本發(fā)明涉及從含有甲烷的合成氣流中分離出甲烷的方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

例如由煤、石油或天然氣生產(chǎn)的合成氣通常在去除掉酸性氣體之后除了包含所期望的組份H₂和CO以外還含有典型的比例為5至70體積％的甲烷(CH₄)以及少量(典型地各自在2體積％以下)的其他組份，例如N₂、O₂、Ar、CO₂和更高級的烴。因為CH₄不參與生成甲醇或其他化合物的反應(yīng)，所以有利的是，通常在合成之前分離出氣態(tài)或液態(tài)形式(作為LNG)的CH₄。該分離過程可以借助于塔序列在低溫分離中進行。在此方面，圖1顯示了一種現(xiàn)有技術(shù)的此類方法，例如在DE 10 2012 020 469中所公開，其中經(jīng)由第一分離塔T1的塔頂排出甲烷含量貧乏的合成氣PRO，及經(jīng)由第二分離塔T2的塔底排出CO含量貧乏的甲烷LNG。

具體而言，在該根據(jù)圖1的已知方法中，使用在不同壓力下運行的第一和第二分離塔T1，T2。含有甲烷的合成氣SYN在此在第一傳熱器E1中以及在后續(xù)的第二傳熱器E2中進行冷卻，并以確定的進料高度送入第一分離塔T1中。在該第一分離塔T1中，可以借助于經(jīng)由泵L1泵送的CO含量豐富的回流將甲烷從含有甲烷的合成氣SYN洗出。以此方式獲得甲烷含量貧乏的塔頂餾份和甲烷含量豐富且含有CO的塔底餾份。在第一分離塔T1的底部分離出含有CO的塔底餾份。甲烷含量貧乏的塔頂餾份從第一分離塔T1的塔頂排出，在熱交換器E2和E1中加熱，作為合成氣產(chǎn)品PRO送出。

來自第一分離塔T1的CH₄含量豐富且含有CO的塔底餾份經(jīng)由閥V3減壓至第二分離塔T2的壓力，又以確定的進料高度送入其中。第二分離塔T2作為所謂的一氧化碳汽提塔運行。為此設(shè)置第三和第四熱交換器E3和E4，它們一方面作為塔底再沸器(第三熱交換器E3)運行，另一方面作為側(cè)面蒸發(fā)器(第四熱交換器E4)運行，并用制冷劑進行加熱。此外，第二分離塔T2還具有冷凝器E5，其在此構(gòu)造為塔頂冷凝器，在其中可以使在第二分離塔T2中上升的蒸汽冷凝出。

由此可以在第二分離塔T2的塔底獲得二氧化碳含量貧乏的甲烷餾份LNG。例如可以引導(dǎo)其通過熱交換器E2。其可以甲烷產(chǎn)品LNG的形式選擇性地作為沸騰或過冷液體或者作為任意壓力下的氣體送出。

第二分離塔T2的氣態(tài)塔頂餾份在壓縮機C4中再壓縮并混入產(chǎn)品流PRO。

從第二分離塔T2的最上塔板排出CO含量豐富的液態(tài)塔頂流，在所述泵L1中泵壓至第一分離塔T1的壓力，并作為CO含量豐富的回流送入第一分離塔T1。其用于在第一分離塔T1中洗出甲烷。

為了冷卻或加熱第二分離塔T2，即為了運行第三熱交換器E3、第四熱交換器E4和冷凝器E5，設(shè)置優(yōu)選封閉的制冷劑循環(huán)。其包括具有中間冷卻器E6、E7和E8的優(yōu)選多級的主壓縮機C1和具有再冷卻器E9的第一和第二再壓縮機(升壓機)C2和C3。在主壓縮機C1和再壓縮機C2和C3中，氣態(tài)制冷劑，例如技術(shù)純的干燥氮氣，從起始壓力PA經(jīng)過相應(yīng)的中間壓力壓縮至最終壓力PE。起始壓力PA根據(jù)此處的相關(guān)定義在主壓縮機C1的吸入側(cè)附近，最終壓力PE在再壓縮機C3的壓縮側(cè)附近，如在圖1中用虛線表示的區(qū)域所示。

第一再壓縮機C2和第二再壓縮機C3可以各自通過膨脹機X2和X1驅(qū)動，它們同樣用制冷劑運行。制冷劑在膨脹機X2和X1中均做功和制冷減壓，其中所釋放的冷量各自用于運行第一和第二熱交換器E1和E2，而所釋放的機械功率用于運行第一和第二再壓縮機C2和C3。

