專利名稱：生產一氧化碳和氫的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一氧化碳的生產。
本發明還涉及從氮和氫的氣體混合物生產用于生產氨的合成混合物(N2+3H2)。
本發明還涉及用于這種聯合生產的設備，特別是該設備可與氨生產設備相結合。
一般，一氧化碳可在烴的蒸汽轉化或部分氧化過程中獲得。利用通過使用普通的提純技術的裝置可生產高純度的一氧化碳。這包括諸如液態甲烷清洗或部分冷凝的低溫方法。甲烷清洗能夠生產高純度一氧化碳以及作為副產物的一般含有1-2％甲烷的不純的氫。
該分離方法能夠在壓力下獲得氫和非常優良的一氧化碳收率(高速99％)。
如EP-A-0677483中所述，部分冷凝也可生產高純度一氧化碳。
然而，由于生產氫的損失，一氧化碳的收率一般不高于80％。
為了提高一氧化碳的產量，現有技術的方法是通過減小從罐頂逸出的氫氣流的壓力來降低冷凝罐的溫度。另一種方法包括循環生產的不純氫作為用于部分冷凝裝置的原料氣體。
但是，這些技術所需的能量和投資非常昂貴。
為了生產其純度適于生產氨合成混合物的氫，一般使用用液氮清洗的低溫提純，如EP-A-0307983和DE-A-3814293中所述。
采用這種技術可從烴或煤的轉化或部分氧化方法生產的合成氣獲得純凈的氫氣。
附
圖1示出了該方法，簡要描述如下在1中從烴或煤的部分氧化步驟3產生的混合物中除去煙灰及在2中除去硫化氫后，轉變CO的步驟4將存在的大部分CO在蒸汽的作用下轉變成二氧化碳(CO2)，同時產生氫。經過吸收過程5將CO2清除后，該氣體混合物到氮清洗的步驟6。
在塔頂，在壓力下用氮清洗提供氫，其具有適用于生產合成混合物(N2+3H2)的高純度，同時還產生主要含有一氧化碳、氫、甲烷和氮的殘余氣體。
附圖1也代表了氨合成的其他操作；常壓蒸餾7提供部分氧化3所需的氧和清洗過程6所需的氮；由在步驟6產生和在9中壓縮的合成混合物在步驟8進行氨合成，在透平10中蒸汽膨脹推動壓縮機9，在步驟11中通過Claus法對步驟2產生的硫化氫處理；12-14為各熱交換器。
為了在上述特殊情況下生產一氧化碳，現有技術公知的方法是對氮清洗步驟6產出的殘余物進行處理。
然后將殘余氣體作為一氧化碳生產方法的原料混合物。上述方法在文獻EP-A-00092770和EP-A-0676373中特別加以說明。
為了利用副產品氫生產一氧化碳，也就是說，在壓力下同時生產具有其純度足以制備合成混合物的氫，在現有技術中建議將為獲得高純度一氧化碳而進行的液體甲烷清洗步驟與為提純旨在生產合成混合物(N2+3H2)的氫氣的用氮清洗的后續步驟相結合。
本發明的目的在于，一方面生產一種具有適于其他生產過程所需的高純度一氧化碳，另一方面，在壓力下生產其純度適于進行氨合成混合物生產的高純度氫。
本發明的另一個目的在于，通過利用在一氧化碳生產過程中以副產品得到的氫，從主要含有一氧化碳和氫以及其他組分(包括甲烷)的原料氣體混合物中生產一氧化碳。
本發明還有一個目的在于為該生產過程提供一種減少能量消耗并降低投資成本的方法。
本發明再有一個目的在于提供用于該聯合生產的裝置。
為此，本發明涉及一種從主要含有氫氣、一氧化碳和包括甲烷的其它組分的原料氣體混合物聯合生產一氧化碳和氨合成氣體的方法，其特征在于包括下列步驟-使高壓原料氣體混合物經過熱交換器進行部分冷凝，然后在分離罐中分離，在其頂部產生一種不純氫氣流，而在底部則產生一種富含一氧化碳的冷凝餾分；-通過在第一汽提塔中中壓分離，在其頂部除去溶解的氫，然后通過在蒸餾塔中的低壓蒸餾，在其底部從來自在汽提塔中分離產生的底部混合物中分離出甲烷而從上述的冷凝餾分中低溫提純一氧化碳；
