专利名称：用于生产一氧化碳的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种从气体混合物中生产一氧化碳(CO)的方法，该气体混合物基本上含有一氧化碳、氢和包括氮、可能也包括氩的其他组分。
按常规的工艺，一氧化碳是在蒸气转化或碳氢化合物不完全氧化期间得到的。用这样的装置按常规纯化方法可生产出高纯度的一氧化碳。低温纯化的方法是已知的，如部分冷凝或用液态甲烷净化；用于纯化的其他方法是吸收法，如在the Tenneco Chemicals Cosorb，或吸附法(Pressure Swing Adsorption or PSA)。
用于氨合成的合成混合物制备期间，当碳氢化合物或煤不完全氧化而得到氢时也可产生一氧化碳。
图1说明了这种制备合成混合物的过程，并将在以下作简要描述。
除去碳氢化合物或煤不完全氧化(步骤3)形成的混合物中的煤烟(步骤1)和硫化氢(步骤2)后，在蒸气的作用下，将大多数存在的CO转化为二氧化碳(CO2)(CO转化步骤4)，产生氢。通过吸收除去CO2(步骤5)后，气体混合物用氮气净化(步骤6)，由此产生合成混合物(N2＋3H2)和基本上含有CO、H2、甲烷(CH4)和N2的尾气。
图1也显示了氨合成法中的其他步骤空气蒸馏(步骤7)产生不完全氧化所需的氧(步骤3)和净化所需的氮(步骤6)；实际上氨的合成(步骤8)是由步骤6产生的混合物经步骤9压缩而得到的；在汽轮机内蒸气减压(步骤10)趋动压缩机9；通过二段脱硫(克劳斯)法处理步骤2产生的硫化氢(步骤11)；以及各种热交换器(12—14)。
在现有技术中，由氮气净化步骤所产生的尾气都被燃烧了。
用于生产CO的方法可从EP—A—0,092,770中得知，特别是在上述情况下，该方法可使富含CO的残气有益地重新用作生产CO的混合物。该专利申请中描述的方法之一包括甲烷净化步骤，以便从也包括甲烷、一氧化碳和氮的混合物中分离出氢。所产生的冷凝液在第一个蒸馏柱中蒸馏以便从剩余的混合物中分离出甲烷。从第一蒸馏柱顶端得到的气体主要含有一氧化碳，将它在第2个蒸馏柱中蒸馏以除去氮和残留的氢，纯的一氧化碳从该柱子的池中流出。
一氧化碳随后作为冷凝剂被用在第1蒸馏柱和第2蒸馏柱顶端的冷凝器中。
本发明的目的是提供一种可以减少能量消耗和成本的生产一氧化碳的方法。
为此目的，本发明的主题是从气体混合物中生产一氧化碳的方法，该气体混合物基本上包含一氧化碳、氢和包括氮、甲烷的其他组分，其中，一氧化碳是通过在中压下蒸馏来从所说的其他组分中分离出来的，所说的蒸馏包括在第1蒸馏柱中的首次蒸馏，由此从所说的冷凝液中分离出甲烷和在第2蒸馏柱中的二次蒸馏，由此从首次蒸馏得到的混合物中分离出一氧化碳，其特征是在低压下用液体冷却两个蒸柱中的一个柱子的顶端，并且将液体从所述顶端冷却的柱子的中间位置引出，以供给其他蒸馏柱的回流。
本发明生产CO的方法可包含一个或多个下列特征—液体CO在低压下用于冷却两个蒸馏柱的顶端；视具体情况而定是否在压力减至中压后，将由循环压缩机传递来的CO直接注入第2个蒸馏柱的池中以保证在那里再沸腾；—来自开放的CO冷却循环中的低压液体是一混合物，一方面，它来自蒸馏分离出并减至低压的中压液态CO，另一方面，它来自循环压缩机传递、液化的并减至低压的CO；—将氢和蒸馏的残留物混合、加热并在一汽轮机中减压以提供分离步骤所需的冷却的产品；—通过蒸馏将分离出的部分中压液态CO减压并送入热交换器冷端的热虹吸管中；—将氢和蒸馏的气态残留物混合、加热并在汽轮机中减压，并将蒸馏的液态残留物和可有可无的来自未完全冷凝步骤的部分冷凝液，在减压后，与汽轮机排出的气体混合，将混合物在交换器的冷端汽化以提供分离步骤所需的冷却的产品；—将该方法并入氨合成方法中，其中合成混合物(N2＋3H2)的生产包括碳氢化合物或煤的不完全氧化的最初步骤；和用氮气净化的最终步骤，而一氧化碳通过低温途径从氮气净化步骤产生的尾气中回收。
本发明的另一个主题是从基本上含有一氧化碳、氢和包括氮、甲烷的其他组分的气体混合物中生产一氧化碳的设备，其中包括分离气体混合物组分的低温设备，包括热交换器，分离罐，与分离罐的池相连接的蒸馏装置，该蒸馏装置包括第1甲烷/氮—一氧化碳分离柱和第2氮/一氧化碳分离柱，其特征是气体传递管道将两个柱子中的一个的顶端与两个柱子中的另一个的中间部位相连。
