得混于其中的大部分一氧化碳、氮氣冷凝成為液體并回流至下塔頂部，而未 冷凝的氫氣經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱至常溫作為產(chǎn)品輸出；
[0030] 步驟2 :回流至脫氫塔Cl塔釜再沸器Bl中的含有少量氫氣（含氫<5Χ1(Γ6(ν/ν)) 的合成氣液體經(jīng)節(jié)流閥V2減壓后導(dǎo)入脫氧-甲烷塔C2中，其中，在塔頂?shù)玫降暮⒘垦跫?基本不含甲烷的一氧化碳、氮氣、微量氫的混合物，進(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器K2中與液氮換熱， 部分混合物冷凝成液體作為C2的回流液，部分氣體混合物經(jīng)節(jié)流閥V3導(dǎo)入脫氮塔C3中精 餾；塔釜中抽取部分分離出的富含甲烷（CH4 > 99. 9X 10_2(V/V))的液體經(jīng)主換熱器EHl復(fù) 熱后作為燃料氣使用；
[0031] 步驟3 :經(jīng)過V3閥節(jié)流后的混合氣在脫氮塔C3中精餾，其中，塔釜再沸器B3中的 含有微量氧和氮氣的一氧化碳液體經(jīng)一氧化碳屏蔽泵BPl增壓后導(dǎo)入主換熱器EHl中復(fù)熱 作為產(chǎn)品輸出；在塔頂?shù)玫胶⒘恳谎趸嫉牡獨膺M(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器K3中與液氮換熱， 部分氮氣混合物冷凝成液體作為C3的回流液，脫氮塔頂?shù)玫胶琀 2< 5X 10 _6(V/V)、含CO < 5X10_6(V/V)的高純氮氣，進(jìn)入主換熱器EHl復(fù)熱后作為氮氣循環(huán)系統(tǒng)的氮氣補(bǔ)充及系 統(tǒng)儀表氣源使用。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明所述的一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方法和裝置的另 一個優(yōu)選實施例，其中：
[0033] 采用帶壓塔頂冷凝器及塔底再沸器的脫氫塔C1、脫氧-甲烷塔C2和脫氮塔C3連 續(xù)精餾制取氫氣及高純一氧化碳；循環(huán)中壓氮氣來汽化脫氧-甲烷塔C2及脫氮塔C3中的 合成氣，而冷卻后的氮氣被液化后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器作為脫氫塔、甲烷塔及 脫氮塔的冷源；高純度的液體一氧化碳從脫氮塔釜B3中得到，經(jīng)過一氧化碳屏蔽泵BPl加 壓至所需壓力后汽化出主換熱器EHl作為產(chǎn)品輸出；從所述脫氫塔頂部制得的純度93%以 上的氫氣經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱后出冷箱進(jìn)入PSA氫氣純化裝置凈化；進(jìn)入脫氧-甲烷塔C2 的塔釜再沸器B2中的中壓氮氣與進(jìn)入脫氮塔C3的塔釜再沸器B3中的中壓氮氣為順序串 聯(lián)連接逐步冷卻后節(jié)流進(jìn)入Cl，C2, C3塔的冷凝蒸發(fā)器Kl，K2, K2作為精餾塔Cl，C2, C3的 回流液的冷源，冷凝蒸發(fā)器K2蒸發(fā)出的帶壓氮氣復(fù)熱后進(jìn)入透平膨脹機(jī)膨脹提供裝置的 冷量。
[0034] 本發(fā)明所述一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方法和裝置，由于采用了 上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點和有益效果：
[0035] 1、本發(fā)明采用過熱的合成氣在進(jìn)入脫氫塔前在再沸器冷卻并維持過熱狀態(tài)后進(jìn) 入精餾塔中部，使塔釜中低沸點氫大部分被蒸發(fā)獲得較高的氫氣提取率，采用帶塔頂冷凝 器及塔釜再沸器的三塔連續(xù)化生產(chǎn)能夠同時生產(chǎn)氫氣和一氧化碳，并得到氮氣和燃料氣， 生廣能力大幅提尚；