-將第一汽提塔頂部的氫氣在不加熱到環境溫度的情況下送到清洗塔；-通過在清洗塔中用氮清洗同時在所述清洗塔底部排出富含一氧化碳的液體餾分而從不純氫氣流低溫提純氫；和-通過添加取自高壓氮物流的氮補充物和從清洗塔頂部產生的氫氣流而生產氨合成混合物。
根據本發明，部分冷凝操作和氮清洗操作在同一裝置內完成。
向清洗塔內輸送氫時，優選不進行加熱。
本發明還涉及從主要含有氫、一氧化碳和包括甲烷的其他組分的原料氣體混合物中聯合生產一氧化碳和氨合成混合物的設備，其特征包括-用于對原料氣體混合物進行部分冷凝的熱交換器；-用于在其頂部從部分冷凝原料氣體混合物中分離不純氫氣流的分離罐；-裝有蒸發裝置的中壓第一汽提塔，用于在其頂部將溶解的氫從來自分離罐的冷凝的底部餾分中分離，后者先在減壓設備中減壓；-裝有蒸發裝置的低壓蒸餾塔，用于在其頂部從汽提塔底部物流中分離富含一氧化碳的氣流，其中汽提塔的底部物流先在減壓裝置中減壓；-液氮清洗塔，用于在其底部從第一汽提塔頂部產生的不純氫氣流中分離出富含一氧化碳的餾分及在其頂部分離出氫氣流；-用于將不純氫氣流從汽提塔頂部運送到清洗塔而不將其加熱到環境溫度的裝置；-旨在提供高壓氮物流的源；-為了將氮補充物輸送到氮清洗塔頂部產生的氫氣流的管路，以提供氨合成混合物，以及包括除氮源以外的上述所有元件的單一冷卻箱。
發明人已經說明，通過利用從原料混合物直接生產一氧化碳的部分冷凝步驟產生的不純氫氣，可高收率地生產具有適于其他生產工藝純度的一氧化碳，同時生產具有適于生產氨合成混合物純度的氫。
他們還表明，這種利用可首先通過進行部分冷凝分離一氧化碳，然后進行氮清洗操作，以降低成本。
現在，參照附圖，描述本發明的實施方案，其中-附圖1是傳統的生產氨合成混合物的示意圖，其中通過烴或煤的部分氧化獲得氫；-附圖2是表示第一個實施方案的示意圖，根據該實施方案，在二個連續的裝置中進行部分冷凝和用液氮清洗的操作；-附圖3和4分別示意表示在附圖2的工藝中用于部分冷凝和用氮清洗的裝置；-附圖5為附圖4的另一種實施方案；-附圖6為附圖3的另一種實施方案；-附圖7示意表示根據本發明的一種實施方案，根據該實施方案，部分冷凝操作和液氮清洗操作在同一裝置內進行；-附圖8示意表示用于實施附圖7中的方法的裝置；-附圖9是附圖8方案的變化。
首先，參照附圖2-6描述一種方法。
附圖3和4中表示的裝置代替附圖1中的框6。它們分別相當于附圖2中的框100和框200，并構成二個連續的冷卻箱。
附圖3中簡要示出的裝置100旨在從主要含有氫、一氧化碳和其它組分(包括甲烷)的原料氣體混合物50生產一氧化碳。
原料混合物50的組成可因用于制造氨合成氣體的工藝的類型(蒸汽轉化，部分氧化等)而變化。
在附圖1中框5的出口處可得到的原料混合物壓力在10-100巴之間，且溫度為環境溫度或更低裝置100主要包括間接逆流型熱交換器110，分離罐120，裝有底部蒸發器135的汽提塔130和裝有底部蒸發器145的蒸餾塔140，以及膨脹透平170。
裝置100是根據傳統的部分冷凝原理運行的，如下描述將原料氣體混合物50在熱交換器110中冷卻至最低的可能溫度，其限度確定如下-在壓力下生產不純氫氣時能夠達到的液體CO的最低汽化壓力；這一方案在下文加以描述。
-一氧化碳的固化溫度(如果通過對不純氫進行減壓獲得較低的溫度)。
通過熱交換器110對該混合物進行部分冷凝可在分離罐120中分離不純氫121。