若甲烷含量豐富的產(chǎn)品應(yīng)當以氣態(tài)送出，并由此需要少的冷量，則可以省略掉熱的膨脹機X2及由此省略掉第一再壓縮機C2。

若存在第二膨脹機X2，則制冷劑的“熱的”部分在其中制冷和作功減壓。接著，減壓的制冷劑流可以在第一熱交換器E1中進一步加熱，然后重新送入主壓縮機C1。若不存在第二膨脹機X2，則全部的制冷劑，否則是沒有在第二膨脹機X2中減壓的部分，在第一熱交換器E1中從起始溫度TA開始進行冷卻。

接著，可以分支出一部分制冷劑，并引導(dǎo)通過第三和第四熱交換器E3和E4。在此相應(yīng)地冷卻該制冷劑部分。在與沒有引導(dǎo)通過第三和第四熱交換器E3和E4的剩余部分重新合并之后，制冷劑具有中間溫度TI，其是由一方面在第一熱交換器E1中的冷卻及另一方面部分地在熱交換器E3和E4中的進一步冷卻產(chǎn)生的。

具有中間溫度TI的制冷劑現(xiàn)在重新分成第一和第二部分。制冷劑的第一部分送入第一膨脹機X1。

與此不同，第二部分，即剩余部分，直接接著從所述中間溫度TI冷卻至最終溫度TE。制冷劑的該第二部分經(jīng)由減壓閥V1減壓至進料壓力PC，并送入冷凝器E5中。由此使制冷劑從超臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠只蛲耆囊簯B(tài)。換而言之，冷凝器E5對液態(tài)制冷劑的需求通過減壓閥V1和具有最終溫度TE的制冷劑滿足。與此不同，向第一膨脹機X1送入具有更高的溫度TI的制冷劑，從而使制冷劑在該膨脹機X1中不發(fā)生液化。然而，所釋放的冷量和做功功率仍然可以用于運行第二熱交換器E2和再壓縮機C3。

制冷劑可以在冷凝器E5中至少部分地蒸發(fā)，接著分離地通過具有閥V4的液體管道以及冷凝器E5頂部的氣體管道排出，與在第一膨脹機X1中減壓的制冷劑的第一部分合并。接著，引導(dǎo)制冷劑通過熱交換器E2和E1，接著重新送入主壓縮機C1的吸入側(cè)。

因此，總的來說在現(xiàn)有技術(shù)中，第二分離塔T2通過在封閉循環(huán)中產(chǎn)生的制冷劑尤其是液態(tài)氮的蒸發(fā)進行冷卻。在此在冷凝器E5中通常需要的溫度水平比第二傳熱器E2的冷端溫度低出至少3℃，典型地低出超過10℃。因此，通過調(diào)節(jié)E5中的溫度而不是E2中的溫度確定循環(huán)壓縮機C1的抽吸壓力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，使制冷劑循環(huán)解除利用冷凝器E5進行的第二分離塔T2塔頂冷卻的任務(wù)，從而能夠提高循環(huán)壓縮機C1的抽吸壓力，并由此能夠?qū)崿F(xiàn)更加有效的工藝過程。

該目的通過本發(fā)明方法實現(xiàn)，其中為了從含有甲烷的合成氣流分離出甲烷，將合成氣流于預(yù)定的高度送入第一分離塔中，于其中從合成氣流分離出甲烷，這是通過以下方式實現(xiàn)的，將從第二分離塔的塔頂排出的CO含量豐富的塔頂流的液相混入合成氣流，其中從第一分離塔的塔頂排出去除了甲烷的合成氣流作為甲烷含量貧乏的塔頂產(chǎn)品流，從第一分離塔的塔底排出含有CO及含有CH₄的塔底餾份。

根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，第二分離塔的CO含量豐富的塔頂流在冷凝器中在產(chǎn)生CO含量豐富的塔頂流的液相的情況下，逆著第一分離塔的塔頂產(chǎn)品流和逆著該第一分離塔的塔底餾份的至少一股第一支流(或逆著該塔底餾份的全部的流)，至少部分地進行冷凝，(其中將CO含量豐富的塔頂流的液相部分或全部作為回流送入第一分離塔中，從而在此處混入合成氣流)，其中加熱第一分離塔的塔頂產(chǎn)品流，并使第一分離塔的塔底餾份的該支流(或塔底餾份的全部的流)部分蒸發(fā)。

