专利名称：通过低温蒸馏产生和分离氢--一氧化碳混合物的方法
技术领域：
本发明涉及用于产生和分离氢和一氧化碳的混合物的方法和设备。
背景技术：
用于产生一氧化碳和氢的单元可分成以下两个部分产牛合成气(主要包含H2、 CO、CH4, Ar、H2O和N2的混合物)。在用于产生合成气的各种工业方法中，可以证实基于天 然气的部分氧化、自热重整或煤气化的那些方法在吐/CO生产比率低(小于约幻时是有利 的。-净化合成气。包括*利用液体溶剂洗涤/涤气以便去除合成气中存在的大部分酸性气体的单元，*在吸附剂床上进行净化的单元，*称为“冷箱”的低温分离单元，该低温分离单元用于产生⑶。在从部分氧化反应器、自热反应器或用于煤或重烃类原料/给料的气化产生的合 成气的情况下，在冷箱的入口处的合成气中的残余甲烷含量对于甲烷型洗涤过程来说过 低；CH4含量在煤气化的情况下可为0. 的量级或在部分氧化或自热反应器的情况下可为 0. 9 %的量级，而在冷箱的入口处的最低含量一般在2 %附近。在该情况下，用于净化合成气 的常规低温工艺(CO冷箱)为部分冷凝。本文中的所有百分比均指摩尔百分比。在加压地组合生产纯氢和CO的情形中，部分冷凝工艺与甲烷洗涤(利用甲烷进行 洗涤)相比存在以下缺点-部分冷凝不可能在不具备PSA的情况下生产具有低CO含量的纯氢(例如，当 通过甲烷洗涤进行生产时氢包含约IOppm的C0，而当通过部分冷凝生产时氢包含从2%至 15% 的 CO)；-部分冷凝的CO产量更低；为了提高部分冷凝的产量，需要购买压缩机以便使来 自部分冷凝的废气再循环；-仅在C0/CH4塔的储罐底部的甲烷清洗物(purge)中部分地发现合成气中存在的 甲烷。大量甲烷通过在洗涤塔顶部的温度水平的热动力平衡在洗涤塔的顶部随同富氢气体 从冷箱离开，另一部分甲烷通过在汽提塔顶部的温度水平的热动力平衡随同在汽提塔顶部 抽取的闪蒸气体离开。为了确保用于CH4的系统的正物料平衡，要求随同合成气进入冷箱的 CH4的量大于随同富氢气体和闪蒸气体离开的CH4的量的总和以确保能控制系统的CH4清洗 物。发现在净化出口处的微量(X)2 (0. 3ppm)溶解在C0/CH4塔的储罐液体中。为了避免 CO2在系统中(在洗涤环中)的任何积聚，要求进入冷箱的所有CO2经由CH4清洗物离开。通常，CH4清洗物和洗涤回路在C0/CH4塔的储罐底部被一起抽取。清洗物中的CO2 含量因而与洗涤回路中相同。随着洗涤回路被过冷至-180°C以便优化洗涤过程，洗涤回路 中以及清洗物中的(X)2含量必须低于(X)2在-180°C在CH4中的溶解度值以便在交换器的通道中避免(X)2在该回路中固化。考虑到在净化出口处为0. 3ppm的(X)2含量和(X)2在_180°C在。C H4中为42ppm的 溶解度值，这限定了 (X)2的最高浓度水平——其通过进入冷箱的合成气的流速与CH4清洗物 的比率表示——为140。对于一定的合成气流速而言，这限定了在冷箱入口处的CH4含量的最低值以同时 确保过量的CH4平衡和用于控制系统的CH4清洗物，并限制CO2的浓度水平以防止CO2在CH4 洗涤回路中固化并因而防止堵塞低温交换器。为了使通过部分氧化或自热反应器或通过用于煤或重原料的气化的反应器产生 合成气的过程从甲烷型洗涤过程受益，发明思想是提高在冷箱入口处合成气中的CH4含量， 例如以便获得至少1. 8%且优选至少2%并且更加有利地2. 3%等等的甲烷含量。有时可以使用包含至少1.8%的甲烷的给料气体执行甲烷洗涤过程，通常可以使 用包含至少2%的甲烷的给料气体，并且在任何情况下都可以使用包含至少2. 3%的甲烷 的给料气体。显然，根据本发明，可以使包含至多1.8%的甲烷的合成气增浓(使合成气的某一 种成分增加，enrich)以获得包含至少2%的甲烷、甚至2. 3 %的甲烷的气体；同时，该合成 气可以是包含最多2%的甲烷的合成气以便获得包含至少2. 3%的甲烷的气体。还存在提出用于处理合成气中可能存在的C2+成分的方案的问题。
