专利名称：从合成气体生成一氧化碳的方法
技术领域：
本发明涉及生成一氧化碳的方法，在转化阶段中从含有烃类的进料以及水蒸汽和/或二氧化碳(CO2)生成含有一氧化碳(CO)、氢(H2)及甲烷(CH4)的合成气体，随后将其送至分馏装置以分离出至少一种富含氢的馏份及一种富含甲烷的馏份以及一氧化碳产品。
背景技术：
除氢(H2)以外，一氧化碳(CO)是用于合成有机化学物质，尤其是许多工业规模上生产的产品的最小的反应性组成份。CO的原料来源是在无烟煤的气化、褐煤的低温碳化或者烃类的裂化中借助于水蒸汽和/或二氧化碳(CO2)形成的合成气体。为了获得CO产品，将存在于合成气体中的除CO以外的材料，例如H2、CO2或甲烷(CH4)，在分馏装置中与CO分离，并优选送至经济的用途。
若含有CO的合成气体是通过裂化轻质烃而制成的，则除一氧化碳以外还含有更大量的氢。特别是在对轻质烃实施催化蒸汽重整时，合成气体中的氢与一氧化碳的比例(H2/CO比例)高，而在轻质烃是天然气时，该比例可以达到3的数值。
若无法将在CO制造过程中作为副产物产生的氢送至经济的用途，则在现有技术中将从合成气体中洗去的二氧化碳再循环至蒸汽重整炉的上游，在此代替至少一部分所需的水蒸汽。基于以下方程式，反应平衡向一氧化碳的方向移动
因此H2/CO比例会下降至约2.5。若无法将其他二氧化碳从设备边缘外部送至该过程，则必须从形成的氢制造可经济地利用的产品，因为该方法的整体经济效率存在问题。若无法以其他方式利用氢(例如用于合成目的)，则在现有技术中将其用作燃料，例如用于使蒸汽重整炉燃烧。
现有技术中同样使用从合成气体分离出的甲烷以使蒸汽重整炉燃烧。因为蒸汽重整炉中的底部燃烧需要更少的氢，但是设备边缘处的H2/CO比例升高，因此氢含量升高，其必须作为副产物释放。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种上述种类的方法，利用该方法使作为副产物生成的氢的量与现有技术相比下降，而生成一氧化碳的经济效率提高。
该目的是根据本发明以如下方式实现的，将在分馏装置中分离出的富含甲烷的馏份作为进料(M进料)于合适的位置送入转化阶段。
若将天然气作为含有烃类的进料送入转化阶段，则针对性地将M进料混入天然气进料，与其一起继续输送，并转化成合成气体。
若进入转化阶段中的进料的压力高于从分馏单元排出的富含甲烷的馏份的压力，则需要提高富含甲烷的馏份的压力，从而可以将其作为M进料再循环至转化阶段的上游。在根据本发明的方法的实施方案中，利用单独的甲烷循环压缩机实施循环过程所需的富含甲烷的馏份的压力升高。
若为了提高CO产率而利用CO2循环压缩机将从合成气体分离出的CO2再循环至转化阶段的上游，则在根据本发明的方法的另一个实施方案中，将来自分馏部件的富含甲烷的馏份混入该CO2流，与其一起在CO2循环压缩机中进行压缩，并作为M进料再循环至转化阶段的上游。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，使用现有技术中公知的低温甲烷洗涤单元作为用于从合成气体分离CO产品的分馏装置。在甲烷洗涤单元中，通过精馏分离出合成气体中所含的甲烷，并用作CH4洗涤塔的洗涤剂。为此，借助于泵对液体CH4施加压力。针对性地使至少一部分过量的CH4在压力下蒸发，加热并作为M进料再循环至转化阶段的上游。在此情况下选择压力的升高，从而对于循环过程具有足够的压降。在该方法的一个实施方案中可以省略甲烷循环压缩机。为了提高在冷却及冷凝过程中合成气体对痕量组份的溶解度，在该方法的一个实施方案中，将一少部分在压力下获得的CH4馏份再循环至分馏装置的上游，并导入合成气体中。
根据本发明至少通过一部分过量的在分馏装置中从合成气体分离出的氢馏份以弥补来自分馏装置的作为燃料的富含甲烷的馏份的省略，例如用于使用作转化阶段的蒸汽重整炉燃烧，从而降低设备边缘处释放的氢的量。针对性地使用并非产品品质的粗制氢以代替富含甲烷的馏份作为燃料。
通过将来自分馏单元的富含甲烷的馏份作为M进料再循环至转化阶段的上游，与现有技术相比需要更少的含有烃类的进料，以生成预定量的一氧化碳产品。该实事可表现为用于生成10,000mN3/h一氧化碳的设备的实例，其中在外部燃烧的蒸汽重整炉中将天然气转化成合成气体。在分馏装置中分离出的氢的量在下表中表示为粗制H2。表中的所有数据均应理解为流速mN3/h。
由该表可以看出，将来自分馏单元的富含甲烷的馏份作为M进料再循环至蒸汽重整炉，除了提高最多的用于使蒸汽重整炉燃烧的氢的量，还显著地节省了天然气的进料。通过两种作用显著提高了生成一氧化碳的经济效率。
