專利名稱：用于生成和純化合成氣的方法和裝置的制作方法
用于生成和純化合成氣的方法和裝置本發(fā)明涉及用于生成和純化合成氣的方法，并且涉及用于生成和純化合成氣的裝置。產(chǎn)生一氧化碳和氫的單元可分成兩個(gè)部分-合成氣的牛成(主要包含H2、CO、CH4,C02、Ar、H2O和N2的混合物)-合成氣的純化。這包括-用于除去合成氣中包含的大部分酸氣(sourgas)的液體溶劑洗滌單元-吸附床純化單元-用于生產(chǎn)CO的所謂低溫箱的低溫分離單元。通常消耗燃料以預(yù)熱進(jìn)料，并過(guò)度加熱可由所述方法消耗和/或輸出的蒸汽。所需燃料的量通常由合成氣生成單元的需求限定。由于燃料由來(lái)自分離單元(例如低溫箱、C0、H2、PSA、膜等)的廢氣組成，通常需要 外源燃料補(bǔ)償以保證控制所述方法要求的燃料平衡。在廢氣的量超過(guò)車間的燃料需要的情況下，剩余的廢氣會(huì)在鍋爐中燃燒產(chǎn)生蒸 汽，或可被輸出。在產(chǎn)生蒸汽的情況下，通常導(dǎo)致專用鍋爐方面的投資。本發(fā)明建議將合成氣低溫分離單元產(chǎn)生的廢甲烷作為合成氣生產(chǎn)單元的進(jìn)料再 循環(huán)，以不將所述廢甲烷作為燃料使用，從而減少可用燃料的量，并減少進(jìn)料(烴)的消耗。 這避免了輔助鍋爐(將剩余燃料轉(zhuǎn)化成蒸汽)的投資。此外，在輔助鍋爐任選產(chǎn)生的蒸汽 并不總是被利用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，提供了用于生成和純化合成氣的方法，其中在供入進(jìn)料 氣體和燃料的生成單元中生成包含氫、一氧化碳和甲烷的合成氣，在分離單元中純化合成 氣以產(chǎn)生至少一個(gè)富含一氧化碳或氫的流體和至少一個(gè)富含甲烷的流體，在與至少一個(gè)其 他過(guò)程流體混合后，對(duì)所述富含甲烷的流體加壓，并將至少部分混合物送往生成單元，其特 征在于至少一個(gè)其他流體是從所述分離單元輸送來(lái)的進(jìn)料氣體或富含氫的氣體。任選地-在低溫分離單元中純化合成氣，通過(guò)從所述低溫分離單元泵出富含甲烷的液體 將所述富含甲烷的流體加壓，將至少部分泵出液體蒸發(fā)并送往所述生成單元；-將富含甲烷的流體與從所述生成單元下游單元輸送來(lái)的另一流體混合以產(chǎn)生氣 體混合物，將所述氣體混合物在壓縮機(jī)中壓縮，并將混合物送往所述生成單元；-在供入來(lái)自低溫分離單元的流體的吸附單元產(chǎn)生富含氫的氣體；-將富含甲烷的流體與生成單元的進(jìn)料氣體混合以產(chǎn)生氣體混合物，將所述氣體混合物在壓縮機(jī)中壓縮，并將混合物送往所述生成單元。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，提供了用于生成和純化合成氣的裝置，其包括供入進(jìn) 料氣體和燃料的生成單元，用于生產(chǎn)至少一個(gè)富含一氧化碳或氫的流體和至少一個(gè)富含甲 烷的流體的分離單元，用于將包含氫、一氧化碳和甲烷的合成氣從所述生成單元送往分離 單元的設(shè)備，用于將由富含甲烷的流體和來(lái)自所述裝置的至少一個(gè)其他流體組成的混合物 加壓的設(shè)備，和用于將至少部分混合物送往所述生成單元的設(shè)備，其特征在于所述混合物加壓設(shè)備與進(jìn)料氣體入口或從所述分離單元輸送來(lái)的富含氫的氣體的入口相連。根據(jù)其他任選的目標(biāo)-所述分離單元是低溫分離單元，所述加壓設(shè)備由泵組成，并且包含用于蒸發(fā)部分 泵出液體并用于將其送往所述生成單元的設(shè)備，并且任選地包含用于將另一部分泵出液體 送往所述低溫分離單元的塔的設(shè)備。