发明内容
根据本发明的一个主题，提供一种用于产生和分离合成气的方法，其中合成气从 富含甲烷的原料气体例如天然气产生，包含氢和一氧化碳的合成气通过至少一个处理工 序净化以产生净化的合成气并且该合成气在包括至少一个甲烷洗涤塔/涤气塔的装置中 通过低温蒸馏分离以产生富氢气体和/或富含一氧化碳的气体，产生的合成气包含低于 2. 3%的甲烷、优选低于2%的甲烷、甚至低于1. 8%的甲烷，并且通过将原料气体的一部分 输送到位于合成气产生级的下游的处理工序而不经过合成气产生级，在低温蒸馏分离的 上游使合成气增浓，从而如果所述产生的合成气包含低于2. 3 %的甲烷，则获得包含超过 2. 3%的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于2%的甲烷则获得包含超过2% 的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于1. 8%的甲烷，则获得包含超过1. 8 % 的甲烷的合成气。根据其它可选方面-被输送到位于产生级下游的处理工序的原料气体可以源自位于产生级上游的预 重整器和/或位于产生级上游的加氢脱硫单元；-可选地源自外部源的富含甲烷的气体被输送到合成气产生级的下游和低温蒸馏 分离级的上游；-富含甲烷的气体被输送到位于低温蒸馏分离级的上游的处理工序；-源自低温蒸馏工序的富含甲烷的流可选地在加压之后被输送到合成气产生级的 下游；-源自低温蒸馏工序的富含甲烷的流被输送到用于处理合成气的工序；-用于处理合成气的工序包括以下工序中的至少一个去除酸性气体、干燥、吸附二氧化碳；-富含甲烷的流体在C0/CH4塔的储罐上方的几个理论塔板被抽取(soutirer)，可 选地以便作为可选地在加压之后被输送到合成气产生级的下游的富含甲烷的气体，且储罐 液体从CO/CH4塔被抽取以便作为清洗物；-富含甲烷的流体在c0/ch4塔的储罐上方的几个理论塔板被抽取，可选地以便在 甲烷洗涤塔的顶部进行洗涤，并且储罐液体从co/ch4塔被抽取以便用作清洗物；-清洗物液体与通过在低温蒸馏装置中从合成气分离而获得的富含重烃类的液体
混合ο根据本发明的另一个主题，提供一种用于分离包含重烃类的合成气的方法，在该 方法中，合成气被净化和冷却并被输送到甲烷洗涤塔，源于来自甲烷洗涤塔的储罐液体的 流体被输送到co/ch4塔，富含甲烷的第一液体在co/ch4塔的储罐上方的几个理论塔板被抽 取，所述第一液体的第一部分被输送到甲烷洗涤塔且第一液体的第二部分被蒸发，包含重 烃类的第二液体从co/ch4塔的储罐被取出作为清洗物。根据本发明的另一主题，提供一种用于产生和分离合成气的设备，该设备包括合 成气产生单元，用于从原料气体产生合成气；合成气净化单元，用于通过至少一个处理工序 净化包含氢和一氧化碳的合成气以产生净化的合成气；以及合成气分离单元，用于通过低 温蒸馏分离合成气，该合成气分离单元包括至少一个甲烷洗涤塔以产生富氢气体和/或富 含一氧化碳的气体，合成气产生单元被调节成产生包含低于2. 3%的甲烷、优选低于2%的 甲烷、甚至低于1. 8%的甲烷的合成气，其特征在于，该设备包括增浓装置，该增浓装置用于 在低温蒸馏分离单元的上游使合成气增浓，以便如果所述产生的合成气包含低于2. 3%的 甲烷则获得包含超过2. 3 %的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于2 %的甲 烷则获得包含超过2 %的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于1. 8 %的甲烷 则获得包含超过1. 