[0036] 2、本發(fā)明采用氮氣增壓、脫氧-甲烷塔冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)的壓力氮氣膨脹制取冷量 的循環(huán)系統(tǒng)；液氮作為精餾塔冷凝器冷源與一氧化碳循環(huán)比，可以獲得較高的傳熱溫差，可 以提高冷凝器蒸發(fā)壓力，采用脫氧-甲烷塔冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)的壓力氮氣膨脹制取冷量維持 裝置冷量平衡，因此采用本發(fā)明氮氣循環(huán)量比其他工藝裝置低10-20% ;
[0037] 3、本發(fā)明中脫氫塔Cl從塔頂分離氫氣等低沸點雜質(zhì)，而脫氧-甲烷塔C2從塔底 分離CH 4、O2等高沸點雜質(zhì)，并通過脫氮塔C3的進(jìn)一步分離，可以處理含有雜質(zhì)多的混合 氣，對所要處理的混合氣的要求相對現(xiàn)有技術(shù)來說更低，應(yīng)用范圍廣，適于大規(guī)模推廣和應(yīng) 用；
[0038] 4、本發(fā)明公開的設(shè)置帶塔釜再沸器及塔頂冷凝器的Cl塔，氫氣在Cl塔中基本 脫凈，脫氫塔底部合成氣中含氫< 5X KT6(V/V)，因而本發(fā)明氫氣在Cl塔中提取率超過 99. 9% ；
[0039] 5、本發(fā)明的產(chǎn)品一氧化碳是從C3塔釜通過泵加壓后直接在主換熱器Hll中蒸發(fā) 復(fù)熱后得到帶壓產(chǎn)品一氧化碳，采用氮氣循環(huán)壓縮機(jī)避免了一氧化碳壓縮機(jī)運(yùn)行安全的風(fēng) 險。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明實施例1對應(yīng)的方法及裝置示意圖。
[0041] 其中：Cl脫氫塔；C2脫氧-甲烷塔；C3脫氮塔；K1、K2、K3塔頂冷凝蒸發(fā)器；B1、B2、 B3塔釜再沸器；EHl主換熱器；TPl透平膨脹機(jī)；BPl -氧化碳屏蔽泵；SPl回流罐；CPl循環(huán) 壓縮機(jī)；V1、V2、V3節(jié)流閥；101、102、103、104合成氣；105、106氫氣；107、108脫氫后的合成 氣；109、110為N2/C0為主的混合氣；111、112富甲烷（燃料氣）；113、114、115-氧化碳； 201、202、204 中壓氮氣、203、205 中壓液氮、206、207、211、212、213壓力液氮；208、209 壓力 氮氣；214、215 低壓液氮；216、217、218、210、219、220 低壓氮氣。
[0042] 其中：中壓指壓力多I. 6MPa，低壓指壓力低于0· IMPa，壓力氮、帶壓氮氣指壓力介 于 0· IMPa-L 6MPa 間。
【具體實施方式】
[0043] 本發(fā)明提供了一種合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方法，其特征在于，所 述合成氣為經(jīng)過預(yù)處理后主要含有H 2、CO、N2、CH4、O2及少量其它氣體雜質(zhì)的混合氣；
[0044] 所述方法包括：H2及低沸點雜質(zhì)通過精餾從塔頂被分離得到，CH 4、O2及高沸點雜 質(zhì)通過二次精餾從塔釜被分離得到，隊及未被除去的高沸點雜質(zhì)通過三次精餾從塔頂被分 離得到，CO通過三次精餾從塔釜被分離得到；
[0045] 其中，這一過程伴隨的能量傳遞過程通過所述分離得到的隊的循環(huán)回路的吸、放 熱來實現(xiàn)。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，其中，關(guān)于所述合成氣，所述預(yù)處理包括純化、干 燥及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他預(yù)處理操作，主要用于脫除重?zé)N、C02、H20和H2S等。
[0047] 本發(fā)明還提供了一種如第一方面所述合成氣分離制取氫氣及高純一氧化碳的方 法的裝置，其特征在于，所述裝置包括設(shè)有塔頂冷凝蒸發(fā)器K1、K2、K3及塔釜再沸器B1、B2、 B3的脫氫塔CU脫氧-甲烷塔C2和脫氮塔C3連續(xù)精餾設(shè)備；
