用于生产h2产物流和co产物流的方法和系统的制作方法_2

文档序号:9239871阅读:来源:国知局
9] 因此,本发明的系统包括设计用以将包含HdPCO(例如合成气、原料一氧化碳、它 们的混合物或两种合成气的混合物)的供应流分离为富含H2、包含CO的气体馏分(原料 H2)和富含C0、包含H2的冷凝物的分离装置,其中进一步设计所述分离装置使其用以将所述 冷凝物分离为富含H2的闪蒸气体和CO产物流(以及尤其是富集CH4和/或\的尾气),并 且其中尤其将所述分离装置布置在冷箱中,所述冷箱可以是如前所述的结构。本发明所要 求保护的系统还包括与所述分离装置连接的供应管道以及与所述分离装置连接的变压吸 附(PSA)装置,经由所述供应管道可将所述供应流送入分离装置;所述变压吸附装置,为了 生产H2,被设计用以在变压吸附装置的至少一个吸附器中吸附在富含H2的气体馏分中所包 含的CO (和其他组分,例如CH4、C02、H2O和惰性气体),并用H 2产物流的一部分流吹扫至少 一个吸附器以清洗吸附器,其中进一步设计本发明所要求保护的系统用以将气体馏分送入 变压吸附系统或将其返回至供应管道以生产H2产物流,并且其中设计所述系统用以将来自 变压吸附装置的吹扫气体、来自分离装置的闪蒸气体,和当需要时,CO产物流的一部分返回 (再循环)至供应管道。
[0030] 如本发明系统的变体中所要求保护的,在分离装置的上游,特别是吸附段的上游 (参看上文)提供用于测定供应流的H2/co比例的装置。这使得可以将所述系统在两种或 更多种运行模式(h2/co比例)之间转换以及混合供应流和循环流。
[0031] 因此,该系统优选配置如下:当供应流的仏/CO比例高于预定阈值时(例如将当合 成气用作供应流时),所述系统将富含4的气体馏分送入变压吸附装置以生产H 2产物流, 并将来自变压吸附装置的吹扫气体和来自分离装置的闪蒸气体返回至供应管道。
[0032] 该系统还优选配置如下:当H2/CO比例低于或等于上述阈值时(例如当将原料一 氧化碳物流用作供应流时),其将闪蒸气体和可能的CO产物流的一部分以及所述富含4的 气体馏分返回至分离装置上游,也就是吸附段的上游(参看上文)的供应管道(即返回至 供应流)。
[0033] 因此,本发明特别能够使整个系统的CO和4回收率显著提高,进而导致供应气体 和设备的运行成本降低,以及投资成本降低,因为该系统更小(同时节省了资本支出和运 营成本);能够通过将一种或多种合成气、原料C0、再循环流和任选存在的输入4混合来调 整/控制分离装置上游的h2/co比例在合适的限度内,这使得可使用和交换具有不同h2/co 比例的各种供应气体,从而提高系统和产物的可用性,并且还能够使供应气体的温度得当 控制,从而使分离装置由于冷却剂水和环境气氛的不同温度而出现的故障最小化。
[0034] 本发明的进一步细节和优势将参照附图用下面的实施例进行更详细的说明。
[0035] 在附图中:
[0036] 图1为本发明所要求保护的由供应流(特别是合成气和/或原料一氧化碳)高产 率生产4产物流和co产物流的系统和方法的示意图。
[0037] 图1示出了生产4产物流和CO产物流的系统1及其对应的方法的示意性框图。
[0038] 系统1包括供应管道2,通过所述供应管道将合成气E作为供应流E"经由沿管道 200的热交换器60送入吸附段10。系统1进一步配置有额外的供应管道3,经由该供应管 道可将原料一氧化碳物流E'经可控制阀4送入所述管道200,使得因此产生的供应流E"可 由所述合成气E和原料一氧化碳E'的混合物组成。在该情况下,该原料一氧化碳E'的物 流优选只包含微量〇)2和/或H 20,它们各为小于2mol-ppm。可将该原料一氧化碳E'的物 流从例如冷箱排出,所述冷箱位于上游且连接供应管道3。
[0039] 通常,也可运行系统1使得仅将合成气体E用作供应流E"或者仅将原料一氧化碳 E'用作供应流E"(参看上文)。当然,尤其还可以控制供应管道2、3使其可在这两个物流 之间连续转换。当然,该系统还可以用两种尤其是具有不同H2/C0比值的不同的合成气E、 E '来运行。