在本申請中，在設(shè)備或方法中的物質(zhì)和物質(zhì)混合物，例如合成氣和制冷劑，稱為“流”和“餾份”。一股流通常作為流體在為其設(shè)置的管道中引導(dǎo)。餾份通常是指從原料混合物分離出的部分原料混合物。餾份在相應(yīng)地引導(dǎo)時總是形成相應(yīng)的流。反過來一股流可以例如用于提供原料混合物，由此可以分離出餾份。流或餾份中一種或多種所含的組份可以“含量豐富”或“含量貧乏”，其中均基于重量基準或體積基準，“含量豐富”可以是指大于75％、80％、85％、90％、95％、99％、99.5％或99.9％的比例，而“含量貧乏”可以是指小于25％、20％、15％、10％、5％、1％、0.5％或0.1％的比例。

由于根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，現(xiàn)在尤其是制冷劑循環(huán)最低的溫度水平是由第二傳熱器E2的冷端確定，而不再由冷凝器E3確定。因此，尤其是可以提高循環(huán)壓縮機或主壓縮機C3的抽吸壓力，由此實現(xiàn)更有效的運行方式(參見圖2和3)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案，第一支流在第二分離塔的塔頂與塔底之間的預(yù)定高度送入第二分離塔中。

根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方案，將第一分離塔的塔底餾份分成第一支流和其他的第二支流，其中將該第二支流作為回流送入第二分離塔中。尤其是在第二支流的進料位置下方將第一支流送入第二分離塔中，其中優(yōu)選不引導(dǎo)第二支流通過冷凝器，或者引導(dǎo)其繞過冷凝器。借助于第二支流的回流，尤其是提高了第二分離塔的塔頂純度，其中由此還有利地降低了第一分離塔的塔頂中的甲烷含量。

作為替代，還可以將來自第一分離塔的塔底的塔底餾份的全部的流或塔底餾份于尤其是確定的高度送入第二分離塔中，(尤其是經(jīng)由一個閥和/或經(jīng)由所述冷凝器)。

來自第一分離塔的、(尤其是以第一和/或第二支流的形式)送入第二分離塔中的、含有CO及含有CH₄的塔底餾份優(yōu)選在第二分離塔中分離成所述CO含量豐富的塔頂流和CO含量貧乏的甲烷餾份，其由第二分離塔的塔底排出。

尤其是從大于20巴、優(yōu)選大于15巴的原料氣壓力起，第二分離塔的運行壓力優(yōu)選低于第一分離塔，從而保持所測的在第二分離塔的塔底內(nèi)液體與氣體的密度差(優(yōu)選大于250kg/m³，更優(yōu)選大于300kg/m³)。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，尤其是針對第二分離塔中的壓力低于第一分離塔中的壓力的情況，第二分離塔的塔頂流在通過冷凝器之后在冷凝器下游送入分離器中，其中在分離器中收集的塔頂流的液相作為回流泵入第一分離塔中。

此外，在此優(yōu)選的是，從該分離器排出塔頂流的含有合成氣的氣相，在冷凝器中加熱，在第一和第二傳熱器中進一步加熱，并在壓縮之后以及尤其是在緊接著再冷卻之后在第一傳熱器的下游添加至塔頂產(chǎn)品流。

根據(jù)另一個實施方案，替代性地，來自第二分離塔的塔頂流于冷凝器的下游送入分離器中，其中在分離器中收集的所述塔頂流的液相分成第一支流和第二支流，其中第一支流送入第一分離塔中，其中該塔頂流的液相的第二支流作為回流送入第二分離塔中。

現(xiàn)在優(yōu)選將從分離器排出的塔頂流的氣相經(jīng)由一個閥(例如圖4中的V3)與來自第一分離塔的塔頂產(chǎn)品流合并，其中如此合并的流在冷凝器(例如圖4中的E3)中加熱，并在第一和第二傳熱器(例如圖4中的E1和E2)中進一步加熱，然后作為產(chǎn)品提供。

