CN113501495B 用于生产纯一氧化碳和氢气的方法和设备 （乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司）

US8888873B2,2014.1提出了一种用于生产纯一氧化碳和氢气的汽重整以提供粗合成气并随后进行粗合成气的作为工艺链副产物获得的材料流也将被有利地在替代实施例中，可以额外产生另外的再循环从而使得其中所包含的蒸馏和分离步骤的控制2(a)将含烃的输入流和蒸汽流引入蒸汽重整单元中，并在蒸汽重整条件下用蒸汽至少(c)在该二氧化碳去除单元中在二氧化碳去除条件下将该粗合成气流拆分成主要含二(d)将该贫二氧化碳的合成气流引入干燥单元中，从该干燥单元中排出贫水的干燥合(e)将该干燥合成气流引入低温分馏单元中，在低温分馏条件下将该干燥合成气流多供应至包括至少两个并联压缩机级的压缩机单元，其中将该一种或多其中利用所述压缩机级来将在粗合成气的后处理过程中产生的一种或多种副产流再3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将该含甲烷的5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，38.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分和该纯一氧化碳产物气流的至少一部分和该PSA废气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再循环至该干9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于安排在该干燥单元中的干燥介质在传递到该10.一种用于由包含烃的气态或蒸气输入流生产纯一氧化碳和氢气的设备，该设备包(b)用于从该蒸汽重整单元中排出粗合成气流的装置，二氧化碳去除单元和用于将该(c)用于从该二氧化碳去除单元中排出主要含二氧化碳的流和贫二氧化碳的合成气流(e)包括多个分离级的低温分馏单元，用于将该干燥合成气流引入该低温分馏单元中(g)包括至少两个并联压缩机级的压缩机单元，用于将选自包含以下的组的一种或多供应至该压缩机单元的装置，其中该用于供应的装置被配置成使其中利用所述压缩机级来将在粗合成气的后处理过程中产生的一种或多种副产流再够将该压缩的第一再循环流的至少一部分再循环至该蒸汽重整单元并引4得能够将该含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，得能够将该PSA废气流的至少一部分供应至该第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再得能够将该主要含二氧化碳的流的至少一部分和该含甲烷的分馏气流的至少一部分供应该含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分和该纯一氧化碳产物气流的至少一部分和该PSA废气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再循环至该干5正如乌尔曼的工业化学百科全书(Ullmann/sEncyclopediaofIndustrialChemistry)，重整是最常用的生产合成气的方法，该合成气然后可以转化为另外的重要的商品化学品，天然气的蒸汽重整是主要的。用于合成气生产的另外重要方法是例如烃的自热重整(ATR)[0003]在通过热交换器或火焰加热器预热至约500℃以上(例如最高650℃)的温度之后，烃-蒸汽混合物在最终加热至约800℃至950℃之后进入蒸汽重整器的重整管并且在其[0005]所产生的部分冷却的粗合成气的进一步后处理通常还包括用于例如通过物理或气化或重整含碳输入物而产生的粗合成气中安全地去除不想要的酸性成分(例如二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S))，并且还从想要的合成气成分氢气和一氧化碳中去除另外的成分(如下将通过这种方法操作的设备通常称为二氧化碳去除单元。在此要采用的特定工艺条件，6[0006]可以使用多级低温气体分馏(由于各个分离级在与环境绝热的壳体中的共同安体处理(IndustrialGasesProcessing)”，第5.2.3.6章“低温分离方法(Cryogenic为塔底产物。作为来自氢气汽提塔的塔顶产物和来自CO/甲烷蒸馏塔的塔底产物的混合物[0009]对于来自蒸汽重整器的粗合成气，其具有更高的H2/CO比率和更高的残留甲烷含[0012]为了生产纯氢气，这通常接着是在变压吸附(PSA)设备中处理粗氢气流的最后一8.2.3章，“吸附系统(Adsorptionsystems)”，海湾职业出版社(GulfProfessionalPublishing)(2003)中列出。