[0040] 因此,供应流E"具有特定的(可调节的)H2/C0比例,其中将装置(传感器)70布 置在管道200上,并设计其用以采集H2/C0比例的当前值并传送或使所述值可到达第一控 制装置71,设计所述第一控制装置用以打开或关闭可控制阀4以使实际%/0)比例与所需 参考值相匹配。另外,用于采集所述H2/C0的装置70将所述比例的实际当前值传送至另一 个第二控制装置72,所述第二控制装置与第一控制装置71,其中设计第二控制装置72用以 打开或关闭供应管道73的另一个可控制阀73,经由该控制阀可将氢气流速W送入热交换器 60下游的管道200以适当调整所述实际值以匹配H2/C0比例的预设参考值。
[0041] 调整H2/C0比例之后,将供应流经由管道200送入吸附段10,并且在所述吸附段, 将存在的H2O和任何0)2从供应流E"中除去,其中尤其是所使用的吸附器可以该方式用氮 物流5再生。将经干燥的供应流E"从吸附段10排出并然后经由另一管道201输送至分离 装置20,将所述分离装置优选布置在冷箱中,并设计用以将供应流E"的各成分彼此低温分 离(例如通过部分冷凝)。为此,在分离装置20中,将供应流E"在至少一个热交换器中用 存在的工艺流(如分解的产物)冷却并然后在例如分离器中分离为富含H2、包含CO的气体 馏分G和富含C0、包含4的冷凝物,所述冷凝物优选被立刻加入H 2汽提塔中,在该汽提塔 中该冷凝物被分离为富含H2的闪蒸气体F和CO产物流P',所述CO产物流可在其它塔中与 〇14和氮分离。然后将相应的尾气T(主要包含CH4和/或N2)从分离装置20经由管道24 排出。还可通过甲醇清洗塔代替分离器进行富含4的气体馏分和富含CO的冷凝物的分离。
[0042] 将以该方式形成的CO产物流从分离装置20中排出并经由管道25送入压缩机28, 在那里进行进一步处理。如果需要,可将经压缩的CO产物流的一部分(经由管道26)返回 至分离装置20作为循环CO用于致冷(焦耳-汤姆逊效应)和/或加热(例如加热精馏 塔)。可将CO循环流在CO膨胀机80中完全或部分松弛以满足用于低温分离的大部分冷藏 要求。
[0043] 对于用由常规合成气E组成的供应流E"运行系统1的情况,富含H2的气体馏分 G从分离装置20排出并(经由管道22)送入变压吸附装置30中。在该装置中,将气体馏 分G在压力下送入(至少)一个吸附器中,其主要吸附CO以及CH4、C02、H20和惰性气体,其 中将由此产生的H2产物流P经由管道33从变压吸附系统30排出并然后可用于系统限值 (A.G.)外部的进一步处理。
[0044] 为了解吸被吸附的组分,将变压吸附系统30中的压力降低,并用H2产物流33的一 部分物流吹扫所述至少一个吸附器。将该气体从PSA 30排出作为吹扫气体S并经由管道 31送至具有两个部分41、42的压缩机40。在该情况下,吹扫气体S经过压缩机40的部分 41和42,其中每个部分41、42可由若干级组成。将来自分离装置20的闪蒸气体F经由管 道29送入(再循环)压缩机40的第二压缩机部分42并与吹扫气体S -起从两级压缩机 40排出作为回流R。然后将回流R通过热交换器50 (例如压缩机后冷却机)进一步冷却, 并返回至吸附段10 (变温吸附单元=TSA)上游和热交换器60下游(经由管道32)的供应 流E"(管道200)。
[0045] 为了控制在该情况下供应流E"的温度,可通过管道200中的温度控制器53检测 供应流E"的温度(实际值)。在该情况下,温度控制器53与绕过热交换器50的旁通管道 51与可控制阀52合作。如果供应流E"的温度(实际值)太低,温度控制器53打开旁通管 道51的阀门52,相应的回流R的一部分物流不流经热交换器50而是流经旁通管道51,相 应地提高供应流E"的温度(实际值)(使实际值与供应流E"温度的参考值相匹配)。如果 E"的实际温度高于参考值,则53相应地关闭旁通阀门52。
[0046] 另一方面,对于用纯原料一氧化碳E'流运行系统1的情况,从分离装置20排出的 富含H2的气体馏分G经由管道27通过管道29并由于小量而被送至压缩机40的第二部分 42。接下来用闪蒸气体F进行类似的过程(类似于管道29)。然后将气体馏分G和闪蒸气 体F再次送入供应流E"作为回流R(经由热交换器50或旁通管道51和管道32)。此外,可 将CO产物流P'的至少一部分物流返回至供应流E"作为压缩机28下游的回流R,还可经由 压缩机40的第二部分42 (比较管道23、29)。
[0047] 总之,本发明因此使得可以连续从
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