-所述裝置包含壓縮機(jī)，用于將所述氣體混合物送往所述壓縮機(jī)以形成壓縮氣體 混合物的設(shè)備，和用于將所述壓縮氣體送往所述生成單元的設(shè)備；-所述裝置包含壓縮機(jī)，用于將至少部分進(jìn)料氣體與所述富含甲烷的流體混合以 形成氣體混合物的設(shè)備，用于將所述氣體混合物送往所述壓縮機(jī)的設(shè)備，和用于將所述壓 縮氣體混合物送往所述生成單元的設(shè)備；-所述混合物加壓設(shè)備與從所述分離單元輸送來(lái)的富含氫的氣體的入口相連；-所述裝置包含用于作為富含氫的氣體從所述分離單元的氣提塔抽出的富含氫的 氣體的設(shè)備；-所述裝置包含用于純化來(lái)自所述分離單元的氣體以提供富含氫的氣體的設(shè)備；-所述裝置包含用于抽出富含氫的氣體的設(shè)備；-所述分離單元是低溫蒸餾單元。各種方案均可用于將廢甲烷作為進(jìn)料再循環(huán)到合成氣生成單元a)通過(guò)低溫泵再循環(huán)。將從低溫箱的0)/014塔抽出的廢甲烷泵出，隨后蒸發(fā)并在 將其作為進(jìn)料再循環(huán)到合成氣生成單元前在熱交換管線中加熱。這些泵可以是專用的再循 環(huán)泵，或者共用用于洗滌甲烷的泵。b)通過(guò)014壓縮機(jī)再循環(huán)。將從低溫箱的C0/CH4塔底抽出的廢甲烷蒸發(fā)，并在將 其在熱交換管線中加熱，隨后通過(guò)專用壓縮機(jī)壓縮以作為進(jìn)料再循環(huán)。c)通過(guò)與閃蒸氣體共用的壓縮機(jī)一起再循環(huán)。d)通過(guò)與低溫箱出口的富含氫的氣體共用的壓縮機(jī)再循環(huán)，其中所述富含氫的氣 體充當(dāng)用于氫化天然氣進(jìn)料的氫。在這種情況下，將所述混合物再循環(huán)到加氫脫硫單元的 上游。e)通過(guò)與純氫共用的壓縮機(jī)再循環(huán)，離開(kāi)充當(dāng)用于氫化天然氣進(jìn)料的氫的PSA。 在這種情況下，將所述混合物再循環(huán)到加氫脫硫單元的上游。f)通過(guò)與酸氣洗滌單元產(chǎn)生的(X)2共用的壓縮機(jī)再循環(huán)。g)通過(guò)與進(jìn)料氣體共用的壓縮機(jī)再循環(huán)(可任選地在壓縮前泵壓CH4再循環(huán)物)。h)各種方案的組合(例如3和6，7和3等)。以下將參考

圖1更詳細(xì)地描述本發(fā)明。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，圖1顯示了本發(fā)明涵蓋的 一系列不同的方案。應(yīng)用這些方案中的單獨(dú)一個(gè)可能已經(jīng)足夠。任選地在壓縮機(jī)3中壓縮后，將進(jìn)料氣流1送往合成氣7生成單元5，例如SMR、ATR 型等。向此單元供入燃料41，燃料41中的部分38可來(lái)自外部源，而另一部分37可來(lái)自生 成單元5下游的合成氣處理。任選地，將合成氣7送往可產(chǎn)生富含一氧化碳的氣體45的酸氣氣提單元9。將任 選地氣提去酸氣的合成氣11送往吸附器13以將其干燥并純化，并將所形成的氣體15供入 低溫蒸餾分離單元17。分離單元17的顯示高度示意性，但其可以是包含甲烷洗滌塔67、氣提塔和C0/CH4分離塔19的甲烷洗滌單元。F. Kerry Wlndustrial Gas Handbook”第238 頁(yè)描述了此類單元的實(shí)例，但僅使用了兩個(gè)塔?？蓮乃?9的底部抽出富含甲烷的液體，在 泵21 (其可以是用于將甲烷65送往甲烷洗滌塔67的泵)中加壓，蒸發(fā)以形成氣流23，并從 分離單元17的低溫箱排出。