专利名称：用于在氨合成中所用吹扫气体的分离单元中回收氩的方法和装置的制作方法
用于在氨合成中所用吹扫气体的分离单元中回收氩的方法和装置本发明涉及一种用于在氨合成中使用的吹扫气体的分离单元中回收氩的方法和
>J-U ρ α装直。通过天然气重整而生产氨的传统装置一般包括如下步骤-天然气的最终脱硫，-初级重整，-在空气中后燃烧，借此引入氮用于合成， -CO 的转化，-脱碳，-甲烷化，-压缩，-氨合成回路。为了除去惰性物质和防止它们聚集在系统中，氨合成回路产生含有如下化合物的吹扫气体H2、N2、CH4、Ar、ΝΗ3。该混合物基本不含一氧化碳,但可能含有或不含有氦气。然后可有利地在深冷装置中处理该吹扫气体以一方面回收在氨合成回路中提升的化合物，另一方面产生液体形式的氩并出售它。“Production and Purification of Argon，，，Arregger, Chemical and ProcessEngineering,1964 年 10 月，US-A-4338108, “Cryogenic Gas Separation”，Duckett 等人，The Chemical Engineer,1985 年 12 月，“Methods for argon recovery to meetincreased demand on the argon market，，Springmann, AIChE Symposium Series 1982,US-A-4762542,“Separation of Gases，，，Isalski,第 84-88 页和 Hwang等人在“Cryogenicsand Refrigeration，，，Hangzhou, 1989 提出的 “Cryogenic Argon Recovery from AmmoniaPlant Purge Gas”，均公开了在来自氨合成的吹扫气体的深冷分离的方法中使用氮洗涤塔以产生氩。该塔之后一般为氩/甲烷分离塔和氮/氩分离塔。根据本发明的一个目的，提供用于由来自生产氨的装置的清洗流体形成且含有氢气、甲烷、氮气和氢气的混合物生产富氩料流的方法，其中i)通过至少一个相分离器将混合物分离，以产生至少一种富氢气体和一种贫氢液体， )将至少一部分贫氢液体送至甲烷洗涤塔的底部以形成顶部气体和底部液体，iii)将甲烷洗涤塔的至少一部分底部液体送至甲烷分离塔以产生富甲烷底部液体和贫甲烷顶部气体，iv)将至少一部分贫甲烷顶部气体送至氮/氩分离塔以形成在塔顶的富氮流体和在塔底的用作产物的富氩液体，和V)将至少一部分富甲烷底部液体送入甲烷洗涤塔顶部。根据其它任选特征-步骤i)包括在至少两个串联的相分离器中分离混合物，使来自第一个分离器的液体膨胀并送至第二个分离器，且来自第二个分离器的液体形成供至甲烷洗涤塔底部的流体，各个相分离器产生富氢气气体；-第一个相分离器在比第二个相分离器更高的压力下产生富氢气体；-将富甲烷液体在甲烷洗涤塔的上游加压；-通过氮循环将该工艺至少部分保持为冷的；-洗涤流体不含有氦。根据本发明另一主题，提供用于由来自生产氨的装置的清洗流体形成且含有氢气、甲烷、氮气和氢气的混合物生产富氩料流的装置，其包括至少一个相分离器、甲烷洗涤塔、甲烷分离塔、氮/氩分离塔、用于将混合物送入至少一个相分离器中以产生至少一种富氢气体和一种贫氢液体的管线、用于将至少一部分贫氢液体送至甲烷洗涤塔底部以形成顶部气体和底部液体的管线、用于将来自甲烷洗涤塔的至少一部分底部液体送至甲烷分离塔 以产生富甲烷底部液体和贫甲烷顶部气体的管线、用于将至少一部分贫甲烷顶部气体送至氮/氩分离塔以在塔顶形成富氮流体的管线、用于在塔底取出用作产物的富氩液体的管线和用于将至少一部分富甲烷底部液体送至甲烷洗涤塔顶部的管线。