不純氫121一般含有一氧化碳2-10％。
在罐120中冷凝并在其底部收集的液體餾分122主要含有一氧化碳，甲烷，以及溶解的殘余氫。
液體餾分122在減壓閥123中將其壓力降至中壓(一般為7-15巴)后，在汽提塔130中將溶解的氫分離出來。
分離出的氫氣在塔130頂部的氣流131中收集，在減壓閥132中將其減壓至低壓后加熱并輸送到殘余網絡系統160。
在塔130底部收集的液體餾分133中富含一氧化碳，也含有甲烷。
在減壓閥134中將液流133的壓力減至低壓(一般為1-5巴)后，將其從蒸餾塔140的中部引入而分離。
在塔140的頂部，在氣流141中在低壓下生產一氧化碳。
在塔140的底部在物流142中收集分離出的甲烷，將其送至殘余網絡系統160。
由開放式CO冷卻循環提供冷卻要求，描述如下在氣流141中在低壓下生產并在110中加熱的一氧化碳利用循環壓縮機150壓縮，并在熱交換器110中冷卻。
一部分取自物流152和154的該一氧化碳分別在塔130和140底部蒸發器135和145中進行冷凝。
一氧化碳流156進一步在減壓閥157中減壓并在蒸餾塔140頂部低壓汽化。
為了平衡裝置100的熱總量(heat budget)，在熱交換器110中部分冷卻的高壓一氧化碳物流171在透平170中減壓，然后在利用循環壓縮機150進行再壓縮之前在熱交換器110中加熱。
冷卻循環可通過利用其它任何可利用的流體，或低溫流體的汽化來進行。
參閱附圖2可看出，裝置100在氣流141中在低壓下生產一氧化碳，可用作上述循環流體或輸送到其它生產流程在氣流121中生產高壓不純氫，其主要含有CO(一般為2-10％)，以及特別是甲烷(一般少于1％)。
餾分121是與生產具有適合生產氨合成混合物純度的氫相關的直接源。為此，由裝置100的分離部分120產出的不純氫氣流121在第二個裝置200中提純，如附圖2所示。
因此，附圖4簡要示出的裝置200旨在生產氨合成混合物(N2+3H2)，它使得可同時從主要含有氫和可含有至多10％的一氧化碳以及殘余甲烷的上述原料混合物121生產第二股一氧化碳流。
裝置200主要包括間接逆流型熱交換器210，旨在提供高壓氮氣流的來源，以及特別裝有在該清洗塔中間位置提取的裝置的液氮清洗塔220。
裝置200的運行如下在高壓(一般為10-100巴)下，構成原料混合物的不純氫氣混合物121在熱交換器210中冷卻至-180℃左右，然后將其不純物(主要是CO和CH4)在氮清洗塔220中全部清洗掉。
將經冷卻的不純氫氣輸送到清洗塔220底部，在其入口處，不純物被部分冷凝。
在塔220中，它被分離成為液體餾分221(在塔底部收集)和一氣體餾分。
該主要含有氫的氣體餾分用先在熱交換器210中冷卻并液化后，在高壓下送至塔頂的氮70清洗，在頂部，離開該塔的氣流223主要含有氫以及現只含幾個ppm(每百萬的份數)的一氧化碳及甲烷。
氫餾分223具有適于生產合成氨混合物的純度，其含有氫約90％和氮10％。
該餾分由從氮物流70中取得的氮補充物72經閥門73加以補充，以形成氨合成混合物226并在熱交換器210中最終加熱至環境溫度。
另外，一種液體餾分222從塔220中部抽出。該餾分富含氫，而二氧化碳含量相對較少。其中一般含氮75％，一氧化碳20％和甲烷5％。
將餾分222在減壓閥224中減至較低的壓力(一般為1-5巴)，然后，在將其送至殘余網絡系統160(“燃料氣體”)之前，在熱交換器210中汽化并加熱至環境溫度。
從清洗塔220底部提取的餾分221富含一氧化碳，而氮含量貧乏。它一般含有一氧化碳92％，氫6％，甲烷2％和氮1％。