在合成氣流的壓力特別高的情況下，在第一分離塔(例如根據(jù)圖4的T1)上游的合成氣壓力可以通過在第三膨脹機(例如圖4中的X3)中做功和制冷減壓而下降至優(yōu)選20巴以下的壓力。為此優(yōu)選將該合成氣流(例如圖4中的SYN)送入分離器中，其中氣相在第三膨脹機中減壓，接著與來自分離器的液相合并，送入第一分離塔的塔底。在此可以將來自分離器的塔底的合成氣流的液相經(jīng)由一個閥與合成氣流的減壓的部分合并，然后送入第一分離塔的塔底。第三膨脹機的機械功率可以任意方法使用(壓縮、驅(qū)動發(fā)電機等)。

該合成氣流優(yōu)選原則上在送入第一分離塔中之前，借助于在(優(yōu)選封閉的)制冷循環(huán)中引導(dǎo)的制冷劑，在第一傳熱器中冷卻，以及尤其是在隨后的第二傳熱器中進一步冷卻。在第一傳熱器中優(yōu)選將該合成氣流冷卻至-70℃至-110℃的范圍內(nèi)的溫度。在第二傳熱器中優(yōu)選將該合成氣流冷卻至-140℃至-170℃的范圍內(nèi)的溫度。

在第一和第二傳熱器中用于冷卻合成氣流的制冷劑在制冷循環(huán)中從尤其是在10巴至30巴的范圍內(nèi)的起始壓力起壓縮至尤其是在50巴至90巴的范圍內(nèi)的最終壓力。

優(yōu)選在壓縮之后，將制冷劑或制冷劑流分成第一和第二制冷劑支流，其中為了在第一傳熱器中將第二制冷劑支流從起始溫度冷卻至第一中間溫度，使第一制冷劑支流在第一膨脹機中做功和/或制冷減壓，然后送入第一傳熱器中。該起始溫度優(yōu)選在20℃至60℃的范圍內(nèi)。所述最終溫度優(yōu)選在-40℃至-70℃的范圍內(nèi)。

第一制冷劑支流和第二制冷劑支流的體積流量優(yōu)選處于彼此10/90至40/60的范圍內(nèi)的比例。

此外，根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，第二分離塔的CO含量貧乏的甲烷餾份借助于另一個傳熱器(例如E4)逆著第二制冷劑支流的至少第一部分進行加熱，尤其是沸騰，其中第二制冷劑支流的所述第一部分進一步冷卻至優(yōu)選在-90℃至-120℃的范圍內(nèi)的第二中間溫度。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，第二制冷劑支流的其他的第二部分經(jīng)由第一閥(例如圖2中的V5)引導(dǎo)以調(diào)節(jié)該第二部分的體積流量，與來自其他的傳熱器(例如圖2中的E4)的第二制冷劑支流的第一部分合并，合并后的第二制冷劑支流在第二膨脹機(例如圖2中的X2)中做功和/或制冷減壓，其中第二制冷劑支流冷卻到低于第二中間溫度的最終溫度，然后將第二制冷劑支流送入第二傳熱器(例如圖2中的E2)中，尤其是在第二傳熱器的下游與在第一膨脹機(例如圖2中的X1)中減壓的第一制冷劑支流合并，尤其是與其一起送入第一傳熱器(例如圖2中的E1)中。

根據(jù)另一個優(yōu)選的實施方案，第二制冷劑支流的第一部分在該其他的傳熱器(例如圖3中的E4)中冷卻之后分成第一和第二流(例如圖3中的S1和S2)。第一和第二流之間的比例用第一閥(例如圖3中的V5)調(diào)節(jié)，優(yōu)選在100/0至80/20的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選將第二流與第二制冷劑流的第二部分混合，優(yōu)選在第二傳熱器(例如圖3中的E2)中冷卻之后經(jīng)由第二閥(例如圖3中的V6)減壓，與在第二膨脹機(例如圖3中的X2)中做功和/或制冷減壓的第一流S1混合，接著在第二和第一傳熱器中加熱，最后重新壓縮(例如在根據(jù)圖3的C1至C3中)。在第二膨脹機下游的所述最終溫度優(yōu)選在比第二傳熱器下游的合成氣流溫度低1℃至5℃的范圍內(nèi)。