现参照附图2和附图3，来描述本发明的具体实施例，该附图分别是按照本发明生产一氧化碳的两个具体设备的简图。
下面提到的压力都是绝对压力。
与图1中的15相对应，图2显示的是在加压下，通过加入由CO、CH4、N2和H2为代表组成的进料混合物来生产纯度至少为98％的CO的设备。该混合物来自图1设备中尾气排出管道17再经过一个管道16(图1和2)引出。
设备15基本上包括装有水或空气冷却器19的进料压缩机18，逆流间接型热交换器20，分离罐21，第1蒸馏柱22，该柱子装有顶端冷凝器23和分离罐24以便于柱子回流，第2蒸馏柱25，该柱子装有顶端冷凝器26和分离罐27，热虹吸管28，装有水或空气冷却器的循环压缩机29和减压汽轮机31。
该设备运行如下。
在10—12巴压力下，通过压缩机18将进料混合物压缩。通过热交换器20的部分冷凝，在约—170℃下使氢以气体形式在罐21中分离出来。来自罐21的液体部分在减压阀32处减压并随后在进入柱22池之前，在热交换器20中部分汽化，该过程是在约10巴的中压下进行的。
液态甲烷在柱22池中分离出来，同时将来自该柱的含有氮和一氧化碳的顶端混合物送入柱25的中部，该过程也是在约10巴的中压下进行的。
在柱25池中收集纯化的一氧化碳，而氮由该柱的顶端引出。
通过以下所述的开放的CO循环来满足部分的冷却需求。
循环压缩机29保证将循环CO压缩到约11巴的高压。
将一部分这种高压CO在热交换器20中不完全地冷却，在减压阀33减到中压并直接注入柱25池中以使第二次蒸馏再沸腾。
将来自压缩机29的另一部分高压CO冷却并使之从交换器20的热端到冷端而液化，然后在减压阀34减到中压。将来自柱25池的在交换器20过冷却的CO与中压液态CO在35中混合。
一部分该液体在减压阀36和37减到约4.5巴的低压并送入顶端冷凝器23和26。
离开冷凝器23和26中的低压气态CO，在38结合后并在压缩机29再次压缩到约11巴前，通过交换器20再次加热。
从压缩机29传递来的循环的高压液，经过产品管道30，得到纯化的CO产品。
为了在交换器20的冷却端产生冷却作用，热虹吸管28由低压液态CO来运转。为了这个目的，将液态CO从35的下流中压处引出并在进入热虹吸管28的分离罐40前，将液态CO在减压阀39处减压。此后收集到的液体部分汽化而在交换器20的冷却端产生冷却作用。这种汽化产生的气态CO返回罐40。将罐40分离出的气相与冷凝器23和26产生的低压气态CO混合。
此外，通过液态CH4的汽化和通过汽轮机31也产生冷却作用。更明确地，在42处加到来自柱25顶端的气态氮中之前，将来自柱22池的液态甲烷，在减压阀41处略微减压，将该混合物随后在43处加到气态氢中，该气态氢在离开罐21时已在减压阀44处减压。
混合物通过交换器20的冷端时，液态甲烷汽化。产生的气体在汽轮机31处减压，并随后从交换器20的冷端到热端重新加热，通过管道45以低压状态流到燃气系统。
图3的设备是图2设备的替代形式，它们有以下几个不同之处。
在蒸馏装置中，柱22不再安装顶端冷凝器或分离罐。通过管道46，从柱25中间部位引出氮/液态一氧化碳混合物来进行回流。将柱22的顶端气体(它不含甲烷)从柱25同样的中间部位注入。
柱22和25在约10巴压力下操作。
柱25的顶端冷凝器26的冷却过程，一方面通过交换器20液化和减压阀47直接减至低压的高压CO来实现，另一方通过在柱25池收集并在减压阀48减至低压的中压液态CO来实现。
图2设备中的热虹吸管28由交换器20冷却端的分离罐49代替。
本发明实施方案中，交换器20冷却端产生的冷却作用是通过含有尾气组分的液体的汽化作用产生的，该尾气是已按如下所述的纯化方法从CO分离出来的。
同图2一样，罐21分离出的氢在减压阀44中减压，并在43处加到来自柱25顶端的氮中，该气体混合物随后在交换器20中部分加热并在汽轮机31中减压。
现将来自柱22池的液态甲烷在减压阀50中减至低压并在51处加到汽轮机31排出的气体中。