8%的甲烷的合成气，该增浓装置包括输送装置，该输送装置用于将一部 分原料气体不经过合成气产生级地输送到位于合成气产生级的下游的处理工序。根据其它可选方面，该设备包括-用于将在预重整器的下游取得的所述一部分原料气体输送到产生级的上游的装 置；-用于将在加氢脱硫单元的下游取得的所述一部分原料气体输送到产生级的上游 的装置；-用于将可选地源自外部源的富含甲烷的气体输送到合成气产生级的下游和低温 蒸馏分离级的上游的装置；-用于将源自低温蒸馏工序的富含甲烷的流输送到合成气的处理工序的装置；-用于将富含甲烷的气体输送到位于低温蒸馏分离级的上游的处理工序的装置；-用于将源自低温蒸馏工序的富含甲烷的流可选地在加压之后输送到合成气产生 级的下游的装置；-用于处理合成气的单元，所述单元包括以下单元中的至少一个酸性气体去除 单元、干燥单元、二氧化碳吸附单元；-用于在0)/014塔的储罐上方的几个理论塔板抽取富含甲烷的流体的装置，该富 含甲烷的流体可选地以便作为可选地在加压之后被输送到合成气产生级的下游的富含甲烷的气体，以及用于从C0/CH4塔抽取储罐液体以便作为清洗物的装置；-用于在0)/014塔的储罐上方的几个理论塔板抽取富含甲烷的流体的装置，该富 含甲烷的流体可选地以便用于在甲烷洗涤塔的顶部进行洗涤，以及用于从CO/CH4塔抽取储 罐液体以便用作清洗物的装置；-用于将清洗物液体与通过在低温蒸馏装置中从合成气分离而获得的富含重烃类 的液体混合的装置；-用于将一部分原料气体不经过合成气产生单元地输送到位于产生级下游的除酸 单元的装置；-用于将一部分原料气体不经过合成气产生单元地输送到位于产生级下游的吸附 单元的装置。根据本发明的另一主题，提供一种用于分离包含重烃类的合成气的设备，该设备 包括用于净化和冷却合成气的装置；用于将净化并冷却的气体输送到甲烷洗涤塔的装 置；用于将源自甲烷洗涤塔的储罐液体的流体输送到CO/CH4塔的装置；用于在CO/CH4塔的 储罐上方的几个理论塔板抽取富含甲烷的第一液体的装置；用于将所述第一液体的第一部 分输送到甲烷洗涤塔的装置；用于使第一液体的第二部分蒸发的装置；以及用于从CO/CH4 塔的储罐抽取包含重烃类的第二液体作为清洗物的装置。根据本发明的方案是在用于产生合成气的反应器之后并在用于使用冷箱的甲烷 进行洗涤的塔之前将富含CH4的流喷入合成气。示例1. CH1在冷箱之前的循环(图1和图2)本例适用于其中合成气中的CH4含量(在该CH4循环之前)使得冷箱中的正014平 衡成为可能但呈现过高的(X)2水平的情况。为了降低(X)2的浓度水平，采取以下措施1.提高用于CH4的泵和用于CH4在冷箱与干燥单元上游之间循环的泵的排放压力 以便限制从CO/CH4塔的储罐抽取的物料中(X)2的浓度水平。2.使洗涤塔的顶部冷却以便减小富氢气体的CH4含量。2.具有POX、ATR、SMR的预重整器(图1)在预重整器的出口与反应器的出口之 间设置反应器的旁路(以便减小在冷箱入口处的合成气中的C2+成分的含量，供给到预重 整器的天然气的所有C2+成分都在预重整器中转化成CH4)实现了甲烷洗涤工序中的正物 料平衡，在预重整器出口处一部分原料被直接喷射到反应器的下游。1.提高用于CH4的泵和用于CH4在冷箱与干燥单元上游之间循环的泵的排放压力 使得可以限制从CO/CH4塔的储罐抽取的物料中的(X)2的浓度水平。2.在洗涤塔顶部的冷却使得可以减小富氢气体中的CH4含量。3.没有预重整器(POX、ATR、SMR)而具有HDS的反应器(图3)通过在加氢脱硫(HDS)单元的出口与反应器的出口之间设置反应器的旁路，以便 提供甲烷洗涤工序中的正物料平衡，在HDS的出口处一部分原料被直接喷射到反应器的下 游。在反应器之后和洗涤塔之前进行旁路流体的喷射a)如果旁路流体包含CO2，则规定在反应器的出口与酸性气体去除单元的前面之 间喷射该流体，