因此在該實施方案中通過第一閥(例如圖3的V5)使進入第二膨脹機中的量和/或入口溫度最優(yōu)化，并因此降低能耗。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，從第二分離塔的塔底排出的CO含量貧乏的甲烷餾份在第二傳熱器中進一步冷卻，然后例如作為甲烷產(chǎn)品送至其他應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，為了壓縮在制冷劑循環(huán)中引導(dǎo)的制冷劑，設(shè)置主壓縮機，其可以具有帶有中間冷卻的多個壓縮級。此外該主壓縮機可以具有在入口處設(shè)置的預(yù)冷卻(例如E5，實際上是C1/C2的再冷卻器)以及在出口處設(shè)置的再冷卻。此外，為了壓縮制冷劑，優(yōu)選設(shè)置第一壓縮機(例如C1)以及其他的第二壓縮機(例如C2)。這兩個壓縮機可以選擇性地彼此并行或串聯(lián)布置。它們可以與此無關(guān)地布置在主壓縮機(例如C3)的上游或下游，也稱作循環(huán)壓縮機。

根據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，第一和第二壓縮機布置在主壓縮機的上游或之前，尤其是平行布置。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案，所述將制冷劑分成第一和第二制冷劑支流的過程是在壓縮制冷劑的下游進行，(即尤其是在第一和第二壓縮機的下游以及在主壓縮機的下游進行)。

此外，根據(jù)一個實施方案，優(yōu)選將第一膨脹機以機械方式與第一壓縮機連接并對其進行驅(qū)動，及優(yōu)選將第二膨脹機以機械方式與第二壓縮機連接并對其進行驅(qū)動。

此外，本發(fā)明的目的是通過一種設(shè)備尤其是低溫分離設(shè)備實現(xiàn)的，設(shè)立和設(shè)置該設(shè)備是為了實施根據(jù)本發(fā)明從含有甲烷的合成氣分離出甲烷的方法。

根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備具有第一分離塔，設(shè)立該第一分離塔是為了通過將CO含量豐富的塔頂流的液相混入合成氣流從而從合成氣流分離出甲烷；以及第二分離塔，其中第二分離塔的塔頂經(jīng)由一個閥與該第一分離塔以流動方式連接或連接上，從而從第二分離塔的塔頂排出該CO含量豐富的塔頂流，并經(jīng)由所述流動方式的連接送入第一分離塔中，其中該第一分離塔此外在第一分離塔的塔頂處具有第一出口，即用于以塔頂產(chǎn)品流的形式排出去除了甲烷的合成氣流，以及在第一分離塔的塔底處的第二出口，用于由第一分離塔的塔底排出含有CO及含有CH₄的塔底餾份。

現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明尤其是在閥(例如V3)的上游設(shè)置冷凝器，其中所述流動方式的連接將第一分離塔的塔頂與該冷凝器連接及將該冷凝器與第二分離塔連接，從而可以將CO含量豐富的塔頂流由第二分離塔導(dǎo)入冷凝器中，在此至少部分地冷凝，并將在此形成的液相部分或完全地從冷凝器送入第一分離塔中以混入合成氣，其中第一分離塔的第一出口和第二出口各自與冷凝器以流動方式連接，從而使CO含量豐富的塔頂流可以在冷凝器中逆著來自第一分離塔的塔頂?shù)乃敭a(chǎn)品流以及逆著來自第一分離塔的塔底的塔底餾份的至少一股支流(或者逆著全部的流)進行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有上述的裝置以實施其他的上述工藝步驟，在此方面參照以上說明。其以同樣方式得益于前述的優(yōu)點，因而在此也可以參照這些優(yōu)點。

在以下對本發(fā)明的實施方案的圖示說明中參照附圖闡述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。

附圖說明

圖1所示為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法或設(shè)備；

圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的方法或根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個實施方案；

圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的方法或根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個實施方案；及

圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的方法或根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個實施方案。

具體實施方式

圖1所示為用于從含有甲烷的合成氣分離出甲烷的根據(jù)已述的現(xiàn)有技術(shù)的方法或設(shè)備2。

圖2所示為用于從含有甲烷的合成氣SYN分離出甲烷的根據(jù)本發(fā)明的方法或根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1。

該設(shè)備1具有第一分離塔T1和第二分離塔T2，它們尤其是在不同的壓力下運行，其中第一分離塔T1的壓力例如可以處于8巴至40巴，尤其是10巴至30巴的范圍內(nèi)。為了保證氣相和液相之間的密度差為至少250kg/m³，尤其是至少300kg/m³，第二分離塔T2的壓力優(yōu)選限于20巴至25巴。