[0013]美国专利说明书US8888873B2通过实例的方式公开了这样的合成气生产和合或多个压缩机将来自CO2去除阶段的富含CO2的流和/或来自7[0014]美国专利说明书US9512004B2同样公开了所述类型的工艺链。该文件教导了[0015](a)在第一操作模式下，将从合成气中去除的二氧化碳至少部分地与富含烃的输[0016](b)在第二操作模式下，使用再循环压缩机将在变压吸附设备中去除的残余气体联压缩机级的再循环压缩机的配置允许在50％与150％之间的容量范围以及因此合成气[0021]在第一方面，该目的通过具有权利要求1所述的特征的方法和具有权利要求10所[0023]在本发明的上下文中，材料流的划分(division)或拆分(resolution)/分离(separation)应理解为是指从原始材料流产生至少两个子流，其中拆分/分离与所获得的[0026]材料流主要由一种组分或一组组分组成的指示应理解为意指此组分或组分组的摩尔分数或质量分数在数量上大于各自单独考虑的材料流中其他组分或组分组的所有其8[0027]将材料流直接供应到特定方法阶段或特定设备部分的指示应理解为意指将材料[0028]除非在个别情况下另有说明，否则所有压力均以绝对压力单位(简称bara)或表方法步骤的装置应理解为包括本领域技术人员为能够进行这个方法步骤而将考虑的所有纯氢气中含有氢气和作为副产物获得的另外可燃成分的流迄今主要作为用于蒸汽重整单9联压缩机级允许在50％(部分负荷运行)与150％(满负荷运行)之间的容量范围以及因此提供了利用这些压缩机级来将在粗合成气的后处理过程中产生的一种或多种副产流再循的人工负荷，从而允许对冷箱中包含的蒸馏和分离步骤进行更简单的控制和更稳定的操[0048]根据本发明的方法的第七方面的特征在于，将该PSA废气流的至少一部分供应至含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分和该纯一氧化碳产物气流的至少一部分和该PSA废气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再循环至该干燥环流的子流的各个所述材料流的组合多样性(在该实施例中是可能的)允许生产设备的不同负荷状态之间的改变得到特别精细的补偿，而无需使各个方法阶段承受特别高的负荷，因为进入或离开它们的各个材料流全部用作循环流，从而损害了这些方法阶段的恒定操燥单元中实现再生的吸附/干燥介质的高可用性。当干燥单元配置有并联运行的多个单独设备的该方面的优点对应于根据本发明的方法的第二得能够将该含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，得能够将该PSA废气流的至少一部分供应至该第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再循环至该干燥单元并引入其中，其中该第二压缩机级不与该第一压缩机级直接流体连接。根据本发明的设备的该方面的优点对应于根据本发明的方法的第得能够将该主要含二氧化碳的流的至少一部分和该含甲烷的分馏气流的至少一部分供应含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分和该纯一氧化碳产物气流的至少一部分和该PSA废气流的至少一部分供应至第二压缩机级并进行压缩，并且将压缩流再循环至该干燥设备的该方面的优点对应于根据本发明的方法的第八传递至蒸汽重整单元的燃烧器(未示出)，并在其中与经由导管15供应的空气流一起燃烧，以加热安排在蒸汽重整单元中的填充有重整催化剂[0064]蒸汽重整单元在填充有重整催化剂的重整管中在蒸汽重整条件下用蒸汽对输入因此可以配置/优化二氧化碳去除单元以去除CO[0065]贫二氧化碳的合成气流经由导管21从二氧化碳去除单元中排出并引入干燥单元比例的水和其他不希望的痕量杂质(例如剩余的CO2痕量)，因为这些将导致随后的低温分和氢气的闪蒸气流，其经由导管43排出。将来自氢气汽提塔的CO/甲烷塔底产物在下游的[0069]变压吸附单元提供纯的氢气产物气流，该氢气产物气流经由导管51从工艺中排行)之间的容量范围以及因此合成气生产设备的非进一步增加了该方法在特定操作状态/负荷状态下或在两个不同操作状态之间的过渡期间[0077]在图2中所示的用于生产纯一氧化碳和氢气的方法/设备[0078]相比之下，压缩机级60b经由导管43被供应含一氧化碳和氢气的闪蒸气流的至少一部分和/或经由导管45和43被供应纯一氧化碳产物气流的至少一部分和/或经由导管53PSA废气流的至少一部分经由导管13作为另外的燃料气体或加热气体经由连接导管(未示之间的流动分开可任选地通过打开所示的阀而中止。在根据本发明的方法/相应的设备的优点中，也包括了在不同的工作实例/操作模式之间以低的设备复杂度进行这种相互转换