b)如果旁路流体包含很小量的CO2( < 50vpm)，则规定在反应器出口与干燥吸附 器的前面之间喷射该流体，c)如果旁路流体完全不包含任何0)2或吐0，则规定在反应器的出口与甲烷洗涤塔 的前面之间喷射该流体。用于CH4的泵和用于CH4在冷箱与干燥单元的上游之间循环的泵的排放压力的提 高使得可以限制CH4清洗物中(X)2的浓度水平。用于在约-145°C的温度水平在冷箱内进行两相分离的容器去除C3+成分并防止 它们在合成气在交换管路内冷却到更低的温度水平时固化。有时需要在C0/CH4蒸馏塔的储罐内增设补充区段。CH4清洗物在塔储罐被抽取并 且包括C2成分。在此储罐区段的顶部抽取用于CH4洗涤以及CH4循环的流(包含少量C2成分，洗 涤回路中高含量的C2成分可能引起起泡现象或其它现象并导致洗涤塔工作不良)。在洗涤塔顶部的冷却使得可以减小富氢气体的CH4含量。4. &☆成,气产棘元趟輔豁CH1白拘本(S5)1.在反应器的出口之后且在甲烷洗涤塔之前喷射富含甲烷的气体(不包含CO2) (如果含有CO2，则在§3-2喷射)。2.用于CH4的泵和用于CH4在冷箱与干燥单元上游之间循环的泵的排放压力的提 高使得可以限制CH4清洗物中(X)2的浓度水平。3.用于在约-145°C的温度水平在冷箱内进行两相分离的容器去除C3+成分并防 止它们在合成气在交换管路内冷却到更低的温度水平时固化(在存在C2+成分的情况下)。4.在C0/CH4蒸馏塔的储罐内增设补充区段。CH4清洗物在塔储罐被抽取并包含C2 成分，洗涤回路中的高C2含量可能引起起泡现象或其它现象并导致洗涤塔工作不良。5.需要在此储罐区段的顶部抽取用于014洗涤以及CH4循环的流(包含少量C2成 分)。6.在洗涤塔顶部的冷却使得可以减小富氢气体的CH4含量。5.在反应器之后但在脱碳单元中的脱碳及CO2和硫的去除之前输入未脱硫的富含 CH1的气体(例如天然气)(图6)
将参考附图更详细地描述根据本发明的方法和设备，其中图1、图3、图5和图6示 出根据本发明的用于产生和分离一氧化碳和氢的混合物的方法，而图2和图4示出适于结 合在该方法中的用于分离一氧化碳和氢的混合物的具体工序。
具体实施例方式图1示出这样的方法，在该方法中，可以是富含甲烷的气体(如天然气)的原料 气体1被输送到加氢脱硫(HDS)单元3，如Kyte所著的“Desulphuri-zation” (脱硫)， IChemE, 1995 所述。产生的气体5被输送到预重整器7。在预重整器的出口处，气体主要由CH4组成， C2+成分转化成CH4并且CH4仅极少量地转化成合成气。
从预重整器离开的气体被分离以便形成旁路流/支流11和流9。流9被输送到 SMR或ATR型的反应器13以便产生包含低于2. 3%的甲烷、优选低于2%的甲烷、甚至低于 1. 8%的甲烷的合成气15，旁路流11与该合成气15混合。该混合物被输送到酸性气体去 除单元17以便产生净化的气体19。净化的气体19被输送到吸附单元21以便干燥并净化 脱离CO2,从而形成气体23。气体23被冷却并输送到执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元35。该 单元在图2中更详细地示出。该单元包括甲烷洗涤塔四、汽提塔31和位于冷箱35内部的 C0/CH4分离塔33。液体甲烷在0)/014塔33的储罐被抽取，可选地在通过泵27泵送之后被 蒸发，并从冷箱被取出作为流43和/或45。泵27也可用于将甲烷37输送到甲烷洗涤塔 29。甲烷的一部分47可用作清洗物，而其余部分49能可选地在压缩之后作为流51或 53循环到酸性气体去除单元的上游或下游。这样，流15在到达去除单元17中时的甲烷含量上升到至少1.8%的甲烷、优选至 少2%的甲烷、甚至2. 3%的甲烷。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。