有待去除掉甲烷的含有甲烷的合成氣SYN各自逆著制冷劑M在第一熱交換器E1中冷卻至例如-70至-110℃，尤其是-80至-100℃的溫度，及在第二熱交換器E2中冷卻至例如-140至-170℃，尤其是-145至-165℃的溫度，送入第一分離塔T1的塔底。將從第二分離塔T2的塔頂20排出的第二分離塔T2的回流以第二分離塔T2的CO含量豐富的塔頂流K的液相F的形式混入合成氣流SYN，從而在第一分離塔T1中從合成氣流SYN洗出甲烷。以此方式在第一分離塔T1中獲得合成氣SYN的甲烷含量貧乏的塔頂餾份PRO和甲烷含量豐富且含有一氧化碳的塔底餾份S。

為了產(chǎn)生CO含量豐富的塔頂流K的至少部分地呈液態(tài)的相F，將其從第二分離塔T2的塔頂20排出之后，在冷凝器E3中，在產(chǎn)生液相F的情況下，逆著第一分離塔T1的塔頂產(chǎn)品流PRO及第一分離塔T1的塔底餾份S的第一支流S′至少部分地冷凝，其中加熱第一分離塔T1的塔頂產(chǎn)品流PRO，并使第一分離塔T1的塔底餾份S的該第一支流S′部分蒸發(fā)。為了提供第一分離塔T1的塔底餾份S的該第一支流S′，該塔底餾份S借助于泵P1從第一分離塔T1的塔底11(出口110)排出，分成第一和第二支流S′，S″。然后引導(dǎo)第一支流S′經(jīng)由閥V1通過冷凝器E3，在冷凝器E3的下游以確定的高度送入第二分離塔T2中，而第二支流S″作為回流經(jīng)由另一個閥V2在第一支流S′上方送入第二分離塔T2的塔頂20中，從而提高第二分離塔T2的塔頂純度。由此還有利地降低了第一分離塔T1的塔頂10中的甲烷含量。

在尤其是作為一氧化碳汽提塔運行的第二分離塔T2中，將以第一和第二支流S′，S″的形式送入第二分離塔T2中的甲烷含量豐富且含有一氧化碳的塔底餾份S分離成所述CO含量豐富的塔頂流K和CO含量貧乏的甲烷餾份LNG，其CO含量例如可以在0.01至1.00體積％，尤其是0.1至0.5體積％的范圍內(nèi)，并將其從第二分離塔T2的塔底21排出。第二分離塔T2在塔底21中具有作為塔底再沸器運行的傳熱器E4，其使在塔底中收集的CO含量貧乏的甲烷餾份LNG沸騰。該塔底再沸器E4借助于一部分制冷劑M(還見下文)加熱，尤其是也可以布置在第二分離塔T2外部。

例如可以引導(dǎo)從第二分離塔T2排出的甲烷餾份LNG通過第二熱交換器E2，可以甲烷產(chǎn)品LNG的形式選擇性地作為沸騰或過冷的液體或者作為任意壓力下的氣體送出。例如由1至100巴的范圍選擇壓力。同樣可以將甲烷產(chǎn)品LNG分成具有不同輸出狀態(tài)的多個平行的產(chǎn)品流，例如液態(tài)、沸騰態(tài)、過冷態(tài)和/或氣態(tài)。

甲烷含量貧乏的塔頂產(chǎn)品流PRO在從第一分離塔T1的塔頂10(出口100)排出之后及在冷凝器E3中加熱之后，在第二和第一傳熱器E2和E1中加熱，并作為貧化至甲烷殘余含量例如為0.01至2.00體積％，尤其是0.1至01.0體積％的合成氣產(chǎn)品PRO送出。

為了加熱第二分離塔T2，即為了運行塔底再沸器E4，以及第一和第二傳熱器E1，E2，優(yōu)選設(shè)置封閉的制冷劑循環(huán)，制冷劑M在其中循環(huán)。該制冷循環(huán)包括具有中間冷卻器E6和E7的優(yōu)選多級的主壓縮機C3，以及第一和第二壓縮機C1和C2，在此構(gòu)造為預(yù)壓縮機，它們分享共同的再冷卻器E5。在壓縮機C1至C3中，制冷劑M，尤其是(例如技術(shù)純的干燥)氮氣，從例如10至30巴，尤其是12至25巴的起始壓力PA經(jīng)由相應(yīng)的中間壓力壓縮至例如50至90巴，尤其是60至80巴的最終壓力PE。起始壓力PA根據(jù)此處的相關(guān)定義在壓縮機C1和C2的吸入側(cè)附近，最終壓力PE在主壓縮機C3的壓縮側(cè)附近。

