[发明专利]一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法和装置

摘要

本发明提供了一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法，其中，所述合成气为经过预处理的混合气；方法包括H2及低沸点杂质通过精馏从塔顶被分离得到，CH4、O2及高沸点杂质通过二次精馏从塔釜被分离得到，N2及未被除去的高沸点杂质通过三次精馏从塔顶被分离得到，CO通过三次精馏从塔釜被分离得到；其中，这一过程伴随的能量传递过程通过所述分离得到的N2的循环回路的吸、放热来实现。本发明还提供了一种上述方法的装置，主要包括脱氢塔C1、脱氧‑甲烷塔C2和脱氮塔C3的连续精馏设备及实现能量传递的相关设备。本发明克服了传统方法的缺陷，节省了设备投资，降低了能耗，提高了产品附加值，实现了循环经济效应。

主权项

一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的装置，其特征在于，所述合成气为经过预处理后主要含有H2、CO、N2、CH4、O2及少量其它气体杂质的混合气；所述装置包括设有第一塔顶冷凝蒸发器(K1)、第二塔顶冷凝蒸发器(K2)、第三塔顶冷凝蒸发器(K3)及第一塔釜再沸器(B1)、第二塔釜再沸器(B2)、第三塔釜再沸器(B3)的脱氢塔(C1)、脱氧‑甲烷塔(C2)和脱氮塔(C3)连续精馏设备；还包括为实现N2的循环回路及能量传递过程而设的循环压缩机(CP1)，主换热器(EH1)，透平膨胀机(TP1)，第一节流阀(V1)、第二节流阀(V2)、第三节流阀(V3)，回流罐(SP1)及一氧化碳屏蔽泵(BP1)；其中，低压氮气220经过循环压缩机(CP1)增压并冷却至常温后，中压氮气201进入主换热器(EH1)中冷却，其中，在主换热器(EH1)的中部抽出部分中压氮气202进入脱氧‑甲烷塔(C2)的第二塔釜再沸器(B2)中冷却，以使脱氧‑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，并使塔釜液体中的甲烷浓度提升、一氧化碳含量减少；冷却后的中压氮气204再次进入脱氮塔(C3)的第三塔釜再沸器(B3)中冷却，以使脱氮塔(C3)的塔釜中的液体部分蒸发在脱氮塔(C3)中精馏，并使塔釜液体中一氧化碳浓度提升、氮气含量减少来获得合格的一氧化碳液体产品；冷却后的中压液氮205与在主换热器(EH1)中冷端出来被液化并过冷的中压液氮203汇合后，压力液氮207进入脱氧‑甲烷塔(C2)的第二塔顶冷凝蒸发器(K2)中作为第二塔顶冷凝蒸发器(K2)的冷源，富余的压力液氮211分成二股压力液氮212及压力液氮213经节流阀节流至常压后分别进入脱氢塔(C1)的第一塔顶冷凝蒸发器(K1)和脱氮塔(C3)的第三塔顶冷凝蒸发器(K3)中，作为第一塔顶冷凝蒸发器(K1)和第三塔顶冷凝蒸发器(K3)的冷源；脱氧‑甲烷塔(C2)塔冷凝蒸发器中蒸发的压力氮气208进入主换热器(EH1)中部分复热后从主换热器(EH1)的中部抽出压力氮气209，进入氮气透平膨胀机(TP1)中膨胀产生冷量补充装置的冷损，膨胀后的低压氮气210与第一塔顶冷凝蒸发器(K1)及第三塔顶冷凝蒸发器(K3)中蒸发的低压氮气218及低压氮气217混合后的低压氮气219，进入主换热器(EH1)的低压氮气通道复热至常温得到低压氮气220后，进入循环压缩机(CP1)中循环使用。