将部分罐21分离出的液体在减压阀52中减压并在53处加到上述混合物中，然后将其全部加到分离罐49中。来自后者的液体在交换器20的冷却端汽化然后用罐49产生的气体加热，以产生冷却作用。同图2一样，将最终气体混合物通过管道45，在低压下排到燃气系统。
与图2所示设备相比，该替代形式具有某些优点用简单的罐49代替热虹吸管28以及去掉顶端冷凝器23和分离罐24减少了设备的成本；而且降低了能量的消耗。
图4所示设备是图2设备的可替代形式，它们有以下几点不同之处。
蒸馏装置中，柱25不再安装顶端冷凝器和分离罐。回流是由经管道46A从柱22的中间部位引出的无甲烷的混合物来保证的。将来自柱25的顶端气体从柱22同样的中间部位注入柱22中。
柱22是在约10巴的压力下运转的。
柱22的顶端冷凝器的冷却，一方面，经交换器20液化并在减压阀47直接减至低压的高压CO来保证，另一方面，通过柱25池中收集并在减压阀48减至低压的中压液态CO来保证。
在图2，3和4的各个相互可替代的具体设备中，可由循环压缩机29输送到柱22或25的中压位置。在这种情况下可去掉减压阀33和34(图2)或33(图3和4)。
当在压缩机18压缩的进料混合物含有氩和仅含小部分氢时，采用图3替代形式的图5设备。因此不再有用以除去氢的部分冷凝步骤。在柱22蒸馏后，混合物被分离为富含甲烷的沉积池液并引出用作燃气。将来自柱22的顶端气体(它基本上包括一氧化碳，氮和氩)直接加到柱25的中部。该柱产生的沉积池液包括氩和一氧化碳；将包含氮和残留氢的顶端气体直接注入燃气管道。沉积池液在直接进入第三个柱子125的中部之前再加热并减压，该柱子在池中产生纯氩并在顶端产生一氧化碳。部分一氧化碳用作致冷循环气。
将三个压力水平下运行的致冷循环在压缩机29中压缩至高压，该压缩机29是在交换器9中用蒸馏产生的液体逆流冷却的。在中温T时，循环的初始馏分从交换器20引出并经汽轮机处理至中压，将高压的其他馏分(未经汽轮机处理)通过富含甲烷的液体的汽化作用液化并冷却至与交换器20冷却端相同温度，随后减至低压。在温度T2下，经过汽轮机处理的初始馏分再次分成两股气流第一股主要气流在柱25和柱125中的再沸器ED3，ED4中液化，而第二股气流重新回到交换器20中，在那儿液化并冷却至与交换器20的冷却端相同的温度。两股液化的气流混合并用一个阀减至低压以产生初始的液化馏分。
将两股液化的馏分合并，并直接加入柱125的顶端，而且进入柱25的冷凝器ED2以给这两个柱子提供回流。将柱125顶端的CO引出，将气化循环(ED2)的馏分在交换器20再加热至与热端相同温度并再次产生部分致冷循环。
权利要求
1.从基本上含有一氧化碳、氢和包括氮和甲烷的其他组分的混合物中生产一氧化碳的方法，其中，一氧化碳通过中压蒸馏从所说的其他组分中分离出，所说的蒸馏包括第一个柱子(22)的首次蒸馏，在该柱子的池中分出甲烷和第2个柱子(25)的二次蒸馏，从首次蒸馏所产生的混合物中分出一氧化碳，其特征在于，在低压下，液体可用于冷却两个蒸馏柱(22，25)中之一的顶端，并且从所说柱子(22，25)的中间部位引出液体，该柱子顶端被冷却以给其他蒸馏柱(22，25)提供回流。
2.权利要求1的方法，其中一氧化碳用作开放致冷循环的循环液，以给分离步骤提供所需的冷却的作用。
3.权利要求1或2的方法，其特征是液态CO在低压下用于冷却两个蒸馏柱的顶端。
4.权利要求1—3的任一方法，其特征是来自循环压缩机(29)运送的CO可以在减至中压或不减至中压后，直接注入第二个蒸馏柱(25)的池中。
5.权利要求2的方法，其特征是来自开放CO致冷循环的低压液体是混合物，一方面是通过蒸馏而分离的并减至低压的中压液体，另一方面，是来自循环压缩机(29)运送的、液化并减至低压的CO。
6.权利要求1—5的任一方法，其特征是氢和蒸馏的残留物被混合、加热并随后在汽轮机(31)中减压以给分离步骤提供所需的冷却作用。
7.权利要求1—5的任一方法，其特征是氢和蒸馏的气体残留物被混合、加热并随后在汽轮机(31)中减压，蒸馏的液体残留物和可有可无的来自部分冷凝步骤的部分冷凝液，在减压后，与汽轮机排出气体混合，该混合物在交换器20的冷却端气化，以给分离步骤提供所需的冷却作用。