任选，该装置包括-至少两个串联的相分离器、用于使来自第一个分离器的液体膨胀的阀、用于将来自第一个分离器的液体送至该阀的管线、用于将通过该阀膨胀的液体送至第二个分离器的管线和用于输送来自第二个分离器的液体而形成供入甲烷洗涤塔底部的流体的管线和用于从各个相分离器中取出富氢气体的管线；-用于氮/氩分离塔的底部再沸器；-用于甲烷分离塔的底部再沸器；-用于甲烷分离塔的顶部冷凝器；-没有用于氮/氩分离塔的顶部冷凝器；-没有用于甲烷洗涤塔的底部再沸器；-用于在甲烷洗涤塔上游将富甲烷液体加压的装置；-氮气循环，其例如用于确保至少一个塔再沸和/或氮/氩分离塔的顶部冷凝器冷却。本发明在于在相对低压下使用甲烷洗涤塔以能同时降低塔底液相中的氢含量，并因此降低氮循环中的氢含量以及提高液相中和因此整个装置的氩回收效率(效率提高约5% )。已公开了甲烷洗涤比氮洗涤更有效，而且避免了将氮在外部送入塔的顶部气体中。通过阐述本发明装置的图更详细地描述本发明。将氢气、一氧化碳、甲烧、氮气和IS气的混合物I (其基本不含一氧化碳且优选基本不含氦气)在第一换热器3中冷却，然后在第二换热器5中冷却，其中它在所述第二换热器中部分冷凝。将部分冷凝的料流送入第一相分离器7中。将来自第一相分离器的富氢气体8送入两个交换器5、3中以在其中再加热。将来自第一相分离器的液体在阀9中膨胀以部分气化并将部分气化的料流11送入第二相分离器17中。将来自第二相分离器的富氢气体13送入两个两个交换器5、3中以在其中再加热。将来自第一相分离器的液体在阀19中膨胀以部分气化并将部分气化的料流15送入在顶部提供有液体甲烷料流27的甲烷洗涤塔21的底部。将来自甲烷洗涤塔的顶部气体与料流29混合以形成料流25并将料流25在两个交换器5、3中再加热以形成燃料气体。将底部液体23在阀中膨胀，然后送入甲烷分离塔31的中间位置。通过泵33将来自该塔31的底部液体35加压并部分(料流27)送入洗涤塔21的顶部，部分(料流29)与来自洗涤塔的顶部气体混合。塔31具有提供有来自塔31的底部料流37的底部再沸器37。塔31还具有顶部冷凝器47，富氮和富氩的顶部气体在那里冷凝。将顶部气体料流43送入塔41的中间位置。塔41具有底部再沸器147和顶部氮贮藏室97。将底部液体49部分(料流51)送入底部再沸器147中，其余的53用作富氩液体产物。将来自塔41的富氮顶部气体55送入交换器5的中间位置。氮循环确保塔31、41再沸和顶部冷凝器47的冷却并通过直接回流提供塔41顶部的冷却。氮71在压缩机73中压缩并分成两份。一部分送入压缩机75中以形成高压氮产物77和高压循环料流。将循环料流冷却至交换器3的中间温度，然后分成两份。一部分I 用于加热再沸器37，然后通过阀89送入贮藏室中。在交换器3的中间温度下的另一部分79在涡轮85中膨胀并与料流69混合以形成料流71。来自压缩机73的氮作为料流83用于使再沸器147再沸，然后通过阀87膨胀并送入贮藏室97中。将贮藏液体作为两个料流取出，将料流47送入顶部冷凝器47中，将另一料流57部分(59)送回塔41中，部分(61)送入相分离器63中。将来自相分离器的气体与分别来自顶部冷凝器47和贮藏室97的料流93、91混合。将该混合料流在交换器5中再加热，与料流55混合并形成料流69。将来自相分离器63的液体65在交换器5中再加热。第一相分离器7可由氮气洗涤塔代替。任选，该方法可在塔21上游包括单一相分离器，但性能会较差。
权利要求