第一壓縮機C1和第二壓縮機C2可以各自通過同樣用制冷劑M運行的第一或第二膨脹機X1和X2驅(qū)動。制冷劑M在這兩個膨脹機X2和X1中均做功和制冷減壓，其中所釋放的冷量各自用于運行第一和第二熱交換器E1和E2，而所釋放的機械功率用于運行第一和第二壓縮機C1和C2。

具體而言，制冷劑M在離開第一傳熱器E1之后被分開，平行地在第一和第二壓縮機C1，C2中預(yù)壓縮，接著重新合并。然后制冷劑流M在主壓縮機中壓縮至最終壓力PE，接著分成第一和第二制冷劑支流M1，M2，其中第一制冷劑支流M1的體積流量與第二制冷劑支流M2的體積流量的比例例如在10/90至40/60的范圍內(nèi)。

第一制冷劑支流M1在第一膨脹機X1中做功和/或制冷減壓，然后送入第一傳熱器E1中，從而在第一傳熱器E1中將第二制冷劑支流M2從例如在20℃至60℃的范圍內(nèi)的起始溫度TA冷卻至例如在-40℃至-70℃的范圍內(nèi)的第一中間溫度TI1。

然后引導(dǎo)在第一傳熱器E1中冷卻的第二制冷劑支流的第一部分M21通過塔底再沸器E4(見上文)，其中第二制冷劑支流M2的該第一部分M21進一步冷卻至例如在-90℃至-120℃的范圍內(nèi)的第二中間溫度TI2。

引導(dǎo)第二制冷劑支流M2的其他的第二部分M22通過用于調(diào)節(jié)該第二部分M22的體積流量的第一閥V5，并與預(yù)先在塔底再沸器E4中進一步冷卻至TI2的第二制冷劑支流M2的第一部分M21合并。因此第一閥V5允許優(yōu)化進入第二膨脹機X2中的制冷劑的量和/或入口溫度，及由此相應(yīng)地降低能耗。如此重新合并的第二制冷劑支流M2在第二膨脹機X2中做功和/或制冷減壓，其中第二制冷劑支流M2冷卻至最終溫度TE，其例如在比第二傳熱器E2下游的合成氣流溫度低1℃至5℃的范圍內(nèi)。減壓的第二制冷劑支流M2接著送入第二傳熱器E2中，從而在此供應(yīng)冷量，在第二傳熱器E2的下游與在第一膨脹機X1中減壓的第一制冷劑支流M1合并，與其一起送入第一傳熱器E1中?，F(xiàn)在制冷劑流M重新具有起始壓力PA，重新通過上述制冷劑循環(huán)。

從大于20巴、優(yōu)選15巴以上的原料氣壓力(SYN)起，第二分離塔T2的運行壓力優(yōu)選低于第一分離塔T1，從而保持所測的在第二分離塔T2的塔底11內(nèi)液體與氣體的密度差(優(yōu)選大于250kg/m³，更優(yōu)選大于300kg/m³)。根據(jù)本發(fā)明的方法的此類改變方案顯示于圖3中。不同于圖2，在此情況下泵P1用作第一分離塔T1的回流泵，不再作為第二分離塔T2的進料泵。

具體而言，根據(jù)圖3，現(xiàn)在與圖2不同，來自第二分離塔T2的塔頂流K在冷凝器E3的下游導(dǎo)入分離器D1中，其中在分離器D1中收集的塔頂流K的液相F借助于泵P1作為回流泵入第一分離塔T1中，而從分離器D1排出的塔頂流的含有合成氣的氣相G則在冷凝器E3中進行加熱，在第一和第二傳熱器E1，E2中進一步加熱，在借助于壓縮機C4壓縮之后及尤其是在緊接著的再冷卻E8之后在第一傳熱器E1的下游添加至合成氣產(chǎn)品或塔頂產(chǎn)品流PRO。

