ES2328457T3 - Metodo y aparato para el tratamiento del gas de sintesis y gases relacionados. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para mejorar la separación de un gas de alimentación (1) compuesto de al menos monóxido de carbono e hidrógeno donde el gas de alimentación es lavado con metano líquido para separar, al menos parcialmente, una primera corriente rica en monóxido de carbono (4, 83) y una primera corriente rica en hidrógeno (3) en una columna de lavado (2, 62), la primera corriente rica en monóxido de carbono es además separada en una segunda corriente rica en monóxido de carbono (4), y la segunda corriente rica en monóxido de carbono es separada en una tercera corriente rica en monóxido de carbono (14, 69) caracterizado porque comprende el paso de: - retirar al menos una segunda corriente rica en hidrógeno (20, 31, 70, 71) de la columna de lavado en una locación intermedia de la primera corriente de hidrógeno y la primera corriente de monóxido de carbono.
Description
Método y aparato para el tratamiento del gas de
síntesis y gases relacionados.
La presente invención se refiere a los métodos y
aparatos para el tratamiento del gas de síntesis.
A los fines de esta patente, los siguientes
términos son definidos. Como es usado aquí, el término "unidad
separadora de aire" o "unidad de separación de aire"
significa y se refiere a una planta, instalación, locación o
proceso para separar los componentes de un gas de alimentación y
puede incluir instalaciones criogénicas y no criogénicas. El
término "contaminante" significa y se refiere a los componentes
de un gas que son indeseables en el producto final.
El término "gas de alimentación" significa
y se refiere a un gas alimentado a un proceso o un aparato de
destilación. El término "proceso de caja fría" significa y se
refiere a los procesos para purificar el monóxido de carbono
("CO") y/o de hidrógeno ("H_{2}"). El término "lavado
con metano" significa y se refiere a un tipo de proceso de caja
fría. El término "gas de síntesis" significa y se refiere al
gas sintético y/o de síntesis que contiene al menos H_{2} y CO.
El gas de síntesis se produce comúnmente mediante la conversión
catalítica o la oxidación parcial de un hidrocarburo.
En general, las eficiencias de las cajas frías
se miden por varios factores. En una caja fría clásica que utiliza
un lavado con metano, el rendimiento de una caja fría de lavado con
metano es medido con más frecuencia por, pero no está limitado
a:
- \bullet
- Recuperación de CO (este parámetro tiene un impacto directo en la cantidad de materia prima necesaria para generar el gas de síntesis)
- \bullet
- Consumo de energía requerido para producir la refrigeración y la separación/purificación de los productos usualmente a través de un ciclo de refrigeración con CO (o N_{2}), incluyendo un compresor y un expansor criogénico.
Frecuentemente, la relación de H_{2}/CO
deseada de un producto final no coincide con la relación de
H_{2}/CO del gas de alimentación del gas de síntesis. Con
bastante frecuencia, un exceso de H_{2} es producido. Se requiere
entonces que este exceso de H_{2} sea eliminado a través de la
quema, por ejemplo, como combustible en un reformador y/o similar o
eliminado en otra parte. El arte anterior ha llegado a varias
soluciones para este problema.
Comúnmente, unidades de permeación a base de
membranas son instaladas aguas arriba de la caja fría en un
tratamiento de lavado con metano. El H_{2} se extrae del gas de
síntesis y se produce impuro y a baja presión a partir de la
membrana. La caja fría trata entonces la cantidad requerida de
H_{2}. Sin embargo, estos métodos están limitados por el tamaño
del equipamiento y el consumo de energía. Las soluciones del arte
anterior relacionadas con este método son económicas sólo cuando el
exceso de H_{2} es lo suficientemente grande que los ahorros en
la caja fría puedan justificar el costo adicional de la membrana y
el reequipamiento de la instalación. Además, las soluciones del
arte anterior de este tipo eliminan una corriente de H_{2} que
contiene una concentración de CO de alrededor del
1-2%, disminuyendo de esta manera la producción de
CO.