在減壓閥225中減壓后，將餾分221在與設備200的熱總量相匹配的最高可能壓力下進行提取。
該熱總量可通過補充液氮74和將其壓力在減壓閥75中降低或用其它方法達到平衡。
參照附圖2可見，用氮清洗生產氨合成混合物226和餾分221，該餾分221是第二種與生產一氧化碳過程相關的來源。
二股所生產的一氧化碳流視各自的目的可結合或不結合。
根據為該一氧化碳流221所設想的用途，它可以按上述在減壓閥225中減壓后進行提純。
附圖5簡要說明了殘余氫的清除。該提純過程可在構成裝置200的同一冷卻箱中進行，如下所述。
對于附圖5中的變型A(其中，對從氮清洗塔底部產生的物流進行氫的補充清除)，用附加標志A重復附圖4中的參考數字以表示這二個可供選擇的實施方案的共同元件。
這樣，該裝置200A包括熱交換器210A，氮清洗塔220A和旨在提供高壓氮流70A的來源，裝有底部蒸發器231的汽提塔230。
該裝置以下述方式運行主要含有氫、一氧化碳(至多10％)和殘余甲烷的不純氫氣流121A以上述方式在清洗塔220中洗脫它的不純物。
對在氣流223A中所產生的純凈氫氣通過補充氮72A以生產氨合成混合物226A。
中間提取222A可清除大部分氮。在底部收集富含一氧化碳的餾分221A。
將該餾分221A先在減壓閥225A中減壓至中等壓力(一般為5-15巴)，即介于塔220A和殘余網絡系統160A之間的壓力，然后在汽提塔230中進行分離，依此清除溶解其中的氫。
將該物流221A在減壓閥225A中減壓至低壓后，在塔230頂部在氣流232中收集分離出來的氫，在熱交換器210A中加熱氣流232，然后直接送至殘余網絡系統160A。
將主要含有一氧化碳和殘余氮以及其它初始存在于原料混合物121A中的組分(包括甲烷)的液體餾分234收集在塔230底部。
汽提塔230被高壓氮70A的一部分71加熱，該高壓氮70A的部分氮71先在熱交換器210A中部分冷卻。
熱總量的平衡可通過在減壓閥75A中將其壓力減至低壓后補充液氮74A或用附圖4所描述的其它方法得以實現。
如果希望通過氮清洗步驟獲得的CO中實際上不含甲烷，那么就可在附圖6所示的裝置100B中，從通過部分冷凝產出的不純氫氣流中將甲烷清除。
對于在附圖6中簡要示出的該變型B，用附加標記B重復附圖3中的參考數字以表示在這二個可供選擇的方案中共同的元件。
裝置100B包括裝有塔板或填充物124的分離罐120B。與裝置100型式相似，它還包括熱交換器110B，裝有底部蒸發器135B的汽提塔130B和裝有底部蒸發器145B的蒸餾塔140B，以及膨脹透平170B。
裝置100B以以下方式運行原料氣體混合物50B在熱交換器110B中冷卻，并在高壓下供至分離罐120B。
在熱交換器110B中對混合物部分冷凝，可使在分離罐120B中分離不純氫121B。
同時，在罐120B中對一氧化碳進行清洗，其方法是在利用循環壓縮機150B進行再壓縮后，將在從塔140B頂部產生的一氧化碳氣流151B中抽取的一氧化碳氣流125送至分離罐120B的頂部。
在120B頂部收集的不純氫121B一般含有CO 10％，而初始存在于原料混合物50B中的甲烷已被清除。
在底部收集的液體餾分122B主要含有一氧化碳和溶解的氫。
餾分122B在減壓閥123B中將其壓力減至中壓后，在如圖3所示的汽提塔130B中分離出溶解的氫。
在塔130B頂部在氣流131B中收集氫，在減壓閥132B中減壓后被送至殘余網絡系統160B。
與附圖3中餾分121相比，氫氣流121B實際上不合甲烷。