在图2中，净化的气体19被输送到图1的吸附单元21以便被干燥并净化脱离CO2, 从而形成气体23。气体23被冷却并输送到执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元35。该单元包括 甲烷洗涤塔四、汽提塔31和位于冷箱内部的C0/CH4分离塔33。气体23在交换器48内被 冷却并被输送到甲烷洗涤塔四的储罐。来自该塔四的储罐液体61被输送到汽提塔31并 且来自汽提塔的储罐液体63被输送到0)/014塔33的中间部位。液体甲烷在0)/014塔33 的储罐被抽取，可选地在通过泵27泵送之后在交换器48内被蒸发，并从冷箱被取出作为流 49。泵27也可用于将甲烷37输送到甲烷洗涤塔四以及将甲烷65输送到汽提塔31的顶 部。流49可选地在压缩之后作为流51或53循环到酸性气体去除单元的上游或下游。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。富含一氧化碳的气体或液体55在C0/CH4塔的顶部被抽取、在交换器48内被加热 (并可选地被蒸发)并可选地在压缩机57内被压缩以便形成产品。图3示出这样的方法，在该方法中，合成气由POX、ATR或SMR型的反应器13产生， 该反应器没有预重整器并且具有HDS，在该HDS中可为天然气的富含甲烷的原料气体1被 输送到加氢脱硫单元3。产生的气体被分成两部分，一部分5被输送到反应器13。气体的 其余部分形成旁路流。反应器13产生包含低于2. 3%的甲烷、优选低于2%的甲烷、甚至 低于1. 8%的甲烷的合成气15，如果旁路流11包含(X)2则该旁路流11与所述合成气混合。 混合物被输送到酸性气体去除单元17以便产生净化的气体19。如果旁路流IlA包含低于 50vpm的CO2,则旁路流IlA可与该净化的气体19混合。净化的气体19被输送到吸附单元 21以便干燥并净化脱离CO2,从而形成气体23。如果旁路流IlB完全不包含任何CO2，则旁 路流IlB可与该气体23混合。气体23被冷却并输送到执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元35。 该单元在图2中更详细地示出。该单元包括用于去除C3+成分的分离容器观、甲烷洗涤塔 四、汽提塔31以及位于冷箱35内部的C0/CH4分离塔33。液体甲烷在C0/CH4塔33的储罐 上方的几个级被抽取，可选地在通过泵27泵送之后蒸发，并从冷箱被取出作为流45。泵27 也可用于将甲烷37输送到甲烷洗涤塔四。
甲烷的一部分47可用作清洗物并且其余部分49能可选地在压缩之后作为流51 或53循环到酸性气体去除单元的上游或下游。这样，流15在到达去除单元17中时甲烷含 量上升到至少1. 8%的甲烷、优选至少2%的甲烷、甚至2. 3%的甲烷。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。包含C2成分的富含甲烷的流体 从C0/CH4塔33的储罐被抽取并与源自容器观的富含C3+成分的流体30混合，并且混合 物43从冷箱被取出。在图4中，净化的气体19被输送到图3的吸附单元21以便被干燥并净化脱离CO2, 从而形成气体23。气体23被冷却并输送到执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元25。该单元包括 甲烷洗涤塔四、汽提塔31和位于冷箱内部的C0/CH4分离塔33。气体23在交换器48内被 部分冷却并被输送到分离容器观。产生的气体34被输送到甲烷洗涤塔20的储罐。来自 该塔四的储罐液体61被输送到汽提塔31并且来自汽提塔的储罐液体63被输送到C0/CH4 塔33的中间部位。