气体中的CO2的残余量较高，例如lOOOppm，这个方法也是可适用的。特别适合在改造的情况下。
[0026]还有一个有利条件是由甲烷化步骤释放的尾气不包含一氧化碳。因此，所述尾气可以用于分子筛的再生，而不是用来自空气分离装置的额外的氮气或者另外可以用于氨合成的合成气。
[0027]与0)2被干燥器捕获且CO用氮洗分离的现有技术相反，本发明的一方面是将CO和(:02在甲烷转化器中转化。
[0028]总的来说，本发明减小了筛的尺寸(仅仅需要吸附少量水，没有二氧化碳)并且因此减少了所述筛再生的能耗；LNW的占空也被减少了，因为输入含有CH4而没有一氧化碳。考虑到没有CO，甲烷的进入对合成的负面影响变小，并且没有必要迫使LNW达到很高的纯度，就成本而言这是另一个有利条件。
[0029]根据所附权利要求，本发明的另一个方面是氢合成气的生产装置。
[0030]根据所附权利要求，本发明的又一个方面是改造氨设备的方法。
【附图说明】
[0031]根据本发明的实施方式，图1是用于氨合成气产生的前端的框图。
【具体实施方式】
[0032]参考图1，氢合成气流100主要包含氢气(H2)，并且含有少量的CO，CH4, CO2, N2，氩气和水。例如H2超过90 %，优选超过95 %，CO和CH 4大约1_2 %，其他的成分优选小于I %。
[0033]正如下面将要说明的，所述气流100来自之前的变换和二氧化碳去除的处理。因此，在上述处理步骤之后，包含在气流100中的CO和CO2是残余量。
[0034]根据所示的实施方式，将所述气流100供给到甲烷转化器13，其中CO和CO2被转化成甲烷和水。离开甲烷转化器13的合成气101几乎不包含CO和CO2，包含一定量的甲烷，比如约3%的甲烷。
[0035]将所述气体101供给脱水装置14以去除残余的水。脱水气体102离开所述装置14被送到深冷净化部，在实施例中具体体现为液氮洗(LNW)装置15。在所述装置15中，气体102用液氮103清洗。所述装置15的输出包括净化的合成气104和尾气105。
[0036]所述净化合成气104可以在合适的合成回路中用来生产氨。为此，在洗涤装置15中的合成气中加入合适的量的气态氮，使得所述合成气104以化学计量比3:1包含氢气和氮气用于生产氨(NH3)。
[0037]一般地，在重整，变换和0)2去除的前面步骤之后得到气流100。
[0038]参考图1，根据优选实施方式，将烃源106(比如天然气)在一个重整部10用氧气107重整，得到一种主要由氢气组成的产物气体108。将所述气体108在变换器11中变换产生一种变换气体109，并且所述变换气体109要在⑶R部12经历二氧化碳去除。离开所述部12的二氧化碳所剩无几的气体形成了上述提到的氢合成气流100，进入到甲烷转化器13中。
[0039]在一些实施方式中，如果产物中的杂质在可接受的水平内，合成气102的一部分将会绕开LNW装置15加入到蒸汽104中以减小所述装置15的尺寸。
[0040]已经将根据图1的方法与将离开二氧化碳去除装置的气体流直接送到干燥器中以去除二氧化碳和水然后到液氮洗阶段的常用方法进行了比较。
[0041]对于给定天然气供给，已经发现，由于甲烷转化器13的消耗，根据本发明的方法给出少4%的合成气。
[0042]然而，与先有技术相比，被吸附的水大约为1/6，并且在分子筛中水比二氧化碳更容易被捕获，这意味着分子筛更小而且更便宜；用上述的来自去除二氧化碳的同样的PSA的尾气进行再生，而不用新鲜的氮气或者部分净化气体；在LNW阶段氮气消耗少于25%;从LNW释放的尾气有更高的热值，因为它包含更多的甲烷和更少的氮气，因此使用所述尾气作为燃料可以回收更多的能量。
[0043]上文的明显效果过度补偿了在甲烷转化器中氢气的消耗。
【主权项】
1.一种氢合成气流(100)的净化方法，所述气流由氢气和少量的一氧化碳、二氧化碳、水和杂质构成，所述方法包括深冷净化步骤(15)，所述深冷净化之前的合成气的脱水(14)，特征在于，在所述脱水和深冷净化步骤之前的所述气流(100)的甲烷化步骤(13)，其将一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述甲烷化步骤之前，所述合成气经历将一氧化碳变换为二氧化碳的变换和二氧化碳的去除。3.根据权利要求1或2所述的方法，通过用氧气(107)对烃源(106)重整得到所述氢合成气(100)。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中在所述甲烷化和脱水步骤之后，部分气体绕过所述深冷净化。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，所述深冷净化步骤包括液氮洗。6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，用于得到用于氨合成的补充气体。7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，所述氢合成气流包含至少90%(摩尔)的氢气。8.一种用于生产氢合成气的设备，包括深冷净化部(15)和设置在所述净化部上游的脱水部，特征在于，安装在所述净化部(15)上游的甲烷化部(13)和脱水部。9.根据权利要求8所述的设备，包括，用氧气重整烃源的重整部；变换器；在所述甲烷化部上游的二氧化碳去除部。10.根据权利要求8或9所述的设备，所述深冷净化部适于提供液氮洗。11.根据权利要求9至10任一项所述的设备，用于在氨设备前端中生产氨合成气。12.—种氨设备的改造方法，其中: 所述设备包括生产氨合成气的前端，和所述合成气反应生成氨的合成回路， 所述前端包括重整部(10)，其中用氧气重整烃源，生产氢合成气，和净化部， 所述方法特征在于，甲烷化部和深冷净化部的提供，所述深冷净化部设置于所述甲烷化部之后，使得甲烷化后的所述合成气被弓I入所述深冷净化部。13.根据权利要求12所述的方法，所述净化部适于液氮洗。
【专利摘要】一种氢合成气流(100)的净化方法，特别是在氨设备的前端，其中所述气体包含氢气和少量的一氧化碳、二氧化碳、水和杂质，所述方法包括步骤：将所述气流(100)甲烷化(13)、将残余量的一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水、将气体脱水(14)以除去水，然后深冷净化(15)如液氮洗以除去甲烷和氩气；也公开了用于改造氨设备的相应的设备和方法。
【IPC分类】C01B3/58, C01B3/50, C01B3/02
【公开号】CN105358476
【申请号】CN201480036311
【发明人】E·菲利皮, R·奥斯图尼, D·马扎里基耶萨
【申请人】卡萨尔公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年6月25日
【公告号】CA2914793A1, EP2818447A1, EP3013739A1, US20160146535, WO2014207011A1