在蒸餾塔140B中可分離殘余甲烷，在其底部在物流142B中收集并送至殘余網絡系統160B。
在利用壓縮機150B再次壓縮后，分別通過物流152B和154B向底部蒸發器135B和145B供應產出的一氧化碳141B。
在離開該裝置時，產生的氫氣流121B在裝置200中進行上述處理。
根據上述變型A和B產生的主要氣流在附圖2的括號中示出。
產出的一氧化碳所含有的氮或存在于原料氣體混合物中，或由液氮清洗產生。
視經濟利益而定，該殘余氮可利用一附加的低溫分離塔(未顯示)清除，如同現有技術那樣。
根據本發明的第二種實施方案，部分冷凝和氮清洗作業于同一冷卻箱內結合進行。
如附圖7所示，該二個操作利用附圖8簡要示出的裝置300完成。
參照圖1所示的生產氨合成混合物的傳統方法，裝置300代替框6。
裝置300主要包括間接逆流型熱交換器310，可選擇裝有塔板或填充物(未顯示)的用于清除上述甲烷的分離罐320，裝有底部蒸發器335的第一汽提塔330和裝有底部蒸發器345的第二蒸餾塔340，液氮清洗塔350和裝有底部蒸發器365的第二汽提塔360，以及旨在提供高壓氮氣流370的來源，透平膨脹機375和循環壓縮機380。
裝置300以下述方式運行分離罐320，汽提塔330和蒸餾塔340的運行方式與對附圖3中的裝置所描述的運行方式相似。氮清洗塔350和汽提塔360的運行方式與對附圖5中的裝置所描述的運行方式相似。
原料氣體混合物50在通過熱交換器310時被部分冷凝，并在分離罐320中分離，在其頂部產生主要含有一氧化碳(大約10％)和包括甲烷在內的其它成分的不純氫氣流321，而在其底部，則產生還含有甲烷和溶解氫的富含一氧化碳流322。
如果適合，可按照附圖6描述的方式從原料混合物50清除甲烷。
對來自罐320底部的物流322，在減壓閥323中將其壓力減至中壓后，在第一汽提塔330中進行處理，在此清除溶于其中的氫，使之隨頂部氣流331排出。
后者在減壓閥332中減壓后，在熱交換器310中加熱，并送至殘余網絡系統390。
在底部收集的餾分333在減壓閥334中減至低壓后，被輸送至低壓蒸餾塔340中部。
富含一氧化碳的餾分341在塔340頂部收集，在其底部在餾分342中除去甲烷，在將其與氣流331混合后，一并送至殘余網絡系統390。
由分離罐320產生的不純氫餾分321不經加熱被直接輸送到在同一冷卻箱中的氮清洗塔350底部，在此，可看出本方案與附圖2所示過程相比的主要區別。
這一清洗產生在其頂部收集的提純氫餾分353，對其加入氮補充物372以形成氨合成混合物385。該混合物在熱交換器310中加熱。
于底部收集的液體餾分351富含一氧化碳，且含有殘余氫和其它組分(包括甲烷和氮)。
如第一種方案(附圖4和5)提供中間提取352，以除去大部分氮，并形成殘余氮392。
餾分351在減壓閥355中減壓后在第二汽提塔360中去除其所含的氫。
在氣流362中收集的氫在減壓閥363中減壓后送至低壓殘余網絡系統392。
通過在341和361產生的一氧化碳，經在310中加熱后和用壓縮機380壓縮提供的CO循環提供分離能量。通過壓縮機加壓的排出的一氧化碳即為最終產品。
通過在熱交換器310中對壓縮的CO部分冷卻和在透平375中對排出物376減壓而實現冷卻。經減壓的排出物377在熱交換器310中加熱且再循環至壓縮機380。
底部蒸發器335和345分別供入循環一氧化碳的一部分336和346。
蒸發器也可供入適于所需溫度值的其它熱源(例如合成氣體)。