液体甲烷在0)/014塔33的储罐上方的几个级被抽取，可选地在通过泵 27泵送之后在交换器48内蒸发，并从冷箱被取出作为流49。泵四也可用于将甲烷37输 送到甲烷洗涤塔四以及将甲烷65输送到汽提塔31的顶部。流体34——其为来自塔33的储罐甲烧——可在与源自容器观的液体30混合之 前被泵27泵送并且混合物43被输送到交换器48且随后可被用作燃料。流的一部分49可选地在压缩之后作为流51或53循环到酸性气体去除单元的上 游或下游。可选地，由流体47构成的一部分甲烷可被用作燃料。富含一氧化碳的气体或液体55在C0/CH4塔的顶部被抽取、在交换器48内被加热 (并可选地被蒸发)并可选地在压缩机57内被压缩以便形成产品。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。图5示出这样的方法，在该方法中，可为天然气的富含甲烷的原料气体1被输送到 加氢脱硫单元3 (未示出)。产生的气体被输送到反应器13。反应器13产生包含低于2. 3% 的甲烷、优选低于2%的甲烷、甚至低于1. 8%的甲烷的合成气15。合成气或合成气与其它 气体的混合物被输送到酸性气体去除单元17以便产生净化的气体19。净化的气体19被输 送到吸附单元21以便被干燥并净化脱离CO2,从而形成气体23。气体23被冷却并输送到 执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元35。该单元在图4中更详细地示出。该单元包括用于去除 C3+成分的分离容器28、甲烷洗涤塔四、汽提塔31以及位于冷箱35内部的C0/CH4分离塔 33。液体甲烷在C0/CH4塔33的储罐上方的几个级被抽取，可选地在通过泵27泵送之后被 蒸发，并从冷箱被取出作为流45。泵27也可用于将甲烷37输送到甲烷洗涤塔四。源自外部源的富含甲烷的气体71可作为流71A与由反应器13产生的流混合，或 作为流71B与源自酸性气体去除单元17的流19混合，或作为流71C与由吸附单元21产生 的流23混合。甲烷的一部分47可被用作产品而其余部分49可以可选地在压缩之后作为流51 或53循环到酸性气体去除单元的上游或下游。这样，流15在到达去除单元17中时或在到达吸附单元21中时或在到达冷箱35 中时甲烷含量上升到至少1. 8%的甲烷、优选至少2%的甲烷、甚至2. 3%的甲烷。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。包含C2成分的富含甲烷的流体 从C0/CH4塔33的储罐被抽取并与源自容器观的富含C3+成分的流体30混合，并且混合物43从冷箱被取出作为清洗物。图6示出这样的方法，在该方法中，可为天然气的富含甲烷的原料气体1被输送到 加氢脱硫单元3 (未示出)。产生的气体被输送到反应器13。反应器13产生包含低于2. 3% 的甲烷、优选低于2%的甲烷、甚至低于1.8%的甲烷的合成气15。混合物被输送到酸性气 体去除单元17以便产生净化的气体19。净化的气体19被输送到吸附单元21以便干燥并 净化脱离CO2,从而形成气体23。气体23被冷却并输送到执行甲烷洗涤的低温蒸馏单元35。 该单元在图4中更详细地示出。该单元包括用于去除C3+成分的分离容器28、甲烷洗涤塔 四、汽提塔31以及位于冷箱35内部的C0/CH4分离塔33。液体甲烷在C0/CH4塔33的储罐 上方的几个级被抽取，可选地在通过泵27泵送之后被蒸发，并从冷箱被取出作为流43和/ 或45。泵27也可用于将甲烷37输送到甲烷洗涤塔四。甲烷的一部分47可被用作产品而其余部分49可以可选地在压缩之后作为流51 或53循环到酸性气体去除单元的上游或下游。这样，流15在到达去除单元17中时或在到达吸附单元21中时甲烷含量上升到至 少1. 8%的甲烷、优选至少2%的甲烷、甚至2. 3%的甲烷。富氢气体39、41由洗涤塔四和汽提塔31产生。包含C2成分的富含甲烷的流体 从C0/CH4塔33的储罐被抽取并与源自容器观的富含C3+成分的流体30混合，并且混合 物43从冷箱被取出作为清洗物。未脱硫的天然气的流71被输送到反应器13的下游和酸性气体去除单元17的上 游。这也使得可以提高甲烷含量并且能够代替其它富甲烷流的输送。