Otra solución del arte anterior es tratar todo
el gas de síntesis en una caja fría. Todo la corriente de H_{2}
se lava en la columna de lavado con metano de manera que la mayor
parte del CO sea extraído del H_{2}. El H_{2} es extraído y una
primera porción del producto H_{2} se produce bajo presión y una
segunda porción se expande en un expansor criogénico para producir
refrigeración. Sin embargo, los métodos del arte anterior de este
tipo no producen una refrigeración adecuada cuando el volumen de la
segunda porción es relativamente pequeño, consecuentemente se
requiere un aumento en el consumo de energía cuando sólo hay
pequeñas cantidades de H_{2} en el gas de síntesis.
Otros ejemplos del arte anterior para mejorar la
recuperación del CO se ilustran en
US-A-4888035 y
EP-A-0895961. Estos documentos
describen procesos para aumentar la recuperación de CO desde una
columna de agotamiento por medio de una inyección adicional de
CH_{4} como un líquido de lavado en la columna de agotamiento.
US-A-4888035 enseña y revela el uso
de una corriente de CH_{4} regenerada que es eliminada de una
columna flash e inyectada en la columna de agotamiento por encima
de la alimentación proveniente de la columna de lavado para aumentar
la recuperación de CO a partir del gas de síntesis. Sin embargo,
estas patentes no enseñan o sugieren el uso de una retirada
intermedia de una porción del H_{2} a partir de un punto
intermedio en una columna de lavado con metano para reducir la
cantidad de metano líquido requerido para lavar un producto de
hidrógeno. Además, US-A-4888035 no
enseña o sugiere los procedimientos y/o estructuras para la
reducción del consumo de energía y la reducción de los gastos de
capital. EP-A-0895961 divulga el uso
de una alimentación de un líquido H_{2}/CH_{4} de la columna de
lavado para lavar el CO en la columna de agotamiento. Esta
aplicación está dirigida a la pérdida de CO y la conservación de la
energía mediante la eliminación de una corriente intermedia de la
fase final de la columna de lavado con metano para proporcionar
reflujo de metano impuro hacia la parte superior de la columna de
agotamiento de hidrógeno.
EP-0895961-A declara que el proceso
que describe es una mejora con respecto a
US-A-4888035-A,
porque EP-0895961 divulga el uso del reflujo de
metano impuro de la columna de lavado que es rico en CO,
permitiendo de esta manera ahorros en metano. El autor de
EP-A-895961 reconoce que el
procedimiento requiere una mayor cantidad de metano para el lavado
del CO, pero declara que la cantidad de metano usado sería menor
que la cantidad requerida para
US-A-4888035 lo que resultaría en
ahorros de energía de entre 2 a 4% en comparación con el contenido
equivalente de CO en la corriente de hidrógeno rechazada de
US-A-4888035. Sin embargo,
EP-A-0895961 aún requiere un gasto
de capital extra para una bomba grande y los costos asociados con
la operación de la bomba. En consecuencia, el campo del arte está en
la búsqueda de un método para mejorar la recuperación del CO a
partir del gas de síntesis, sin aumentar excesivamente el consumo
de energía y/o los costos. Otra solución del arte anterior para
mejorar la recuperación del CO a partir del gas de síntesis se
divulga en EP-A-1074510. La
solicitud de patente divulga un proceso y sistema mediante el cual
el hidrógeno y el monóxido de carbono son separados a partir de una
mezcla gaseosa que contiene un condensado usando una primera
columna de agotamiento para reducir el contenido de hidrógeno de la
corriente de metano cargado con CO obtenida lavando el CO a partir
de la mezcla gaseosa que asciende por una columna de lavado con
metano y una segunda columna de agotamiento para reducir el
contenido de hidrógeno del condensado del gas de alimentación
obtenido de la columna de lavado con metano o la separación de las
fases. La corriente de vapor de la segunda columna de agotamiento o
separador flash se alimenta a la primera columna de agotamiento. La
corriente de líquido de la primera y segunda columnas se alimentan a
diferentes locaciones en una columna de agotamiento de monóxido de
carbono gaseoso con lo cual una corriente del producto CO gaseoso es
eliminada y una corriente de reciclaje del lavado con metano es
eliminada. El proceso se declaró como que mejora la eficiencia de
la separación del CO al evitar la dilución del CO con la corriente
de metano cargada con CO. Sin embargo, la patente aún requiere
grandes bombas para el bombeo del metano, aumentando de esta manera
los gastos de capital y el consumo de energía. En consecuencia, el
campo del arte está en la búsqueda de un método mediante el cual
los gastos de capital se puedan reducir y el consumo de energía se
pueda reducir mientras al mismo tiempo se obtiene una alta
recuperación de CO. Además, el campo del arte está en la búsqueda de
un método mediante el cual las tasas de flujo de CO puedan ser
incrementadas mientras se produce CO de alta
pureza.