可通過(guò)多種方式將此料流23再循環(huán)到生成單元5?？蓪⑵渲苯铀屯鶈卧?而不進(jìn) 行壓縮。否則，如料流49，可將其與進(jìn)料氣體1混合，并在向生成單元5供料的壓縮機(jī)3中 與所述氣體壓縮。也可從塔19的底部去除富含甲烷的液體，并將其蒸發(fā)而不對(duì)其加壓，并將其作為 料流55取出。可將此料流與另一個(gè)流體混合形成混合物，將此混合物在壓縮機(jī)中壓縮，并 作為進(jìn)料氣體送往生成單元5。例如，壓縮機(jī)63壓縮富含甲烷的氣體55和至少一種以下氣 體的混合物來(lái)自分離單元，特別是甲烷洗滌塔67和/或氣提塔的富含氫的氣體25、27和 31，吸附單元35生產(chǎn)的富含氫的氣體，其中將來(lái)自分離單元17的富含氫的氣體四供入吸 附單元35。將壓縮機(jī)63中產(chǎn)生的混合物59在生成單元的上游再循環(huán)。另一個(gè)選擇是使用壓縮機(jī)53壓縮富含甲烷的氣體43和至少一種以下氣體的混合 物來(lái)自酸氣氣提單元的富含一氧化碳的氣體?？蓪⒂纱诵纬傻幕旌衔?1作為進(jìn)料送往生 成單元5。向吸附單元35，優(yōu)選PSA單元，供入來(lái)自分離單元17的氣體29，并產(chǎn)生富氫產(chǎn)物 39，任選地，再循環(huán)氣體61，和，任選地，燃料氣37 (任選地與來(lái)自分離單元17的氣體部分 33混合)。應(yīng)理解，在使用泵之外的方式壓縮富含甲烷的流體的情況下，分離單元17可以是 通過(guò)低溫蒸餾以外的方式操作的單元，例如通過(guò)滲透或通過(guò)吸附操作的單元。綜上所述，富含甲烷的流體的壓縮可以是i)任選地在泵中泵出，所述泵還泵出預(yù)期不送往生成單元，但預(yù)期送往，例如低溫 單元的甲烷洗滌塔的富含甲烷的流體；ii)或與將再循環(huán)到生成單元和來(lái)自生成單元下游的處理單元的氣體和/或與生 成單元的進(jìn)料氣體一起壓縮。
權(quán)利要求
1.一種用于生成和純化合成氣的方法，其中在供入進(jìn)料氣體(1)和燃料的生成單 元(5)中生成包含氫、一氧化碳和甲烷的合成氣，在分離單元(17)中純化合成氣以產(chǎn)生至 少一個(gè)富含一氧化碳或氫的流體和至少一個(gè)富含甲烷的流體，在與至少一個(gè)其他過(guò)程流體 混合后，對(duì)所述富含甲烷的流體加壓，并將至少部分混合物送往生成單元，其特征在于至少 一個(gè)其他流體是從所述分離單元05，27，31，61，6幻輸送來(lái)的進(jìn)料氣體或富含氫的氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在低溫分離單元(17)中純化合成氣，通過(guò)從所述低 溫分離單元泵出富含甲烷的液體將所述富含甲烷的流體加壓，將至少部分泵出液體蒸發(fā)并 送往生成單元。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將富含甲烷的流體與從所述生成單元下游單元(9， 13，17)輸送來(lái)的另一個(gè)流體混合以產(chǎn)生氣體混合物，將所述氣體混合物在壓縮機(jī)(53，63) 中壓縮，并將混合物送往生成單元。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在供入來(lái)自低溫分離單元的流體的吸附單元(35)產(chǎn) 生富含氫的氣體。
5.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其中將富含甲烷的流體與從所述生成單元的進(jìn)料氣體 (1)混合以產(chǎn)生富含甲烷的流體，將所述氣體混合物在壓縮機(jī)(3)中壓縮，并將混合物送往 生成單元。