权利要求
1.一种用于产生和分离合成气的方法，在该方法中，合成气(15)由富含甲烷的原料气 体产生，包含氢和一氧化碳的所述合成气通过至少一个处理工序净化以产生净化的合成气 并且所述合成气在包括至少一个甲烷洗涤塔09)的设施0 中通过低温蒸馏而分离以产 生富含氢的气体和/或富含一氧化碳的气体，产生的合成气(1 包含至少2. 3%的甲烷、 优选低于2%的甲烷、甚至低于1.8%的甲烷，并且通过将一部分原料气体(11、11A、11B) 不经过合成气产生级地输送到位于合成气产生级下游的处理工序而在低温蒸馏分离的上 游使所述合成气增浓，从而如果所述产生的合成气包含低于2. 3%的甲烷则获得包含超过 2. 3%的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于2%的甲烷则获得包含超过2% 的甲烷的合成气，或如果所述产生的合成气包含低于1. 8 %的甲烷则获得包含超过1. 8 % 的甲烷的合成气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可选地源自外部源的富含甲烷的气体(51、 53、71、71A、71B、71C)被输送到所述合成气产生级的下游和低温蒸馏分离级的上游。
3.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述富含甲烷的气体(51、53、71、71A、71B、 71C)被输送到位于低温蒸馏分离级上游的处理工序。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于合成气的所述处理工序包 括以下工序中的至少一者去除酸性气体、干燥、吸附二氧化碳。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，富含甲烷的流体(43、51)在CO/ CH4塔(3 的储罐上方的数个理论塔板被抽取，可选地以便作为可选地在加压之后被输送 到所述合成气产生级下游的富含甲烷的气体，并且储罐液体(34)从所述C0/CH4塔被抽取 以便作为清洗物。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，富含甲烷的流体(37)在C0/CH4 塔的储罐上方的数个理论塔板被抽取，可选地以便用来在所述甲烷洗涤塔的顶部进行洗 涤，并且储罐液体从所述CO/CH4塔被抽取以便作为清洗物。
7.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述清洗物液体(34)与富含重烃类的液体 (30)混合，所述富含重烃类的液体通过在低温蒸馏设施中从所述合成气分离而获得。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，不经过合成气产生级地输送到 位于所述产生级下游的处理工序的所述一部分原料气体(11、11A、11B)源自位于所述产生 级上游的预重整器(7)。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，不经过合成气产生级地输送到 位于所述产生级下游的处理工序的所述一部分原料气体(11、11A、11B)源自位于所述产生 级上游的加氢脱硫单元(3)。