pureza.
La presente invención se refiere generalmente a
métodos y aparatos para el tratamiento del gas de síntesis para la
producción de monóxido de carbono, H_{2} y/o gases relacionados.
En general, la producción de la corriente de CO desde una
instalación para el tratamiento del gas de síntesis puede mejorarse
retirando al menos una corriente rica en H_{2} de un punto o
puntos intermedios en una columna de lavado asociada a la
instalación para el tratamiento del gas de síntesis.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
proceso para mejorar la separación de un gas de alimentación
compuesto de al menos monóxido de carbono e hidrógeno donde la
mezcla es lavada con metano líquido para separar, al menos
parcialmente, una primera corriente rica en monóxido de carbono y
una primera corriente rica en hidrógeno en una columna de lavado,
la primera corriente rica en monóxido de carbono es además separada
en una segunda corriente rica en monóxido de carbono, y la segunda
corriente rica en monóxido de carbono es separada en una tercera
corriente rica en monóxido de carbono donde la mejora comprende el
paso de retirar al menos una segunda corriente rica en hidrógeno de
la columna de lavado en una locación intermedia de la primera
corriente de hidrógeno y la primera corriente de monóxido de
carbono. La primera, segunda y tercera corrientes ricas en monóxido
de carbono son ricas en monóxido de carbono con respecto a la
corriente del gas de síntesis. La primera corriente rica en
hidrógeno es rica en hidrógeno con respecto a la corriente del gas
de síntesis.
De acuerdo con aspectos opcionales adicionales
de la invención, el proceso comprende:
- -
- retirar al menos una corriente rica en metano de la columna de lavado en una locación intermedia de la corriente de hidrógeno y la corriente de monóxido de carbono
- -
- alimentar al menos una porción de la corriente rica en metano a una columna flash asociada con el proceso.
Preferiblemente el gas de alimentación consiste
principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno.
Al menos una corriente rica en hidrógeno es
expandida para proporcionar refrigeración, esa corriente siendo
preferiblemente al menos una segunda corriente rica en
hidrógeno.
De acuerdo con una realización, la primera
corriente de monóxido de carbono se divide en una primera y una
segunda sub-corrientes. Preferiblemente, la primera
sub-corriente es sub-enfriada y se
inyecta en otra columna y/o la segunda
sub-corriente es evaporada e inyectada en otra
columna.
Preferiblemente la segunda corriente rica en
hidrógeno es de alrededor de 15% a 50% en volumen del total del
flujo de hidrógeno contenido en el gas de síntesis y/o contiene al
menos 90% en moles de hidrógeno, preferiblemente al menos 95% en
moles de hidrógeno, aún más preferiblemente al menos 98% en moles de
hidrógeno.
Preferiblemente la primera corriente rica en
hidrógeno es retirada en la parte superior de la columna de
lavado.
Preferiblemente la primera corriente rica en
hidrógeno es retirada con un contenido de monóxido de carbono de
menos de 1 ppm.
Preferiblemente la tercera corriente rica en
monóxido de carbono es de alrededor de 92% a alrededor de 99% en
volumen de monóxido de carbono en el gas de alimentación.
La columna de destilación de monóxido de
carbono/metano puede operar entre 8 y 10 bar abs.
