[发明专利]一种深冷分离CO、H2

说明书

本发明公开了一种深冷分离CO、H₂的双循环甲烷洗涤系统，它包括主换热器、甲烷洗涤塔、氢汽提塔、脱甲烷塔、塔顶冷凝器、脱氮塔、甲烷液体泵、循环氮气压缩机和CO压缩机，它还公开了方法，它具有换热、甲烷洗涤、脱氢、脱甲烷、脱氮、氮气压缩制冷循环和CO压缩循环等步骤。本发明的有益效果是：大幅降低生产H₂的能耗和投资，还可以提高CO和H₂的回收率；发挥CO压缩循环的精馏能耗低及氮气循环的压缩能耗和投资低的双重优势；精馏负荷的控制可靠、稳定；还可以缩短装置的启动和提纯时间、减少启动阶段的放空量；能耗低、启动快、投资省、排放少，符合节能降耗的大趋势，具有良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明涉及深冷气体分离领域，特别是一种深冷分离CO、H₂的双循环甲烷洗涤系统及方法。

背景技术

CO是重要的羰基合成原料气，由CO出发可以制取几乎所有的有机化学品。目前制取CO的合成气主要来自于煤加压气化、天然气/石脑油蒸汽转化或焦炉煤气，在合成气中除了含CO、H₂外，还含有少量的甲烷、氮气和氩气，鉴于生产乙二醇、醋酸和二甲基二酰胺等化工产品过程中对原料CO的纯度要求非常高（≥98.5%），因此需要将合成气中的氢气、甲烷、氮气和氩气等脱除。深冷分离技术工艺成熟，操作稳定、处理量大、产品纯度高、收率高，是目前CO分离的首选技术。

在乙二醇、乙醇合成装置中，生产CO的同时需要联产高纯度的H₂（H₂纯度≥99.9%），通常的做法是将CO深冷分离装置生产的富氢气送入PSA制氢装置中进一步提纯，富氢气中氢的含量越高，H₂的回收率就越高、能耗越低。CO深冷分离装置中分离氢的方法主要有冷凝分离法和甲烷洗涤法，当合成气中甲烷含量超过2.5%时，就可采用甲烷洗涤法将富氢气中的氢含量提高至97~99%，从而提高CO和H₂的回收率，同时降低装置的能耗。

中国发明专利授权号CN 101680713 B“通过低温蒸馏分离包含一氧化碳、甲烷、氢和可选的氮的混合物的方法”和美国专利US 6578377 B1‘Recovery of hydrogen andcarbon monoxide from mixtures including methane and hydrocarbons heavier thanmethane’均采用纯CO压缩、制冷循环，鉴于CO压缩机和膨胀机的效率较低、技术要求高，采用该种工艺的能耗和投资较大，同时装置启动、提纯的时间长，启动阶段的放空量大。

中国发明专利申请号CN 201510014944.9 “一种高效分离合成气制取氢气及一氧化碳的方法及装置”采用纯氮气压缩、制冷循环，虽然氮气压缩机和膨胀机的效率较高、技术成熟，但精馏塔均采用常规的蒸发器和冷凝器，其中蒸发器采用氮气和原料气做热源、冷凝器采用液氮做冷源，该种工艺要求循环氮气的压力高、流量大，存在精馏能耗过高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种深冷分离CO、H₂的双循环甲烷洗涤系统及方法。