[发明专利]用于富甲烷流的低温分离的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于富甲烷流的低温分离的方法和设备。

背景技术

为了净化来自有机源的富甲烷流以便生产净化的产品，需要去除例如二氧化碳、氧和氮的杂质。理想地，该产品包含低于2％的二氧化碳，且氧和氮的总的含量低于2％。

在本文中所有成分的百分比是摩尔百分比。

发明内容

根据本发明的一个目的，提供一种用于富甲烷原料流的低温分离的方法，该富甲烷原料流还包含二氧化碳以及氮或氧或氮和氧二者，在该方法中：

i)将该流输送至吸附净化单元以用于生产相对于原料流贫含二氧化碳的流；

ii)将贫二氧化碳流的至少一部分冷却以便产生冷却流；

iii)将冷却流的至少一部分输送至蒸馏塔；

iv)从该蒸馏塔提取相对于原料流富含甲烷的流；

v)从该蒸馏塔提取相对于原料流富含氮和/或氧的流；

vi)其特征在于，所述净化单元通过蒸发的富甲烷液体的至少一部分再生。

根据其它可选的特征：

-已经用作再生气体的蒸发的甲烷形成产品，且优选地包含1％至3％的二氧化碳；

-通过从所述塔提取的至少一种流体在所述塔的上游将贫二氧化碳流冷却；

-由所述塔中提取的流体是富氮流和/或富氧流；

-由所述塔中提取的流体是富甲烷流；

-富甲烷流以液体的形式提取；

-富甲烷液体通过与贫二氧化碳流热交换而蒸发；

-特别是通过和取自净化单元上游的蒸发的富甲烷液体的一部分混合，使已经用于再生的蒸发的液体的二氧化碳含量保持基本不变；

-至少部分地通过使来自外部源的液态氮流蒸发来维持冷却；

-液态氮通过与贫二氧化碳流热交换而蒸发；

-液态氮在所述塔的顶部的冷凝器中蒸发；

-至少部分地通过制冷循环维持冷却；

-以气态和/或液态形式生产富甲烷流；

-在需要时利用待分离的流的至少一部分加热所述塔的底部处的再沸器；

-从所述塔提取的富甲烷流包含至少98％甚至99％的甲烷；

-原料流包含75％至95％的甲烷；

-原料流包含的氮和/或氧的总量在3％至25％之间。

根据本发明的其它特征，提供一种用于富甲烷原料流的低温分离的设备，该富甲烷原料流还包含二氧化碳以及氮或氧或氮和氧二者，该设备包括：

i)吸附净化单元和用于向该吸附净化单元输送原料流以便产生相对于原料流贫含二氧化碳的流的装置；

ii)用于冷却贫二氧化碳流的至少一部分以便产生冷却流的装置；

iii)蒸馏塔和用于将冷却流的至少一部分输送至蒸馏塔的装置；

iv)用于从蒸馏塔提取相对于原料流富含甲烷的流的装置；以及

v)用于从蒸馏塔提取相对于原料流富含氮和/或氧的流的装置。

附图说明

下面结合附图更详细地描述本发明，其中图1和图6示意性地示出根据本发明的设备，图2是表示在根据本发明的设备的交换器中发生的热交换的图，图3和图4示出用于产生负大卡(frigories)的循环，该负大卡可用于产生根据本发明的方法所需的冷量，且图5示意性地示出根据本发明的设备的一个特征。

具体实施方式

在图1中，已经在渗透和/或吸附单元中净化过的处于环境温度和中等压力(5至15bar)的原料气体1包含＞75％的甲烷，＜2％的二氧化碳，以及总量＜25％的氧和氮。在这25％中，大约20％是氮，剩余的是氧。氧和氮的含量远远超出产品的要求。

气体1被输送至包括两个吸附剂罐3、29的吸附单元以便产生贫CO₂流5。此流5被送至包含热交换器9、13和塔17的冷箱7。根据图2的图线，包含75％至95％的甲烷以及总量为3％至25％的氮和氧的流5在热交换器9中冷却且部分液化。

交换器9是铝或不锈钢钎焊板式交换器。

冷却的流5(其为两相流)确保塔17的底部再沸器11的再沸腾，产生的热23被传递至所述塔的底部。然后流5在热交换器13中液化，在阀15中膨胀至其压力的一半，并输送至塔17的中部。

在这个包含规整填料的塔17中进行液化流5的蒸馏，使得在底部产生富甲烷的液体流27，该液体流27包含总量小于2％的氮和氧，在所述塔的顶部产生气态流19，该气态流富含氮和/或氧，且包含小于5％的甲烷。

通过各种方法冷却塔17的顶部冷凝器67(图3和图4)，从而从所述塔去除热21。