塔360的底部蒸發器365本身供入在熱交換器310中部分冷卻的高壓氮物流的一部分371。
該“結合”方案允許制冷劑和熱源較好的結合，因此可減少不可逆熱交換。流體間熱交換的這種最佳化使得能夠大幅度減少能源總消耗量。這種方案還能降低投資成本。
根據本發明的該第二種方案的變型C(簡要示于附圖9)，裝置300C與附圖8中的裝置300相似，但只包括單一的汽提塔330C，用以分離溶解的氫，代替以前提供的塔330和360。
附圖8和9中的裝置的共同元件具有相同的參考代號，只是多了標記C。
裝置300C還包括一在汽提塔330C頂部將底部液體餾分351C在減壓閥355C中減壓后加以輸送的管路。
裝置300C的運行方式與附圖8中裝置相似。
唯一不同點在于，在清洗塔350C底部收集的富含一氧化碳，也含有氮和溶解氫的液體餾分351C與罐320C底部回收的物流322C混合，然后在汽提塔330C中清除溶解的氫，在混合之前，將物流322C先在減壓閥323C中將其壓力減至中壓。
因此，用來向附圖8裝置中的汽提塔360底部蒸發器365提供原料的氮源371被省略。
這一變型使得投資成本和能源消耗進一步減少。
通過比較，對第一種方案(連續的部分冷凝和氮清洗)和第二種方案(這些作業結合在同一裝置中)中根據本發明的工藝性能進行了評估，而相比之下，現有技術工藝的第三種方案包括首先用液體甲烷清洗，然后用氮清洗。
原料氣體50是轉化過程產出的混合物，其中的H2/CO比例接近3，且在25巴的壓力下得到。
所生產的一氧化碳的最小純度為98.5％，且含有少于0.1％的氫，在35巴的壓力下可得到且提取收率為97.5％。
氨合成混合物在壓力為18巴時同步產生，且含雜質總量少于10ppm。
從能源消耗的觀點來看，具體的熱總量列于下表1-3中
表1在部分冷凝后進行氮清洗(方案1)
CO收率97.5％ 能耗6100kW
表2在同一裝置中進行部分冷凝和氮清洗過程(方案2)<
CO收率97.5％ 能耗4600kW
表3在甲烷清洗后進行氮清洗(方案3)<
CO收率97.5％ 能耗9000kW
從這些表中可看出-第一種方案與現有技術的第三種方案比較，節能30％以上；-第二種方案與第一種方案比較，節能20％以上。
從投資成本的觀點看-第一種方案與現有技術的第三種方案比較，節省投資20％以上；-第二種方案與第一種方案比較，節省投資30％以上。
根據本發明的方法可從二股物流生產一氧化碳以及氨合成混合物。
發明人已表明，對從原料氣體混合物生成一氧化碳的過程中獲得的氫加以利用是可能的。該原料氣體混合物是通過烴或煤的部分氧化的初始步驟或蒸汽轉化產生的。
他們還進一步表明，通過將氮清洗操作與部分冷凝生產一氧化碳的傳統操作相結合，意外地可獲得氨合成混合物和具有高純度(＞99％)的一氧化碳，同時顯著降低了投資和能量成本，而無需如現有技術指出那樣，通過部分冷凝使一氧化碳產量最佳化。
權利要求
1．一種從主要含有氫、一氧化碳和包含甲烷的其他組分的原料氣體混合物(50)聯合生產一氧化碳和氨合成氣的方法，其特征在于包括下列步驟-使高壓原料氣體混合物(50)通過熱交換器(310；310C)進行部分冷凝，然后在分離罐(320；320C)中分離，在其頂部生成一種不純氫氣流(321；321C)，在其底部生產一種富含一氧化碳的冷凝餾分(322；322C)；-通過在第一汽提塔(330；330C)中中壓分離，在其頂部除去溶解的氫，然后在蒸餾塔(340；340C)中低壓蒸餾，在其底部從來自在汽提塔(330；330C)中分離生成的底部混合物(333；333C)中分離甲烷而從所述冷