[发明专利]含从蒸馏塔的中间级提取蒸气的分离和液化甲烷和二氧化碳的方法

权利要求书

1.一种用于低温分离和液化包含在生物气流中的甲烷和二氧化碳的组合设备，包括：

-装置M1，其用于将生物气(1)与再循环气体R混合；

-压缩机，其用于将混合物压缩至蒸馏压力；

-交换器E01，其用于冷却压缩后的混合物；

-蒸馏塔K01，其被供应冷却后的混合物，并使得能够在塔顶部生产甲烷，并且在塔底部生产富含CO₂的液体；

-交换器E02，其用于液化在塔顶部生产的甲烷；

-装置M2，其用于将液化的甲烷分成以下两个部分：“回流”部分(3)和“产品”部分(2)；

-装置M3，其用于膨胀和加热在塔底部回收的富含CO₂的液体并用于从所述富含CO₂的液体中回收冷量；

-分离器容器V01，其用于接收来自所述装置M3的富含CO₂的流，并用于回收顶部蒸气和液态CO₂(4)；

-用于从所述蒸馏塔K01的中间级提取蒸气V的装置；

-用于使所述蒸气V部分地冷凝并且生产两相流D的装置；和

-用于在对应于平衡温度的级处将所述两相流D重新注入到所述蒸馏塔K01中的装置，

其中

-所述装置M1使得所述再循环气体R对应于在所述分离器容器V01的出口处回收的顶部蒸气，并且

-所述交换器E01和所述装置M3是组合为一体的。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，用于部分冷凝的装置是所述交换器E01。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，该设备在所述装置M1的上游包括用于对生物气进行干燥和脱硫的装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，该设备在所述装置M1的上游包括用于将生物气压缩至所述再循环气体R的压力的装置C01。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，该设备在所述装置M1的上游包括用于将生物气冷却至环境温度的装置C01E和/或装置C02E。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述交换器E02被包括在闭环的制冷回路中。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述制冷回路使用甲烷作为制冷剂流体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于,所述蒸馏塔K01包括在塔底部的加热装置。

9.一种使用根据权利要求1至8中任一项所述的设备来低温分离和液化包含在生物气流中的甲烷和二氧化碳的组合方法，该方法包括：

a)将生物气(1)与再循环气体R混合的步骤；

b)将混合物压缩至蒸馏压力的步骤；

c)在交换器E01中冷却压缩后的混合物的步骤；

d)在蒸馏塔K01中对冷却后的混合物进行蒸馏以在塔顶部生产甲烷并在塔底部生产富含CO₂的液体的蒸馏步骤；

e)在交换器E02中使在塔顶部生产的甲烷液化的步骤；

f)用于将液化的甲烷分成以下两个部分的分流步骤:“回流”部分(3)和“产品”部分(2)；

g)在交换器E01中膨胀和加热在塔底部回收的富含CO₂的液体，并从富含CO₂的液体中回收冷量的步骤；和

h)在分离器容器V01中将来自交换器E01的富含CO₂的流分离成液态CO₂(4)和顶部蒸气的步骤，

其中，所述再循环气体R对应于在步骤h)中生产的顶部蒸气，并且所述蒸馏步骤d)包括以下子步骤：

i)从所述蒸馏塔K01的中间级提取蒸气V的步骤；

ii)在所述交换器E01中冷却所述蒸气V以便使所述蒸气V部分地冷凝并产生两相流D的步骤；

iii)在对应于平衡温度的级处将所述两相流D重新注入到所述蒸馏塔K01中的步骤。