虽然在生成一氧化碳的过程中轻质烃的反应通常在不存在空气的情况下实施，但是诸如氮和氩的物质通过含有烃类的进料进入合成气体中，并最终进入CO产品中。为了达到所期望的CO产品纯度，在此情况下通常需要复杂的装置及能量的消耗，它们与力求达到的纯度不成比例地提高。因此，通常省略氮/氩分离过程，而接受低纯度的CO产品，其是通过氮馏份及氩馏份在含有烃类的进料中的高度加以确定的。
与现有技术相比，在采用根据本发明的方法时，将更少的氮和氩引入该过程中，因为作为M进料再循环至转化阶段上游的甲烷通常仅含少量的氮和氩。因此，CO产品的纯度提高了0.5至1％，而无需采用从CO产品分离氮和氩的特殊方法。
下面根据附图中所图示的实施例更详细地阐述本发明
图1所示为本发明的一个实施例。
具体实施方案本实施例涉及一种设备，其中通过在一个于外部燃烧的蒸汽重整炉中的蒸汽裂化及随后的低温分离从含有甲烷的进料(天然气)获得一氧化碳产品。
经过管道1和2，于预先的步骤(未示出)中从天然气去除干扰性的杂质(例如硫化氢)，并与水蒸汽混合，导入蒸汽重整炉DR中。在该蒸汽重整炉DR中由进料生成合成气体，其除了含有一氧化碳、氢及甲烷以外还含有二氧化碳及水，并经过管道3继续输送至二氧化碳洗涤单元W。在该二氧化碳洗涤单元W中从合成气体进一步去除二氧化碳。将在该二氧化碳洗涤单元W中从合成气体分离出的二氧化碳经过管道4及压缩机V1再循环，并导入蒸汽重整炉DR，从而提高合成气体3中一氧化碳的含量。从该二氧化碳洗涤单元W，将去除了二氧化碳的合成气体经过管道5导入低温分馏单元Z，在此从合成气体除了获得一氧化碳产品以经过管道6继续输送以外，还获得富含氢的馏份7及富含甲烷的馏份10。将一部分富含氢的馏份7经过管道9继续输送，而将另一部分8作为燃料导入蒸汽重整炉DR，并用于弥补热能的所有需求。利用压缩机V2将富含甲烷的馏份10再循环至蒸汽重整炉DR的上游，并经过管道2与天然气/水蒸汽混合物1一起导入蒸汽重整炉DR中。
权利要求
1.生成一氧化碳的方法，在转化阶段中从含有烃类的进料以及水蒸汽和/或二氧化碳(CO2)生成含有一氧化碳(CO)、氢(H2)及甲烷(CH4)的合成气体，随后将该合成气体送至分馏装置以分离出至少一种富含氢的馏份及一种富含甲烷的馏份以及一氧化碳产品，其特征在于，将在该分馏装置(Z)中分离出的富含甲烷的馏份(10)作为进料(M进料)送入该转化阶段(DR)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用CO2循环压缩机(V1)将从所述合成气体(3)分离出的CO2(4)再循环至所述转化阶段(DR)的上游。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用甲烷洗涤单元从所述合成气体(5)分离出所述一氧化碳产品(6)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，利用甲烷循环压缩机(V2)将甲烷馏份(10)再循环至所述转化阶段(DR)的上游。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述CO2循环压缩机(V1)将甲烷馏份(10)作为M进料再循环至所述转化阶段(DR)的上游。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使至少一部分量的过量液体甲烷在所述甲烷洗涤单元内通过输入热量在压力下蒸发，并作为M进料(10)再循环至所述转化阶段(DR)的上游，该压力的提高使得仅由于形成压降而使M进料(10)流回所述转化阶段(DR)的入口侧。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，使用在外部燃烧的转化阶段(DR)以生成合成气体。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，将所述富含氢的馏份(7)的至少一部分(8)从所述分馏单元(Z)再循环至转化阶段(DR)，以弥补此处的燃料需求。
全文摘要
本发明涉及生成一氧化碳的方法，在转化阶段(DE)中从含有烃类的进料(1，2)以及水蒸汽和/或二氧化碳(CO
文档编号C01B3/32GK101024497SQ20071000523
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月12日 优先权日2006年2月10日
发明者哈拉尔德·克莱因, 马丁·朗, 帕维尔·马塞克 申请人:林德股份公司