凝餾分(322；322C)低溫提純一氧化碳；-將從汽提塔頂部來的氫輸送到清洗塔而不用將其加熱到環境溫度；-通過在清洗塔(350；350C)中用氮清洗，同時在所述清洗塔(350；350C)底部排出富含一氧化碳的液體餾分(351；341C)而從不純氫氣流(321；321C)低溫提純氫；和-通過添加取自高壓氮物流(370,370C)的氮補充物(372；372C)和從在清洗塔(350；350C)頂部生成的氫氣流(353；353C)而生成氨合成混合物(385；385C)，在同一個裝置(300,300C)中進行部分冷凝和氮清洗步驟。
2．根據權利要求1的方法，其特征在于從上述清洗塔(350；350C)中間位置提取第二種液體餾分(352；352C)。
3．根據權利要求1和2之一的方法，其特征在于在第二低壓汽提塔(360)中低溫提純在氮清洗塔(350)底部收集的富含一氧化碳餾分(351)，在該塔頂部分離溶解的氫。
4．根據權利要求3的方法，其特征在于使用部分(371)高壓氮氣流(370)，在其經熱交換器(310)部分冷卻后，將其供入低壓汽提塔(360)的底部蒸發器(365)。
5．根據權利要求1-4之一的方法，其特征在于將原料混合物(50B)在熱交換器(110B)中部分冷凝并在裝有塔板或填充物(124)的分離罐(120B)中分離，通過一氧化碳(125)清洗，在其頂部產生實際上不含甲烷的不純氫氣流(121B)。
6．根據權利要求5的方法，其特征在于提取在蒸餾塔(140B)頂部產生、加熱、壓縮并通過熱交換器(110B)部分冷凝的一氧化碳氣流(141B)的一部分(125)并送至分離罐(120B)頂部。
7．根據權利要求1-6之一的方法，其特征在于在清洗塔(350；350C)頂部產生的氫任選在與氮補充物(372；372C)混合后，在熱交換器(310；310C)中加熱。
8．根據權利要求1-6之一的方法，其特征在于將高壓氮在熱交換器(310；310C)中液化并送至清洗塔(350；350C)頂部或任選送至清洗塔頂部產生的氫氣流中。
9．根據權利要求8的方法，其特征在于將在氮清洗塔(350C)底部收集的富含一氧化碳的餾分(351)在第一汽提塔(330C)中低溫提純，在提純之前，先將其減壓至中壓并與在分離罐(320C)底部收集并在先將其減壓至所述中壓的餾分(322C)混合。
10．根據前述權利要求之一的方法，其特征在于將在蒸餾塔(140；140B；340；340C)頂部產生的一氧化碳(341；341C)的一部分(336；346；336C；346C)加熱，用循環壓縮機(380；380C)壓縮，并用作循環流體分別供給第一汽提塔(330；330C)和蒸餾塔(140；140B；340；340C)的底部蒸發器(335；345；335C；345C)。
11．根據權利要求10的方法，其特征在于經壓縮的一氧化碳的一部分(376；376C)在透平(375；375C)中減壓，以提供分離步驟所需的冷卻能量。
12．由主要含有氫、一氧化碳和包含甲烷的其他組分的原料氣體混合物(50)聯合生產一氧化碳和氨合成混合物的設備，包括-一熱交換器(310；310C)用于部分冷凝原料氣體混合物(50)；-一分離罐(320；320C)用于在其頂部從部分冷凝的原料氣體混合物(50)中分離不純的氫氣流(121；121B；321；321C)；-一裝有蒸發裝置(335；335C)的中壓第一汽提塔(330；330C)用于在其頂部從來自冷凝罐(320；320C)中冷凝的底部餾分(322；322C)分離出溶解的氫，其中先在