[发明专利]制备氢和一氧化碳的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月30日提交的题目为“Process and Apparatus for Producing Hydrogen and Carbon Monoxide(制备氢和一氧化碳的方法和装置)”的临时申请序列号61/528,943的优先权，该临时申请的内容通过引用结合到本文中。

背景技术

氢、一氧化碳及氢和一氧化碳的混合物是化学和石油化学过程的所需原料。

烃转化为含氢和一氧化碳的气体是本领域熟知的。这类过程的实例包括催化蒸汽重整、自热催化重整、催化部分氧化和非催化部分氧化。这些方法各自具有优缺点，并产生各种比率的氢和一氧化碳，也称“合成气”。

由烃的转化形成的粗合成气然后通过各种方法分离以形成所需的氢、一氧化碳和/或氢和一氧化碳的混合物。一氧化碳的分离通常通过在低温分离单元或冷箱中低温分离进行，氢自粗合成气的分离通常通过变压吸附进行。

低温分离器需要组成和压力两方面均稳定的进给。因此，首先从粗合成气流去除一氧化碳，然后在变压吸附器中分离含氢的流，因为变压吸附器的输出在组成和压力两方面均发生变化。

业界需要用于自粗合成气分离氢和一氧化碳的方法和装置，其中所述方法和装置稳健(robust)并稳定(stable)。

业界需要用于自粗合成气分离氢和一氧化碳的方法和装置，所述方法和装置具有高的氢和一氧化碳回收率并具有高的能量效率。

发明简述

本发明涉及一种产生H₂和CO的方法和装置。下面列出了所述方法的若干方面。

方面1. 一种用于自工艺气体产生含H₂产物流和含CO产物流的装置，所述装置包括：

用于生成工艺气体的合成气生产单元，所述工艺气体包含H₂、CO、CO₂和H₂O；

用于自工艺气体去除H₂O的水去除单元；

用于自工艺气体去除CO₂而不低温分馏工艺气体的CO₂去除单元；

用于自工艺气体分离H₂从而形成含H₂产物流和残余气体流的变压吸附器；

用于将残余气体流中一种或多种组分的摩尔浓度幅度减小至低于1摩尔%的混合设备；

用于压缩残余气体流的压缩机；

用于接收压缩机后和混合设备后的残余气体流的低温分离单元，所述低温分离单元通过在低温分离单元中低温分馏将残余气体流分离成含CO产物流、富H₂流、富甲烷流和含CO中间流；和

用于将至少一部分富H₂流再循环至变压吸附器的导管。

方面2. 方面1的装置，所述装置还包括用于控制变压吸附器的控制器，所述控制器具有一系列编码指令，所述编码指令要求残余气体流在260kPa(绝对压力)和420kPa(绝对压力)之间或315kPa(绝对压力)和385kPa(绝对压力)之间的压力下取走。

方面3. 方面1或方面2的装置，所述装置还包括：

用于将至少一部分含CO中间流再循环至压缩机上游、变压吸附器下游的位置的第二导管。

方面4. 方面1-3中的任一项的装置，所述装置还包括：

用于将至少一部分富甲烷流传送至合成气生产单元以用作燃烧反应中的燃料的第三导管。

方面5. 方面1-4中的任一项的装置，所述装置还包括：

用于将至少一部分富甲烷流传送至合成气生产单元作为形成工艺气体的反应物进料的第四导管和第二压缩机。

方面6. 方面1-5中的任一项的装置，所述装置还包括：

有效地连接在压缩机和低温分离单元之间以在残余气体被送至低温分离单元之前去除H₂O和CO₂的干燥器。

方面7. 方面6的装置，其中所述干燥器为变温吸附器。

方面8. 方面1-7中的任一项的装置，所述装置还包括：

有效地连接在压缩机和低温分离单元之间以在残余气体被送至低温分离单元之前阻抑残余气体的压力变化的缓冲容器。

方面9. 方面1-8中的任一项的装置，所述装置还包括：