8.权利要求1—7的任一方法，其特征是通过蒸馏分离出的部分中压液体CO被减压并从热交换器(20)冷却端进入热虹吸管。
9.权利要求1—8的任一方法，其特征是该方法并入氨合成方法中；，其中，合成混合物(N2＋3H2)的生产包括碳氢化合物或煤的不完全氧化的初始步骤和用氮气净化的最终步骤，而一氧化碳通过低温途径从氮气净化步骤产生的尾气中回收。
10.权利要求1—9的任一方法，其中将来自第2蒸馏柱(25)的包含一氧化碳和在一氧化碳和甲烷组分中间的具有挥发性的组分的，如氩的沉积池液在第3柱(125)中蒸馏，在顶端产生富含一氧化碳的蒸气和在池中产生富含所说的具有中等挥发性组分的液体。
11.从基本上含有一氧化碳、氢和包括氮和甲烷的其他组分的气体混合物中生产一氧化碳的设备，包括分离气体混合物组分的降温设备，包括热交换器和蒸馏装置，还包括在池中产生富含甲烷馏分的第1柱子(22)和在池中产生富含一氧化碳馏分的第2柱子(25)，其特征是气体运送管道将两个柱子之一(25)的顶部与两个柱子的另一个(22)的中部相连接。
12.权利要求11的设备，包含包括循环压缩机(29)的开放的CO致冷循环。
13.权利要求11或12的设备，其特征是两个蒸馏柱(22，25)之一的顶端冷凝器与用于通过低压减压阀(48)运送来自冷循环的液态CO的管道相连接。
14.权利要求13的设备，其特征是蒸馏柱(22，25)之一的顶端冷凝器与用于通过低压减压阀(48)运送来自冷循环的液态CO的管道相连接，而另一个柱子(22，25)的顶端通过管道引进液体，该管道与具有顶端冷凝器的柱子(22，25)的中部相连接。
15.权利要求11—14的任一设备，其特征是第2蒸馏柱(22)的再沸腾设备包括通过减压阀或不经减压阀与用于输送的循环压缩机(29)相连的管道。
16.权利要求11—15的任一设备，其特征是为了将冷循环的低压部分引到运送循环压缩机(29)中，设备包括低压减压设备，一方面，与用于引出蒸馏装置产生的液态CO的管道相连，另一方面，与热交换器(20)的下游相连。
17.权利要求11—16的任一设备，其特征是用于分离罐顶端引流的管道和用于从蒸馏装置引出残留物的管道彼此相连，然后与从冷端向热端的热交换器(20)的加热管相连，两个管道本身都与减压汽轮机(31)的入口相连。
18.权利要求11—16的任一设备，其特征是用于从分离罐(21)顶端引流的管道和用于从蒸馏装置引出气体残留物的管道彼此相连，然后与热交换(20)的加热管相连，两个管道本身都与减压汽轮机(31)的入口相连，而且用于从蒸馏装置引出液体残留物的管道与汽轮机(31)的排出管道相连该排出管道与热交换器(20)的冷端相连。
19.权利要求11—18的任一设备，其特征是通过减压阀引入中压液态CO的热量虹吸管与热交换器(20)的冷端相连。
20.权利要求11—19的任一设备，其特征是该设备并入氨合成设备，其中，用于生产合成混合物(N2＋3H2)的设备包括用于碳氢化合物或煤的不完氧化的初始装置和用于氮净化的最终装置，而且设备的进料器与氮净化产生的尾气的排出口相连。
21.权利要求11—20的任一设备，其特征是设备包括第三蒸馏柱(125)和用于将第二蒸馏柱(25)产生的沉积池液直接加到第三蒸馏柱(125)中的设备。
全文摘要
通过低温途径，从气体混合物，例如从制备氨合成混合物的氮净化步骤产生的尾气中回收一氧化碳，该氨合成混合物含有一氧化碳、氢和包括氮的其他组分。氢通过部分冷凝来分离出来，而所说的其他组分通过冷凝液的蒸馏分离出来。一氧化碳通过在两个柱子的蒸馏而产生，两个柱子中，只有一个装有引进液态一氧化碳流的顶端冷凝器。液体流在装有顶端冷凝器的柱子的中位引出并直接进入另一个柱子的顶端。
文档编号F25B43/00GK1117574SQ95104309
公开日1996年2月28日 申请日期1995年4月11日 优先权日1994年4月11日
发明者J·比里, F·格拉尼尔 申请人:乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司