減壓裝置(323；323C)中將底部餾分(322；322C)減壓；-一裝有蒸發裝置(145；145B；345；345C)的低壓蒸餾塔(340；340C)用于在其頂部從來自第一汽提塔的底部物流(133；133B；333；333C)中分離富含一氧化碳的氣流(141；141B；341；341C)，其中先將上述底部物流在減壓裝置(134；1343；334；334C)減壓；-一液氮清洗塔(360；350C)，用于在其底部從第一汽提塔(330；330C)頂部產生的不純氫氣流(321；321C)中分離出富含一氧化碳的餾分(351；351C)，在其頂部分離出氫氣流(353；353C)；-用于將不純氫氣流從汽提塔頂部輸送入清洗塔而不將其加熱到環境溫度的裝置；-旨在提供高壓氮物流(70；70A；370；370C)的源；-用于將氮補充物(372；372C)輸送到氮清洗塔(350；350C)頂部產生的氫氣流(353；353C)中的管路，以提供氨合成混合物，以及一包括除氮源外的上述所有元件的單一冷卻箱。
13．根據權利要求12的裝置，其特征在于氮清洗塔(350；350C)裝有用于中間提取液體餾分(352；352C)的裝置。
14．根據權利要求12和13之一的裝置，其特征在于它包括一冷卻循環，該冷卻循環包括一循環壓縮機(380；380C)，并使用在蒸餾塔頂部產生的低壓一氧化碳(341；341C)且任選用在汽化步驟(340；340C)之后來自第二汽提塔底部的液流來對第一汽提塔(330；330C)和蒸餾塔(340；340C)的蒸發裝置(335和345；335C和345C)供料。
15．根據權利要求12-14中之一的裝置，其特征在于它包括裝有蒸發裝置(231；365)的第二汽提塔(230；360)，用于在其頂部從在氮清洗塔(220A；350)底部產生的富含一氧化碳的物流(221A；351)中將溶解的氫(232；362)分離。
16．根據權利要求15的裝置，其特征在于它包括一利用高壓氮(70A,370)的開放式氮循環來對第二汽提塔(230；360)的蒸發裝置(231；365)供料。
17．根據權利要求12-16之一的裝置，其特征在于分離罐(120B)裝有塔板或填充物(124)以及利用一氧化碳進行清洗的裝置(125)，以便在其頂部產生實際上不含甲烷的不純氫氣流(121B)。
18．根據權利要求14和17的結合的裝置，其特征在于用一氧化碳進行清洗的裝置包括用于將一氧化碳的一部分(125)從冷卻循環輸送到到分離罐(120B)頂部的供料管路。
19．根據權利要求20的裝置，其特征在于它包括將清洗塔(350C)的底部液流(351C)與分離罐(320C)的冷凝的底部餾分(322C)混合的供料管路，以提供給汽提塔(330C)頂部。
全文摘要
在本發明的方法中，通過在熱交換器(310)中部分冷凝從分離罐(320)底部回收的冷凝餾分(322)生產一氧化碳。不純氫(321)在罐(320)頂部產生并通過在塔(350)內用氮清洗而提純。由在上述塔頂收集的氫氣流(353)生產氨合成混合物。從在氮清洗塔(350)底部收集的餾分(351)中進一步生產一氧化碳。所有塔和交換器均在一個單一的冷卻箱(400)內。
文檔編號C01B3/02GK1237535SQ99105940
公開日1999年12月8日 申請日期1999年2月15日 優先權日1998年2月20日
發明者J·蓋拉達, F·瓦格爾采 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究有限公司