[发明专利]组合的合成气分离和LNG生产方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分离包含一氧化碳、氢和甲烷的合成气甲烷混合 物的方法和系统，以及生产合成气和液态甲烷气(LNG)的方法和系统。

背景技术

在很多用于生产合成烃产物比如石蜡、醇等的方法中，必须生产作为 进料流以适当比例用于在合适催化剂上的反应的一氧化碳和氢的合成气 流。Fischer-Tropsch方法是熟知的，并且被经常用于这种目的。合成气混 合物可以通过下列多种方法来制备，比如煤或其它烃材料的井下气化、甲 烷的蒸汽转化、在地表的烃材料比如煤的部分气化等。在这些方法中，一 氧化碳和氢通常与甲烷、酸性气体比如硫化氢、二氧化碳等以及可能的焦 油、微粒等共同被制备。这些材料对用于将一氧化碳和氢转化成其它产物 的催化过程是有害的。因此，在必要时，通常在生产之后通过已知技术处 理合成气混合物，以移除焦油、微粒和水。类似地，二氧化碳和硫化氢容 易通过已知的技术比如胺洗涤等被移除。

LNG的生产可以使用混合型制冷系统以及其它类型的制冷系统比如 级联系统等来完成。作为用于液化天然气的混合型制冷方法例证的有在如 下专利中所示的混合型制冷系统：在1977年7月5日授权给Leonard K. Swenson(Swenson)并且转让给J.F.Pritchard和公司的美国专利4,033,735 以及在1997年8月19日授权给Brian C.Price(Price)并且转让给Pritchard 公司的美国专利5,657,643。这些参考文献的全部内容都通过引用结合在 此。

通常地，主要为液化甲烷的LNG的生产可以使用混合型制冷系统， 比如上述那些来完成，但是一氧化碳和氢在流中的存在需要另外的处理， 因为一氧化碳和氢在LNG冷凝温度下不冷凝。通常使用的主要分离步骤 是合成气分馏塔，该分离塔需要接近-177℃的塔顶温度。为了进行这种分 离，分馏塔冷凝系统需要低温制冷剂。对于这种系统，氮是提供这种低温 应用的一种良好选择。

结果，继续寻求的是将一氧化碳和氢与甲烷经济地分离的改进方法。

发明内容

根据本发明，这种分离通过在用于将含有一氧化碳、氢和甲烷的气流 分离成含有一氧化碳和氢的气流以及含有甲烷的液化气流的方法中将甲 烷分离和液化而得以实现，所述方法包括：在约4.0至约6.0MPa的压力 下，将进料气流冷却到约-145至约-160℃的温度，以产生冷混合气液流； 以及将所述冷混合气液流分馏，以产生一氧化碳和氢流以及包含甲烷的液 化气流。

本发明还包括一种系统，所述系统用于将包含一氧化碳、氢和甲烷的 进料气流分离成包含一氧化碳和氢的一氧化碳/氢(CO/H₂)气流以及包含甲 烷的液化气流，所述系统包括：制冷热交换器，其具有进料气流进口、制 冷剂进口、制冷剂膨胀阀、废制冷剂出口以及冷混合气液流出口；冷分离 器，其具有与来自所述制冷剂热交换器的所述冷混合气液流出口流体连通 的冷混合气液流进口，并且具有冷气流出口和冷液流出口；分馏塔，所述 分馏塔具有与来自所述冷分离器的所述冷气流出口流体连通，并且适合将 冷气流送到所述分馏塔中的冷气流进口，所述分馏塔具有与所述冷液体出 口流流体连通，并且适合将所述冷液流送到所述分馏塔中的冷液流进口、 分馏塔塔顶气出口、回流进口和液化气流出口；CO/H₂气流冷却热交换器， 其适合使分馏塔塔顶气流与冷却流进行热交换接触，以产生经过变冷 CO/H₂气流出口的变冷CO/H₂气流；回流罐，其具有分馏塔塔顶气进口和 变冷CO/H₂气流进口中的至少一个、与所述分馏塔回流进口流体连通的回 流罐出口和回流罐塔顶气出口；液化气流热交换器，其与回流罐塔顶气出 口和来自所述分馏塔液化气流出口的液化气流流体连通，以使所述回流罐 塔顶气出口流变热，从而产生变热的回流罐塔顶气流和作为产物流排放的 变冷液化气流；以及第一压缩机，其与来自所述冷分离器的所述冷气流出 口的所述冷气流流体连通并且被所述冷气流驱动，以产生膨胀的冷气流并 且驱动第二压缩机，所述第二压缩机与所述变热的回流罐塔顶气流流体连 通，以压缩所述回流罐塔顶气流，从而产生CO/H₂气流。

附图说明

图1显示了本发明的一个实施方案；以及

图2显示了本发明的一个选择性实施方案。