[0048] 還包括為實現(xiàn)N2的循環(huán)回路及能量傳遞過程而設(shè)的循環(huán)壓縮機(jī)CP1，主換熱器 EHl，透平膨脹機(jī)TPl，節(jié)流閥VI、V2、V3,回流罐SPl及一氧化碳屏蔽泵BPl ;
[0049] 其中，具體地，低壓氮氣220經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)CPl增壓并冷卻至常溫后，氮氣201 進(jìn)入主換熱器EHl中冷卻，其中，在主換熱器EHl的中部抽出部分氮氣202進(jìn)入脫氧-甲烷 塔C2的塔釜再沸器B2中冷卻，以使脫氧-甲烷塔C2的塔釜中的液體部分蒸發(fā)在C2中精 餾，并使塔釜液體中的甲烷濃度提升、一氧化碳含量減少；冷卻后的中壓氮氣204再次進(jìn)入 脫氮塔C3的塔釜再沸器B3中冷卻，以使脫氧-甲烷塔C3的塔釜中的液體部分蒸發(fā)在C3 中精餾，并使塔釜液體中一氧化碳濃度提升、氮氣含量減少來獲得合格的一氧化碳液體產(chǎn) 品；冷卻后的中壓液氮205與在主換熱器EHl中冷端出來被液化并過冷的液氮203匯合后， 液氮207進(jìn)入脫氧-甲烷塔C2的塔頂冷凝蒸發(fā)器K2中作為塔頂冷凝蒸發(fā)器K2的冷源，富 裕的液氮211分成二股212及213經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流至常壓后分別進(jìn)入脫氫塔Cl的塔頂冷凝 蒸發(fā)器Kl和脫氮塔C3的塔頂冷凝蒸發(fā)器K3中，作為塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl和K3的冷源；C2 塔冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)的壓力氮氣208進(jìn)入主換熱器EHl中部分復(fù)熱后從主換熱器EHl的中 部抽出氮氣209,進(jìn)入氮氣透平膨脹機(jī)TPl中膨脹產(chǎn)生冷量補(bǔ)充裝置的冷損，膨脹后的氮氣 210與塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl及K3中蒸發(fā)的低壓氮氣218及217混合后的219,進(jìn)入主換熱器 EHl的低壓氮氣通道復(fù)熱至常溫得到氮氣220后，進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)CPl中循環(huán)使用。
[0050] 根據(jù)圖1本發(fā)明實施例1對應(yīng)的方法及裝置示意圖所示，對本發(fā)明所述合成氣分 離制取氫氣及高純一氧化碳的方法和裝置作進(jìn)一步解釋和說明。
[0051] 實施例1
[0052] 中壓（一般壓力在2. 5_5MPa間）含％、〇)為、〇14、02及少量其它氣體雜質(zhì)的原料 合成氣101在主換熱器EHl中冷卻至-100至-140°C，然后送入脫氫塔Cl的塔釜再沸器Bl 中冷卻至稍高于再沸器釜液飽和溫度后的氣體103經(jīng)節(jié)流閥Vl減壓后進(jìn)入脫氫塔Cl中精 餾，在塔頂?shù)玫剑ǎ?92% H2))的粗氫進(jìn)入塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl與液氮214換熱，然后將大 部分的一氧化碳、氮氣經(jīng)塔頂冷凝蒸發(fā)器Kl冷凝成為液體，然后回流至下塔頂部，塔頂冷 凝蒸發(fā)器Kl中未冷凝的氫氣105 (?93% H2)經(jīng)主換熱器EHl復(fù)熱至常溫作為產(chǎn)品106輸 出；
[0053] 回流至脫氫塔Cl底部塔釜Bl中的含有少量氫氣（含氫< 5 X KT6 (V/V))的合成 氣液體107 (主要成分為一氧化碳、甲烷、氮）經(jīng)節(jié)流閥V2減壓至0. 15-0. 5MPa后得到氣液 狀態(tài)流體108導(dǎo)入脫氧-甲烷塔C2中精餾；在塔頂?shù)玫胶⒘垦跫盎静缓淄榈囊?