[发明专利]用于生产H2产物流和CO产物流的方法和系统

说明书

本发明涉及由包含H₂和CO的一种或多种供应流(如合成气、原料一氧化碳)生产H₂产物流和CO产物流的方法和系统。

在这些方法中，通常将一般包含H₂、CO、CH₄、CO₂并且特别是还包含惰性气体(N₂和Ar)的合成气从生成单元(如部分氧化)排出、清洗(除去CO₂/H₂O)并分离其成分，优选分离成CO产物流、H₂产物流、闪蒸气体和尤其是尾气。该分解优选在低温分离装置中通过精馏进行，可将所述低温分离装置设置在例如“冷箱”中，这使得分离装置的组件与外部隔离，以使任何冷损失或吸热最小化。将合成气体在分离装置中分离为其各个组分优选在高运行压力以及在进料气体中具有低H₂/CO比例和低甲醇含量的情况下进行，优选通过部分冷凝进行。

可随后将从分离装置中提取的H₂馏分(气体馏分)在变压吸附(PSA)装置中清洗以获得所述H₂产物。通常将来自变压吸附装置的吹扫气体和来自低温分离装置的尾气和闪蒸气体燃烧以产生蒸汽或电。这些蒸汽因此代表CO和H₂的损失。

通过上述的部分冷凝将合成气体的各成分分离通常不能在大范围的H₂/CO比例下或用明显不同的进料气体如合成气体或原料一氧化碳进行。

通常，由部分冷凝得到的CO回收率(产率)为75-85％，取决于分离装置内部的合成气或供应流的压力、供应流的H₂/CO比例和供应流的最低温度。如果分离装置的温度为约70K，通常仅可达到90％的CO回收率，并且这要在分离装置内非常复杂、昂贵的隔热(冷箱)和管道辅助下才可能。

在此背景下，本发明要解决的问题是提供在背景技术部分所述的方法，其具有相对高的CO回收率，其中特别是可使用具有大范围H₂/CO比例的供应流以产生所述产物。

该问题用具有权利要求1的特征的方法得到解决。

因此，本发明所要求保护的方法包括以下步骤：

--将具有H₂和CO的供应流(进料气体)送入(低温)分离装置中，所述分离装置被特别布置在“冷箱”中，

--将所述供应流在所述分离装置中分离为富含H₂、包含CO的气体馏分(原料H₂)和富含CO、包含H₂的冷凝物，其中将所述冷凝物分离为富含H₂的闪蒸气体(通常为在H₂汽提塔中的塔顶产物)、所述CO产物流以及尤其是富含CH₄和/或N₂的尾气，其中当所述供应流的H₂/CO比例高于预定阈值时，在所述预定阈值下尤其是PSA运行仍然是可能的，也就是说例如当将合成气用作产物流时，可将富含H₂的气体馏分直接通过PSA的至少一个吸附器用于分离CO和任选存在的其它不希望的组分例如CH₄、CO₂、H₂O，使得所述组分吸附在吸附器上并且由剩余气体馏分相应地形成H₂产物流，其中将所述吸附器用包含氢气的吹扫气体(尤其是H₂产物流的一部分流)吹扫，以冲洗吸附器或变压吸附系统，然后将吹扫气体立刻从PSA中排出，将吹扫气体和闪蒸气返回到分离装置上游的供应流中；其中当供应流的H₂/CO比例低于或等于所述阈值时(例如当使用来自前述分离装置的原料一氧化碳时)，可将富含H₂的气体馏分、闪蒸气体和如果需要，CO产物流的一部分流(尤其是压缩阶段之后)返回到分离装置上游的供应流中。

利用前述的再循环措施，可将CO和H₂的损失降低至在分离装置的尾气中所包含的量。因此显著提高了CO和H₂的回收率。相应降低了供应流(合成气或原料一氧化碳)的消耗。

此外，使用本发明所要求保护的方法可调整分离装置上游的H₂/CO比例。然后，可将两种不同供应流(例如合成气和/或原料一氧化碳)单独或以混合形式用作供应流。这使得尤其是可以从第一供应流转换为第二供应流(并返回)，即使在运行系统时，也就是说，在运行该方法的同时，并且没有任何产物质量的损失。