1.一种由来自生产氨的装置的清洗流体形成且含有氢气、甲烷、氮气和氢气的混合物生产富氩料流的方法，其中 i)通过至少一个相分离器(7、17)将混合物分离，以产生至少一种富氢气体和一种贫氢液体， )将至少一部分贫氢液体送入甲烷洗涤塔(21)的底部以形成顶部气体和底部液体， iii)将甲烷洗涤塔的至少一部分底部液体送入甲烷分离塔(31)中以产生富甲烷底部液体和贫甲烷顶部气体， iv)将至少一部分贫甲烷顶部气体送入氮/氩分离塔(41)中以形成在塔顶的富氮流体和在塔底的用作产物的富氩液体，和 V)将至少一部分富甲烷底部液体送入甲烷洗涤塔顶部。
2.根据权利要求I的方法，其中步骤i)包括在至少两个串联的相分离器中分离混合物，使来自第一个分离器(7)的液体膨胀并送入第二个分离器(17)中，来自第二个分离器的液体形成供入甲烷洗涤塔(21)底部的流体，各个相分离器产生富氢气体。
3.根据权利要求2的方法，其中第一个相分离器(7)在比第二个相分离器(17)更高的压力下产生富氢气体。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中将富甲烷液体在甲烷洗涤塔(21)的上游加压。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其至少部分通过氮循环保持为冷的。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中清洗流体不含有氦。
7.一种用于由来自生产氨的装置的清洗流体形成且含有氢气、甲烷、氮气和氢气的混合物生产富氩料流的装置，其包括至少一个相分离器(7、17)、甲烷洗涤塔(21)、甲烷分离塔(31)、氮/氩分离塔(41)、用于将混合物送入至少一个相分离器中以产生至少一种富氢气体和一种贫氢液体的管线、用于将至少一部分贫氢液体送入甲烷洗涤塔底部以形成顶部气体和底部液体的管线、用于将来自甲烷洗涤塔的至少一部分底部液体送入甲烷分离塔中以产生富甲烷底部液体和贫甲烷顶部气体的管线、用于将至少一部分贫甲烷顶部气体送入氮/氩分离塔中以形成在塔顶的富氮流体的管线、用于在塔底取出用作产物的富氩液体的管线和用于将至少一部分富甲烷底部液体送入甲烷洗涤塔顶部的管线。
8.根据权利要求7的装置，其包括至少两个串联的相分离器(7、17)、用于使来自第一个分离器(7)的液体膨胀的阀(9)、用于将来自第一个分离器的液体送入阀中的管线、用于将通过阀膨胀的液体送入第二个分离器(17)中的管线和用于输送来自第二个分离器的液体而形成供入甲烷洗涤塔(21)底部的流体的管线和用于从各个相分离器中取出富氢气体的管线。
9.根据权利要求7或8的装置，其包括在甲烷洗涤塔上游用于将富甲烷液体加压的装置(33)。
10.根据权利要求7-9中任一项的装置，其包括氮循环。
全文摘要
本发明涉及由在生产氨的装置中的清洗流体形成的混合物生产富氩料流的装置，包括至少一个相分离器(7、17)；甲烷洗涤塔(21)；甲烷分离塔(31)；氮/氩分离塔(41)；用于将混合物送入至少一个相分离器中以产生至少一种富氢气体和一种贫氢液体的管线；用于将至少一部分贫氢液体送入甲烷洗涤塔底部以形成顶部气体和底部液体的管线；用于将来自甲烷洗涤塔的至少一部分底部液体送入甲烷分离塔中以产生富甲烷底部液体和贫甲烷顶部气体的管线；用于将至少一部分贫甲烷顶部气体送入氮/氩分离塔中以形成在所述塔的顶部的富氮流体的管线；用于在所述塔的底部取出用作产物的富氩液体的管线和用于将至少一部分富甲烷底部液体送入甲烷洗涤塔顶部的管线。
文档编号C01B23/00GK102884387SQ201080024553
公开日2013年1月16日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月5日
发明者A·布里格利亚, A·赫尔南德斯, B·索尼耶, L·萨米, J-M·特西弗里, M-P·维克托 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司