[发明专利]一种高效分离合成气制取氢气及一氧化碳的方法及装置

权利要求书

1.一种高效分离合成气制取氢气及高纯一氧化碳的方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1，将纯化、干燥的包含有H₂、CO、N₂、CH₄、O₂的原料合成气冷却后，送入甲烷洗塔再沸器B1中冷却再沸出混合气(103)，经节流阀V1减压后进入甲烷洗塔C1中精馏，在塔中上部抽出部分混合气进入甲烷洗塔中间换热器K1与液氮换热，将混合气部分冷凝成为液体，然后回流至精馏塔中部，未冷凝的混合气气体继续上升与塔顶进入的富甲烷液接触，混合气中大部分的CH₄、CO、O₂、N₂等高沸点的组份被冷凝成液体；在塔顶得到含氢97％以上的未冷凝的H₂(105)，经主换热器EH1复热至常温作为产品输出；

步骤2，回流至甲烷洗塔C1底部塔釜中的含有少量H₂的合成气液体(107)经节流阀V2减压后导入脱氧-甲烷塔C2；在塔顶得到含微量氧及不含CH₄的混合物进入脱氧-甲烷塔冷凝蒸发器K2中与液氮换热，部分混合物冷凝成液体作为脱氧-甲烷塔C2的回流液，部分气体混合物(109)经节流阀V3导入脱氮塔C3中精馏；从脱氧-甲烷塔C2塔釜抽取富甲烷液经低温液体泵BP2加压至高于甲烷洗塔C1的压力后进入甲烷洗塔C1顶部，作为甲烷洗塔C1的回流液；脱氧-甲烷塔C2塔釜中富余的富甲烷液经主换热器复热后作为燃料气使用；

步骤3，气体混合物(109)经过节流阀V3节流后的混合气(110)在脱氮塔C3中精馏，底部塔釜中的高纯度CO液体(113)经一氧化碳屏蔽泵BP1增压后导入主换热器EH1中复热作为产品输出；在塔顶得到含微量CO的N₂进入脱氮塔冷凝蒸发器K3中与液氮换热，部分N₂混合物冷凝成液体作为脱氮塔C3的回流液，其余N₂(116)进入主换热器EH1复热后作为合成气净化装置的再生气源使用；

步骤4，低压N₂(220)经过循环氮气压缩机CP1增压并冷却至常温后中压N₂(201)进入主换热器EH1中冷却，在主换热器EH1中部抽出部分中压氮气(202)进入脱氧-甲烷塔再沸器B2中冷却，使脱氧-甲烷塔C2的塔釜中的液体部分蒸发在脱氧-甲烷塔C2中精馏，使塔釜液体中CH₄浓度提升、CO含量减少；冷却后的N₂或液氮再次进入脱氮塔再沸器B3中冷却或过冷，使脱氧-甲烷塔C2的塔釜中的液体部分蒸发在脱氮塔C3中精馏，使塔釜液体中CO浓度提升、N₂含量减少来获得合格的CO液体产品；冷却后的中压N₂或液氮(205)与在主换热器EH1中冷端出来被液化并过冷的N₂汇合后压力液氮(207)进入脱氧-甲烷塔的冷凝蒸发器K2中作为脱氧-甲烷塔C2冷凝蒸发器的冷源，富余的液氮(211)分成二股经节流阀节流至常压后分别倒入甲烷洗塔C1塔中间换热器K1和脱氮塔C3的塔冷凝蒸发器K3，作为甲烷洗塔C1及脱氮塔C3的冷源；

步骤5，脱氧-甲烷塔C2的冷凝蒸发器K2中蒸发的压力N₂(208)进入主换热器EH1中部分复热后从换热器中部抽出，进入氮气透平膨胀机TP1中膨胀产生冷量补充装置的冷损，膨胀后的N₂(210)与中间换热器K1及冷凝蒸发器K3中蒸发的低压N₂(216，217)混合，混合后的N₂(219)再进入主换热器EH1低压氮气通道复热至常温后进入循环氮气压缩机CP1中循环使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，甲烷洗塔C1由甲烷洗塔再沸器B1、中间换热器K1和精馏塔塔体组成，进入精馏塔的原料合成气先进入甲烷洗塔再沸器B1冷却后再经过节流阀V1减压后进入精馏塔中部。