相對于根據(jù)圖2的實施方案，該制冷劑循環(huán)此外還具有一個改變方案。據(jù)此規(guī)定，第二制冷劑支流M2的第二部分M22在第二傳熱器E2中進一步冷卻至尤其是在-150℃至-165℃的范圍內(nèi)的最終溫度TE，為此將在再沸器E4中冷卻至第二中間溫度TI2(例如在-90℃至-120℃的范圍內(nèi))的第二制冷劑支流M2的第一部分M21分成第一流S1和第二流S2，其中第一流S1在第二膨脹機X2中做功和/或制冷減壓，從而在第二傳熱器E2中將第二制冷劑支流M2的第二部分M22冷卻至TE，其中第二流S2經(jīng)由用于調(diào)節(jié)第二流S2的體積流量的第一閥V5在第二傳熱器E2的上游混入有待在第二傳熱器E2中冷卻的第二制冷劑支流M2的第二部分M22。此外，在第二傳熱器E2中冷卻的第二部分M22在第二傳熱器E2的下游經(jīng)由第二閥V6混入減壓的第一流S1，從而將第二制冷劑支流M2的這兩個部分M21，M22重新合并，其中將如此合并的第二制冷劑支流M2導(dǎo)入第二傳熱器E2中，從而在此供應(yīng)冷量。借助于第二閥V6，尤其是取決于原料氣SYN的組成和壓力，將完全或至少部分地呈液態(tài)的氮經(jīng)由第二閥V6混入第二膨脹機X2的氣態(tài)排出流，從而優(yōu)化總能耗。

最后將第二制冷劑支流M2在第二傳熱器E2的下游與在第一膨脹機X1中減壓的第一制冷劑支流M1合并，并與其一起導(dǎo)入第一傳熱器E1中。

結(jié)果，相對于根據(jù)圖1的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠使制冷劑循環(huán)M解除借助于E5進行的第二分離塔T2塔頂冷卻的任務(wù)，從而能夠提高根據(jù)圖2的主壓縮機C1(或根據(jù)圖1和2的C3)的抽吸壓力，并實現(xiàn)更加有效的工藝過程。

圖4所示為本發(fā)明的另一個實施方案。在特定的情況下，例如原料氣中的甲烷含量小于20摩爾％及純度要求特別高(例如在產(chǎn)品PRO中小于1摩爾％的CH₄)，即使在原料氣壓力超過20巴時使用根據(jù)圖2的基本方案也是在能量方面有利的。在此情況下，進料或合成氣SYN的壓力在第一分離塔T1的上游通過在第三膨脹機X3中的做功和制冷減壓而降低至優(yōu)選低于20巴。為此合成氣SYN首先在第一和第二傳熱器E1，E2中冷卻，然后送入分離器D2中，其中氣相在第三膨脹機X3中膨脹，并與在分離器D2中產(chǎn)生并經(jīng)由閥V8引導(dǎo)的液相混合。所有在分離器D2中產(chǎn)生的流體都送入第一分離塔T1的塔底11。第三膨脹機X3的機械功率可以任意方式使用(例如在壓縮時、用于驅(qū)動發(fā)電機等)。

為了實現(xiàn)CO含量豐富的塔頂流PRO的提高的純度(即尤其是甲烷含量小于1摩爾％)，此外有利的是，第二分離塔T2不是按照圖3的方式利用回流或第二支流S″運行，其仍然具有相當高的甲烷含量，而是利用通過塔頂產(chǎn)品K的部分冷凝獲得的液相F的一部分運行。具體而言，為此使CO含量豐富的塔頂流K在從第二分離塔T2的塔頂20排出之后，在冷凝器E3中，在產(chǎn)生液相F的情況下逆著第一分離塔T1的塔頂產(chǎn)品流PRO及第一分離塔T1的塔底餾份S至少部分地冷凝，其中加熱第一分離塔T1的塔頂產(chǎn)品流PRO，并使第一分離塔T1的該塔底餾份S至少部分蒸發(fā)。該塔底餾份根據(jù)圖4借助于泵P1經(jīng)由閥V1送入冷凝器E3中，然后送入第二分離塔T2中。將來自第二分離塔T2的塔頂流K在冷凝器E3的下游導(dǎo)入分離器D1中，其中將在分離器D1中收集的塔頂流K的液相F在分離器D1的下游分成第一支流F′和第二支流F″，其中液相F的第一支流F′經(jīng)由閥V7作為回流進入第一分離塔T1中，而液相F的第二支流F″借助于泵P2送入第二分離塔T2中。從分離器D1排出的塔頂流K的含有合成氣的氣相G經(jīng)由閥V3添加至來自第一分離塔T1的塔頂流PRO，然后在冷凝器E3中加熱，在第一和第二傳熱器E1，E2中進一步加熱，緊接著作為合成氣產(chǎn)品PRO供應(yīng)。