用于生产h2产物流和co产物流的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于生产士产物流和CO产物流的方法和系统
[0001] 本发明涉及由包含4和CO的一种或多种供应流（如合成气、原料一氧化碳）生 产4产物流和co产物流的方法和系统。
[0002] 在这些方法中，通常将一般包含112、0)、014、0) 2并且特别是还包含惰性气体"2和 Ar)的合成气从生成单元（如部分氧化）排出、清洗（除去C02/H20)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/C0比例和低甲醇含量的情况下进行，优选通过部分冷凝 进行。
[0003] 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4的损失。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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/C0比例的供应流以产生所述产物。
[0007] 该问题用具有权利要求1的特征的方法得到解决。
[0008] 因此，本发明所要求保护的方法包括以下步骤：
[0009] --将具有4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，
[0010] --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C0、包含4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!12汽 提塔中的塔顶产物）、所述CO产物流以及尤其是富含CHJP /或N2的尾气，其中当所述供应 流的H2/C0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、C02、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。
[0011] 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4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。
[0012] 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/C0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。
[0013] 优选在分离装置上游连续（反复）测量供应流的当前h2/co比例，并且送入到由 合成气、原料一氧化碳、再循环气体（闪蒸气体、PSA吹扫气体和/或原料4和/或来自冷 箱的产物CO)和氢气（如果需要）（来自系统限值或来自瓶子）组成的供应流中，使得可将 当前h2/co比例调整至预定参考值或控制在预定范围内。
[0014] 原料一氧化碳流（例如来自前述分离装置或任何其他上游处理步骤）通常具有95 摩尔％ -99摩尔％的CO浓度和0. 1摩尔％ -5摩尔％的氢气浓度以及相应浓度的其他成分 如CH4 (0. 1摩尔％ -I. 0摩尔％ )和惰性气体（N2和氩：剩余量）。
[0015] 因此，所述阈值可特别是在这样的水平：当使用该原料一氧化碳流时，可将来自分 离装置的富含H2的气体馏分和闪蒸气体以及任选存在的CO产物流的一部分如以上所述进 行再循环。
[0016] 在本发明所要求保护的方法的变体中，所述供应流由合成气组成，其中尤其是H2/ CO比例超过所述阈值并且使原料H2流向PSA装置。
[0017] 当然，所述供应流还可以是合成气流和原料一氧化碳流的混合物，用于设定所需 的h2/co比例和随后所需的H2/C0产物比例。
[0018] 在所述供应流由合成气组成并且/或者具有高于所述阈值的h2/co比例的情况 下，将PSA吹扫气体和闪蒸气体以再循环流的形式返回供应流，优选通过压缩机，其中所述 吹扫气体优选经由压缩机的第一部分和随后的第二部分返回分离装置上游的供应流，而所 述闪蒸气体仅经由随后的第二部分再次送入供应流。
[0019] 对于所述供应流由原料一氧化碳流而不是合成气形成并且/或者具有等于或低 于所述阈值的h2/co比例的另一种情况，将来自分离装置的富含4的气体馏分和闪蒸气体 和（如果需要）CO产物流的一部分经由压缩机的第二部分返回分离装置上游的供应流，作 为再循环流。
[0020] 此外，如果将原料一氧化碳或具有低于所述阈值的h2/co比例的合成气用作供应 流（也就是说没有PSA运行），可关闭压缩机的第一部分以节省能量，尤其是如果用所述供 应流运行系统超过预定期间时。
[0021] 在本发明的另一变体中，干燥供应流并将CO2在被送入分离装置之前在吸附段 (干燥单元）除去。在吸附段可用例如队再生相应的带电吸附器，如果在供应流中的CO 2和 H2O的浓度例如仅为几 mol-ppm。
[0022] 将所述再循环流和PSA吹扫气体以及闪蒸气体或者闪蒸气体、富含H2的气体馏分 和任选存在的CO产物流的一部分优选返回吸附段上游的供应流。通过这种方式，显著提 高了整个系统中的CO和4的回收率，导致消耗更少的供应气体和运行材料，以及更小的系 统。
[0023] 在本发明所要求保护的方法的另一变体中，将再循环流或进料物流的再循环成分 使用压缩机（压缩机后冷却器）下游的传热介质冷却。在该情况下，可测定分离装置上游 或吸附段上游的供应流的当前实际温度，其中优选在该实际温度低于或等于预定参考温度 的情况下，使再循环流的至少一部分直接经过所述热交换器，也就是说再循环流的一部分 物流不流经热交换器（绕道）。结果是，可使供应流的实际温度与既定参考温度相匹配。
[0024] 为了创建用于调整供应流的H2/CO比例的另一选择，优选的是，如果需要，将额外 的氢气供应流送入分离装置上游或吸附段上游的供应流，以调整供应流中的所述比例。
[0025] 关于分离装置本身，可将上述的冷凝物加入H2汽提塔内部，其中将富含H 2的闪蒸 气体从H2汽提塔的顶部排出，而将CO产物流则从该塔的贮槽（sump)排出。在该情况下， 当然还可将所述CO产物流通过其它塔以例如将014和N2与富含CO的产物流分离。
[0026] 优选将所述用于低温分离供应流的分离装置布置在冷箱中或照此设计。该冷箱 通常具有可依靠在支撑设备器件的钢架上的金属板罩、冷箱的管道及其组件（分离装置）。 所述冷箱的内部或金属板箱通常用隔热材料填充以降低进入冷箱的热量。除了用于分离供 应流的分离器和塔之外，所述分离装置还包含一个或多个热交换器，在其帮助下用工艺流 (分解的产物）冷却供应流。
[0027] 为了将冷却的供应流分离为富含H2、包含CO的气体馏分和富含C0、包含H 2的冷 凝物，所述分离装置可包括例如分离器（如在冷凝过程）。然而，该分离还可用甲醇清洗塔 (如用于清洗甲醇）来实现。
[0028] 本发明的问题还可用具有权利要求10的特征的生产比产物流和CO产物流的系 统得到解决。
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