[发明专利]从含有一氧化碳的气体混合物中分离一氧化碳

说明书

背景技术

一氧化碳通常是从由天然气、油或其它碳氢化合物原料的催化 转化或部分氧化所产生的合成气中分离获得的。除了一氧化碳，这 些气体主要还含有氢气和甲烷，但往往还含有大量的氮气(来自原 料或在加工过程中增加的)污染。通过常规的深冷分离处理得到的 一氧化碳含有杂质氮气，由于环境和处理的原因，这对于一氧化碳 的某些应用是不能接受的。随着边缘原料(marginal feedstock)在前 沿重整方法中的更多应用，一氧化碳产物的氮气污染问题正在成为 一个日益严重的问题。此外，对于不含氩气的一氧化碳的需求也日 益增长，而氩气有时也是氮气的共污染物。因此，需要高效和有效 地从含有一氧化碳的原料中去除氮气污染物，且如果需要的话并去 除氩气。

从一氧化碳中分离氮气或分离氮气与氩气的共污染物比从中除 去氢气或甲烷要相对困难。从合成气中去除氮气的现有技术方法通 常包括以下连续步骤：从合成气进料中除去氢气，从产生的不含氢 气的流中除去甲烷，并从产生的不含氢气和甲烷的流中除去氮气， 从而得到纯化的一氧化碳产物流。

用于生产一氧化碳的相关专利包括美国专利3,813,889、 4,217,759、4,311,496、4,478,621、4,566,886、4,888,035、4,917,716、 5,133,793、5,295,356、5,351,491、5,351,492、5,359,857、5,509,271、 5,592,831、5,609,040、5,953,936、6,073,461、6,062,042、6,070,430、 6,082,134、6,094,938、6,098,424、6,173,585、6,269,657、6,467,306、 7,269,972及德国专利DE 195 41 339，其全部通过引用方式结合在本 文中。

因此需要提供更符合成本效率的从含有一氧化碳、氢气、甲烷和 氮气的气体混合物、尤其是那些也含有氩气的气体混合物中分离一 氧化碳的方法。

发明内容

本发明涉及用于从含有氢气、一氧化碳、甲烷、氮气和任选含有 氩气的进料产生含有一氧化碳的产物的方法和装置。

该方法包括：

部分冷凝进料以产生富含氢气的第一蒸气馏分和氢气贫化的 (depleted)第一液体馏分；

在第一分馏器中，从氢气贫化的第一液体馏分汽提(stripping) 氢气以形成富含氢气的第二蒸气馏分和不含氢气的液体馏分；

在第二分馏器中，分离至少部分的不含氢气的液体馏分以形成 富含氮气的蒸气馏分和含有一氧化碳和甲烷的氮气贫化的液体馏 分；

在第三分馏器中，分离含有一氧化碳和甲烷的至少部分汽化的 进料，以形成含有一氧化碳的产物和富含甲烷的液体馏分；

通过与氮气贫化的液体馏分的一部分进行间接热交换和通过与 富含甲烷的液体馏分的一部分或全部进行间接热交换来冷却富含氮 气的蒸气馏分的一部分或全部，从而从所述富含氮气的蒸气馏分的 部分或全部形成冷凝物、从所述氮气贫化的液体馏分的部分形成至 少部分汽化的进料以及从所述富含甲烷的液体馏分的部分或全部形 成蒸气蒸出物(boil-up)和含有甲烷的塔底(bottoms)产物；

向第三分馏器引入蒸气蒸出物的至少一部分以产生汽提蒸气； 和

向第二分馏器引入冷凝物的至少一部分作为回流液。

该方法可进一步包括：

通过与一个或多个物料流(process stream)进行间接热交换来 部分地冷凝富含氢气的第一蒸气馏分，从而形成含有氢气的冷凝物； 和

向第一分馏器引入含有氢气的冷凝物的至少一部分作为回流液。

可选地或另外地，该方法可进一步包括：

压缩含有一氧化碳的产物的一部分或全部以形成压缩的含有一 氧化碳的产物；

至少部分地冷凝压缩的含有一氧化碳的产物的一部分以形成冷 凝的含有一氧化碳的流；和

向第三分馏器引入冷凝的含有一氧化碳的流的至少一部分作为 回流液。

可选地或另外地，进料可被部分冷凝以进一步形成除了富含氢气 的第一蒸气馏分和氢气贫化的第一液体馏分之外的氢气贫化的第二 液体馏分。该方法可再进一步包括：

在第一位置向第一分馏器引入氢气贫化的第一液体馏分；和