[发明专利]用于生产CO和CO2的方法和设备

说明书

本发明提供一种从含有二氧化碳、氢气和一氧化碳的进料气体生产至少二氧化碳和一氧化碳的方法，此方法包括：通过部分冷凝和/或蒸馏从已压缩的进料气体分离出至少一部分二氧化碳，得到二氧化碳产物和贫二氧化碳料流(7)；贫二氧化碳料流在处理单元(S)中进行处理，得到含有一氧化碳和氢气的进料流(15)，此进料流含有与贫二氧化碳料流相比更少的二氧化碳；和将至少一部分的含有一氧化碳和氢气的进料流加入在深冷温度下操作的分离单元(HYCO)，从而得到一氧化碳产物。

本发明涉及用于生产CO和CO2的方法和设备。

“生产CO”应当理解为表示生产含有至少40摩尔％或至少60摩尔％或至少90摩尔％一氧化碳的液态或气态料流。此料流可以含有至多60摩尔％的氢气或至少50摩尔％的氢气。

“生产CO2”应当理解为表示生产含有至少60摩尔％二氧化碳的液态或气态料流。

水蒸气甲烷重整装置能生产纯氢气、以及CO或它们的组合物或混合物。出于环境原因或其它经济原因，越来越重要的是在新项目中包括能捕获的计划和包括捕获CO2的操作。对于氢气生产设备例如SMR设备的情况，也是如此。

本发明涉及简化和优化的方法，其能从来源例如氢气生产装置或其它合适来源例如高炉来生产CO和CO2。

US-A-2012/0121497A描述了一种能有效地从SMR设备捕获CO2的方案：

·使用高温变换、然后进行低温变换，

·通过变压吸附(PSA)分离经变换的合成气，

·压缩PSA尾气，

·通过低于环境温度的提纯单元(CPU)分离CO2，

·使用两组膜以将部分氢气循环到PSA和将部分CO2循环到深冷提纯单元。

EP-A-1869385描述了在PSA中分离以除去氢气，然后进行压缩和低于环境温度的分离。

通常，当在项目中要求共同生产CO时，CO是在高温变换之前从合成气制得的，如US-A-4861351所述。在生产CO和捕获CO2的情况下，明显的解决方式将是使得一部分合成气在变换之前用CO冷箱处理，并将另一部分合成气通过两组变换进行处理(HT变换(Shift)，然后LT变换)，并且CPU位于PSA尾气的路径上。

建议改变在基本包括CO2捕获操作的体系中生产CO的位置，其中从CPU的贫CO2气体制备CO，或可以从用于分离CPU的贫CO2气体的膜的残余物制备CO。根据本发明的方法的一个例子将包括：

·压缩含有氢气、二氧化碳和一氧化碳的进料气体，其是PSA尾气，

·通过深冷提纯单元(CPU)分离CO2，

·处理CPU的贫CO2气体以得到进料气体，其含有一氧化碳和氢气和可能的甲烷作为主要组分，

·使得进料气体进行深冷分离以得到一氧化碳。

处理贫CO2气体的一种方式是：

·使用两组膜，从而将一部分氢气循环到PSA和将一部分CO2循环到深冷提纯单元，

·处理第二个膜的残余物以得到用于深冷分离的进料气体(通常是胺吸收体系以除去CO2，随后可以是吸附体系，用于吸附任何残余CO2)。

进料气体可以如下生产：采用高温(HT)变换，然后通过变压吸附(PSA)分离已变换的合成气，从而形成作为PSA尾气的进料气体，和富氢产物。

在这种情况下，HT变换的入口温度可以基本上调节以保持在CO冷箱中生产CO的实际量。

此方法提供了生产CO和生产CO2的优化整合。尤其是，此方法显著降低了CO深冷分离设备的尺寸，这是因为在入口处的CO含量显著增加。