[发明专利]由合成气获得气体产物和液态甲烷的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及由含有氢、一氧化碳和甲烷的进料生产至少一种气体产物以及具有绝大部分甲烷的产物的方法，其中该进料的氢和一氧化碳的含量总计为10至95体积％，并将该进料从合成粗煤气分离出，合成粗煤气分离成CO₂产物、酸性气体馏份、残余气体和进料，其中所谓的双塔法用于进行低温气体分离成为多种馏份。

背景技术

例如由出版物DE102007013325A1公开了一种方法，该方法设置具有双塔并且使用CO洗液作为回流介质的H₂/CO-CH₄分离单元。在该过程中，产生低压的残余气体，残余气体在设备边缘处排出。根据DE102007013325A1，该气体随后应当在上游的工艺单元中进行加工，或者压缩回至H₂/CO-CH₄分离单元的粗煤气压力。此类工艺流程要求压缩机或上游的工艺单元以复杂的方式与该残余气体相适应，由此可以产生额外的费用和/或其他的运行问题。

例如在出版物DE102007013325A1中所公开，合成气的产生对于本发明而言也是出发点。通过不同的气体产生方法，由含碳的原材料产生所谓的合成气，该合成气的绝大部分由H₂和CO组成，但是还含有甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、甲醇(CH₃OH)、水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。通过纯化和分离主要从合成气获得作为产物的CO、H₂或H₂/CO混合物，这些产物以多种方式应用于工业中。所产生的还含有CH₄的残余气体馏份通常用作燃料气体或者被送回进料中。在一些气化方法中，例如在煤的固定床气化过程中，合成气中的CH₄含量非常高。为了整体上提高合成气装置的经济性，努力将所产生的甲烷馏份同样作为产物送至经济的应用场合。考虑到该方法的最大可能的经济性，应当特别注意最大可能地利用所有的材料，包括在该方法中产生的残余气体。

发明内容

本发明的目的在于，提供与现有技术相比改进的方法以及实施该方法的设备，从而能够更好地利用所产生的残余气体。

所提出的目的以如下方式实现，将残余气体送回至氢/一氧化碳-甲烷分离单元，并在此加以利用，从而实施无损失的甲烷工艺流程(Verfahrensführung)。本发明可以在所述的粗煤气条件下应用于所有的以不同的塔压力运行的双塔法中。

针对性地，残余气体经由再循环压缩机(Rückführverdichter)及任选经由后期冷却器进行输送。是否需要后期冷却器取决于具体的工艺流程。

残余气体主要由在低温分离单元中借助双塔法难以冷凝的组分组成，即含有H₂作为主要成分。

示例性地，在此及在下文中描述以液体形态排出富含甲烷的产物的过程。但是再循环残余气体的工艺流程对于以气体形态排出富含甲烷的产物的情况同样有效。在此，塔的塔底产物在热交换器中进行加热，并在设备边缘处作为富含甲烷的气态产物排出。

根据本发明的一个特别优选的实施方案，将残余气体送至气体产物。

根据本发明的另一个优选的实施方案，将残余气体送至第一热交换器上游的进料，在该热交换器中对进料进行冷却。

根据本发明的另一个优选的实施方案，将残余气体利用自身(eigen)的通道引导通过热交换器，并在第一热交换器下游及第二热交换器上游送至物料流，该物料流由一部分在热交换器中进行冷却的进料和在热交换器中进行加热的物料流组成。

根据本发明的另一个优选的实施方案，将残余气体利用自身的通道引导通过热交换器，并在热交换器上游送至进料的一个分支部分。

根据本发明的另一个优选的实施方案，残余气体各自利用一个自身的通道引导通过热交换器，并送入塔内，其中该送入过程是在自身的塔板(Kolonnenboden)上进行，或者与一股流一起在其塔板上进行。

在上述四个实施方案中，均产生比较高的压缩成本以压缩至粗煤气的压力。

根据本发明的另一个优选的实施方案，残余气体利用自身的通道引导通过热交换器，并且直接送入塔内，或者首先经过煮沸器(Aufkocher)进行冷却，然后再送入塔内，其中送入过程在此在自身的塔板上进行，或者与一股流一起在其塔板上进行。

在上述两个实施方案中，均产生较低的压缩成本。仅仅必须压缩到能够送入塔内的程度。