[发明专利]用于改善的部分冷凝一氧化碳冷箱操作的方法

说明书

本发明涉及一种通过低温装置从具有高甲烷含量的合成气混合物中分离一氧化碳的方法和系统，在所述低温装置中通常采用部分冷凝循环，并且更具体地，涉及将离开蒸馏塔的富甲烷液体与较低沸点混合物混合，使得混合流的沸点低于富甲烷液体的沸点。

背景技术

技术领域

本发明涉及一种从含有氢、一氧化碳、甲烷、水和二氧化碳的合成气中分离一氧化碳的方法。更具体地，本发明涉及通过低温装置从具有高甲烷含量的合成气混合物中分离一氧化碳的方法，在所述低温装置中通常不采用部分冷凝循环，并且更具体地，涉及将离开分离一氧化碳和甲烷的蒸馏塔底部的富甲烷流与具有较低沸点的流混合，然后该混合流进入热交换器，使得该混合流的沸点低于初始富甲烷流的沸点。这种改变使得对于相同的合成气进料而言能够使用更简单、更便宜的部分冷凝工艺来代替甲烷洗涤工艺。

相关技术

可利用蒸汽或氧气来催化转化烃，诸如天然气、石脑油和液化石油气(LPG)，以获得合成气体(即，氢(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)的混合物，通常被称为“合成气”)。包括在部分氧化重整器或蒸汽甲烷重整器中重整在内的重整器工艺是众所周知的，并且它们通常用于获得最终用于生产氢或化学品诸如甲醇和氨的合成气。用于从其余的合成气成分中分离CO的常规技术是已知的。例如，低温纯化方法诸如部分冷凝或用液态甲烷洗涤(被称为甲烷洗涤工艺)是众所周知的技术。

合成气通常含有必须去除的显著量的CO₂和H₂O，其通常通过以下方法进行：使水冷凝并去除液体，通过胺吸收去除大部分二氧化碳，并在通常被称为干燥器的变温吸附(TSA)单元中去除剩余的CO₂和水。必须将二氧化碳和水去除到非常低的水平，通常小于50ppb，以防止它们在下游工艺热交换器中冷冻。然后可将合成气送到被称为冷箱的低温分离单元以用于CO纯化。

存在两种常见类型的CO冷箱，部分冷凝和甲烷洗涤。本发明涉及部分冷凝冷箱，其中合成气进料在热交换器中部分冷凝并且使用相分离器分离，以从冷凝组分中分离进料中的大部分氢。如果冷箱进料含有过多的甲烷，则该工艺遭受其不能正确起作用的限制。当甲烷含量高，通常高于约2.5％时，再循环压缩机上的负载增加并且单程CO回收率降低至通常使用更昂贵的甲烷洗涤冷箱的程度。

授予Fisher的美国专利4,805,414公开了一种用于CO纯化的部分冷凝工艺，其中将离开CO/CH₄分离塔底部的甲烷在其进入热交换器之前与整个闪蒸气体流混合。所述工艺包括将离开高压分离器的粗氢蒸气流的一部分与甲烷流混合。

授予Billy等人的美国专利5,609,040描绘了用于CO纯化的部分冷凝工艺，其中将离开CO/CH₄分离塔底部的甲烷与来自蒸馏塔的氮气和以蒸气形式从第一分离器离开的粗氢混合，所述蒸馏塔从CO产物去除所述氮气。该工艺需要脱氮塔，并且不回收氢副产物。

授予Bassett等人的美国专利5,832,747示出了用于CO纯化和合成气生产的部分冷凝工艺，其中离开CO/CH₄分离塔底部的甲烷在其进入热交换器之前与离开相分离器的膨胀蒸气流混合。该流是第三分离器在第二高压分离器之后串联，第二高压分离器在第一高压分离器之后串联的结果。美国专利5,832,747中所述的方法需要多个分离器，因为也产生1:1的合成气。

授予McNeil等人的美国专利6,062,042和授予McNeil等人的6,070,430示出了用于CO纯化的部分冷凝工艺，其中将离开CO/CH₄分离塔底部的甲烷与得自蒸馏塔的氮气混合，所述蒸馏塔将CO产物与氮杂质分离。