10.一种用于分离包含重烃类的合成气的方法，其特征在于，合成气被净化和冷却并被 输送到甲烷洗涤塔( )，源于来自所述甲烷洗涤塔的储罐液体的流体被输送到0)/014塔 (33)，富含甲烷的第一液体在所述C0/CH4塔的储罐上方的数个理论塔板被抽取，所述第一 液体的第一部分(37)被输送到所述甲烷洗涤塔并且所述第一液体的第二部分被蒸发，包 含重烃类的第二液体(34)从所述0)/014塔的储罐被取出作为清洗物。
11.一种用于产生和分离合成气的设备，所述设备包括合成气产生单元，用于从富含 甲烷的原料气体例如天然气产生合成气；合成气净化单元，用于通过至少一个处理工序净 化包含氢和一氧化碳的合成气以产生净化的合成气；合成气分离单元，用于通过低温蒸馏分离所述合成气，该合成气分离单元包括至少一个甲烷洗涤塔以产生富含氢的气体和/或 富含一氧化碳的气体，所述合成气产生单元被调节成产生包含低于2. 3%的甲烷、优选低 于2%的甲烷、甚至低于1. 8 %的甲烷的合成气，其特征在于，所述设备包括增浓装置，所述 增浓装置用于在通过低温蒸馏进行分离的合成气分离单元的上游使所述合成气增浓，如果 产生的合成气包含低于2. 3 %的甲烷则该增浓装置能够产生包含超过2. 3 %的甲烷的合 成气，或如果产生的合成气包含低于2 %的甲烷则该增浓装置能够产生包含超过2 %的甲 烷的合成气，或如果产生的合成气包含低于1.8%的甲烷则该增浓装置能够产生包含超过 1. 8%的甲烷的合成气，所述增浓装置包括输送装置，所述输送装置用于将一部分原料气体 (11、11A、11B)不经过所述合成气产生单元地输送到位于所述合成气产生单元下游的处理 工序。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，用于将所述一部分原料气体(11、11A、 11B)不经过所述合成气产生单元地输送到位于产生级下游的处理工序的所述输送装置与 位于所述产生单元(1 上游的预重整器(7)连接。
13.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于，用于将所述一部分原料气体(11、 11AU1B)不经过所述合成气产生单元地输送到位于产生级下游的处理工序的所述输送装 置与位于所述产生单元(1 上游的加氢脱硫单元C3)连接。
14.如权利要求11至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将所述 一部分原料气体不经过所述合成气产生单元地输送到位于所述产生单元(1 下游的除酸 单元(17)的装置。
15.如权利要求11至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于将所述 一部分原料气体不经过所述合成气产生单元地输送到位于所述产生单元(1 下游的吸附 单元或者直接输送到所述分离单元(3 的装置。
全文摘要
本发明涉及一种产生和分离合成气的方法，在该方法中，由给料气体产生含有低于2.3％的甲烷的合成气(15)，含有氢和一氧化碳的合成气通过至少一个处理工序净化以便产生净化的合成气，且该合成气在包括至少一个甲烷洗涤塔(29)的装置(25)中通过低温蒸馏分离以便产生富氢气体和/或富含一氧化碳的气体，该合成气在低温蒸馏分离的上游被增浓以便通过将一部分给料气体(11)不经过合成气产生单元地输送到位于合成气产生步骤下游的处理工序而获得包含超过2.3％的甲烷的合成气。
文档编号C01B3/50GK102132119SQ200980130049
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月20日 优先权日2008年8月4日
发明者A·埃尔南德斯, B·波尔斯特, N·艾克-贝劳德, P·马蒂 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司