6.一種用于生成和純化合成氣的裝置，其包括供入進(jìn)料氣體和燃料的生成單元(5)， 用于生產(chǎn)至少一個(gè)富含一氧化碳或氫的流體和至少一個(gè)富含甲烷的流體的分離單元(17)， 用于將包含氫、一氧化碳和甲烷的合成氣從所述生成單元送往分離單元的設(shè)備，用于將由 富含甲烷的流體和來(lái)自所述裝置的至少一個(gè)其他流體組成的混合物加壓的設(shè)備(3，21，53， 63)，和用于將至少部分混合物送往所述生成單元的設(shè)備，其特征在于所述混合物加壓設(shè)備 與進(jìn)料氣體入口或從所述分離單元輸送來(lái)的富含氫的氣體的入口相連。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述分離單元(17)是低溫分離單元，所述加壓設(shè)備 由泵組成并且包含用于蒸發(fā)部分泵出液體并用于將其送往所述生成單元的設(shè)備，并 且任選地包含用于將另一部分泵出液體送往所述低溫分離單元的塔的設(shè)備。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其包含壓縮機(jī)(6 ，用于將所述氣體混合物送往所述壓 縮機(jī)以形成壓縮氣體混合物的設(shè)備，和用于將所述壓縮氣體送往所述生成單元的設(shè)備。
9.如權(quán)利要求6-8所述的裝置，其包含壓縮機(jī)(3)，用于將至少部分進(jìn)料氣體與所述富 含甲烷的流體混合以形成氣體混合物的設(shè)備，用于將所述氣體混合物送往所述壓縮機(jī)的設(shè) 備，和用于將所述壓縮氣體混合物送往所述生成單元的設(shè)備。
10.如權(quán)利要求6-9所述的裝置，其中所述混合物加壓設(shè)備與從所述分離單元輸送來(lái) 的富含氫的氣體的入口相連。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其包含用于作為富含氫的氣體從所述分離單元的氣提 塔抽出富含氫的氣體的設(shè)備。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其包含用于純化來(lái)自所述分離單元的氣體以提供富含 氫的氣體的設(shè)備。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其包含用于抽出富含氫的氣體的設(shè)備。
14.如權(quán)利要求6-13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述分離單元是低溫蒸餾單元(17)。
全文摘要
在用于生成和純化合成氣(7)的方法中，在供入進(jìn)料氣體(1)和燃料(41)的生成單元(5)中生成包含氫、一氧化碳和甲烷的合成氣，在分離單元(17)中純化合成氣以產(chǎn)生至少一個(gè)富含一氧化碳或氫的流體和至少一個(gè)富含甲烷的流體(23，55)，在此方法的進(jìn)料氣體或富含氫的氣體(1，25，31，61，65)混合后，將富含甲烷的流體加壓，并且將至少一部分混合物(59，61)送往生成單元。
文檔編號(hào)C01B3/38GK102112391SQ200980130314
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者A·埃爾南德斯, B·波爾斯特, N·艾克-貝勞德, P·馬蒂 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開(kāi)發(fā)液化空氣有限公司