[发明专利]包括氮气分离步骤的低温分离合成气的方法和设备

说明书

一种用于分离包含一氧化碳、氮气和氢气的气体混合物的方法涉及将贫氢气的流体送至具有顶部冷凝器(C1)和底部再沸器(R2)的脱氮柱(K2)以便在该柱的顶部产生富氮气的气体并且在该柱的底部产生贫氮气的液体，通过氮气循环使用氮气压缩机(V1，V2，V3)冷却该脱氮柱的该冷凝器，在该冷凝器的热交换器中气化来自该氮气循环的液氮(53)以及使在该热交换器中气化的氮气(55)返回该氮气压缩机。

本发明涉及低温分离含氮气的合成气的方法和设备。此气体通常含有一氧化碳、氢气、甲烷和氮气。它优选含有少于50mol％的甲烷。它优选含有大于10mol％的一氧化碳。

用于生产一氧化碳和氢气的单元可以分为两部分：

·-合成气(主要含有H₂、CO、CH₄、CO₂、Ar和N₂的混合物)的生成。在用于生产合成气的各种工业路线中，基于煤气化的路线似乎是日益扩大，尤其是在富含煤的沉积物的国家，例如中国。对于单独或者以低的H₂/CO生产比率生产CO，部分氧化天然气的工艺也可以是有利的。另一种路线是蒸气重整。

·合成气的纯化。发现以下内容：

√用于用液体溶剂进行洗涤以便除去存在于合成气中的大部分酸性气体的单元；

√用于在吸附剂床上进行纯化的单元；

√用于生产CO、被称为冷箱的低温分离单元。

在其中由气流床或流化床煤气化生产合成气的情况下，冷箱过程是部分冷凝。在其中合成气被甲烷污染的情况下，例如，对于MEG、TDI/MDI或PC应用，冷箱必须包括CH₄分离柱。在其中合成气被氮气污染的情况下，例如，如果氮气用于运输煤，则冷箱必须包括氮气分离柱。

在DE19541339中，CO/N₂柱位于CO/CH₄柱的上游。CO/CH₄柱的再沸腾通过循环氮气的冷凝来提供。CO/N₂柱顶部的冷凝通过来自低压循环的N2液体气化提供。

在CO/N₂和CO/CH₄柱的冷凝器中气化的氮气返回氮气循环压缩机的入口。

CO/N₂柱在相对低的压力(2.6巴)下运行。

CO/CH₄柱的压力相对低。

CO/N₂柱的顶部冷凝通过气化来自CO/CH₄柱的底部物并且此外，通过再加热来自用于部分冷凝合成气的容器的富氢气的馏分来提供。

CO/N₂柱出口处的CO产物返回到CO压缩机的入口，以压缩到所需压力。

CO/N₂柱的顶部冷凝器具有大容积，因为通过氢气的再加热供应补充物，并且因此具有高的气流量：因为此交换器必须相对于CO/N₂柱的顶部置于一定的高度，其大容积将使得难以运输包含CO/N₂柱的包。

-此构造导致在CO循环压缩机水平上的高能耗，因为所产生的CO必须被压缩。

这需要购买CO压缩机，该压缩机比N₂压缩机更贵。

当进入的合成气中的CH₄和N₂的量变化时，CO/N₂冷凝器和CO/CH₄再沸器的耦合导致单元运行困难。

DE2814600描述了分离方法，该方法利用除去甲烷的柱、随后是双柱，其中CO/氩气分离柱的顶部加热脱氮柱的底部。