并且因此使压缩机的能量减少15%左右。

工艺布置可仅包括CO/N₂蒸馏塔或者包括带有CO/CH₄塔的CO/N₂塔。

本发明也适用于期望引入用于处理来自不包括CO/N₂塔的冷箱的不纯CO的CO/N₂分离塔的情况。由于随着时间的推进CO中的氮含量增加，因此需要增加CO/N₂分离步骤。新塔然后被安装在需要被供应致冷和再沸能量的专用冷箱中。

DE-A-4228784和DE-A-2147465描述了类似于图1的、包括权利要求1的前序部分的特征的工艺。

发明内容

根据本发明的一个主题，提供了一种用于在蒸馏塔中分离作为主要成分包含氮和一氧化碳以及可选地氢的原料气体的方法，其中：

i）原料气体在热交换器中冷却；

ii）将原料气体的至少一部分或者来自原料气体的气体的至少一部分传送至蒸馏塔的塔底再沸器以便使其至少部分地冷凝，同时生产液体和可选地气体；

iii）将所述液体的至少一部分和可选地所述气体的至少一部分传送至所述塔；

iv）从塔抽取出富含气态氮的流；

v）从塔抽取出富含一氧化碳的流，使其在热交换器中被加热，其特征在于，所述富含一氧化碳的流被压缩以便提供处于产品压力下的富含一氧化碳的产品，原料气体在冷却后被传送至第一分相器，使来自第一分相器的液体膨胀，将膨胀后的液体传送至第二分相器，并且使来自第二分相器的液体的至少一部分蒸发以便得到将被传送至再沸器的气体。

可选地：

-所述一氧化碳的一部分被压缩至小于或等于产品压力的压力，在所述热交换器中冷却并且被传送至蒸馏塔的底部；

-来自第二分相器的液体的至少一部分在热交换器中蒸发。