De acuerdo con una realización adicional de la
invención, se proporciona un aparato para la separación del gas de
monóxido de carbono e hidrógeno a partir de una mezcla gaseosa que
comprende:
- -
- una columna de lavado con metano;
- -
- una columna flash de hidrógeno;
- -
- una columna de destilación de monóxido de carbono/metano;
- -
- al menos un medio de conducción para alimentar un gas de alimentación que comprende al menos monóxido de carbono e hidrógeno a la columna de lavado;
- -
- al menos un medio de conducción para alimentar una primera corriente rica en monóxido de carbono desde la columna de lavado a al menos una locación alrededor de la columna flash;
- -
- al menos un medio de conducción para alimentar una segunda corriente rica en monóxido de carbono desde la columna flash a la columna de agotamiento; y,
- -
- al menos un medio de conducción provisto en el intermedio en la columna de lavado para retirar una segunda corriente de hidrógeno.
De acuerdo con los aspectos opcionales
adicionales de la invención, el aparato comprende:
- -
- al menos un segundo medio de conducción para retirar al menos una corriente enriquecida con metano desde la columna de lavado e inyectar al menos una corriente enriquecida con metano en la columna flash.
- -
- al menos un medio de conducción para alimentar una segunda corriente rica en monóxido de carbono desde la columna flash a al menos una locación alrededor de la columna de destilación comprende un primer y un segundo medios de conducción mediante los cuales la segunda corriente es dividida en una primera sub-corriente y un segunda sub-corriente.
- -
- medios para inyectar la primera sub-corriente en una locación alrededor de la columna de destilación y de medios para inyectar la segunda sub-corriente en una locación en la columna de destilación por debajo de la primera sub-corriente.
- -
- un expansor conectado al medio de conducción para extraer el segundo producto de hidrógeno.
Preferiblemente el segundo gas rico en hidrógeno
es retirado entre 10 y 20 bandejas teóricas por debajo de la parte
superior de la columna. Sin embargo, el segundo gas rico en
hidrógeno podrá ser retirado en cualquier punto intermedio de la
columna.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
invención, se proporciona un proceso para separar una corriente de
monóxido de carbono de un gas de alimentación compuesto al menos de
monóxido de carbono e hidrógeno que comprende los pasos de:
separar una tercera corriente rica en monóxido
de carbono del gas de alimentación en un sistema que comprende una
columna de lavado, una columna flash, una columna de agotamiento
donde el gas de alimentación es separado en una primera corriente
rica en monóxido de carbono, una primera corriente rica en
hidrógeno, y un segunda corriente rica en hidrógeno en el columna
de lavado, la primera corriente rica en monóxido de carbono es
adicionalmente separada en una segunda corriente rica en monóxido
de carbono en la columna flash, la segunda corriente rica en
monóxido de carbono es adicionalmente separada en una tercera
corriente rica en monóxido de carbono en la columna de agotamiento
mediante lo cual el volumen de monóxido de carbono en la tercera
corriente rica en monóxido de carbono es de alrededor de 92% a
alrededor de 99% del volumen de monóxido de carbono en el gas de
alimentación y la extracción
de la segunda corriente rica en hidrógeno reduce una cantidad de metano requerida para lavar el gas de alimentación.
de la segunda corriente rica en hidrógeno reduce una cantidad de metano requerida para lavar el gas de alimentación.
Para una mayor comprensión de la naturaleza y
los objetos de la presente invención, debe hacerse referencia a la
siguiente descripción detallada, en relación con los dibujos que se
acompañan, en los cuales a los elementos son dados los mismos
números de referencia ó análogos y donde:
La Fig. 1 es una ilustración de una realización
de un aparato de la presente invención.
La Fig. 2 es una ilustración de una realización
alternativa de un aparato de la presente invención.
La Fig. 3 es una ilustración de una realización
alternativa de un aparato de la presente invención.
La Fig. 4 es una ilustración de una realización
alternativa de un aparato de la presente invención.
La Fig. 5 es una ilustración de una realización
alternativa de un aparato de la presente invención.
Con referencia ahora a la Fig. 1, una
ilustración de una realización de un aparato de la presente
invención, un proceso de caja fría común usando un lavado con
metano es divulgado. El proceso proporciona la producción un gas
rico en monóxido de carbono y/o la producción de un gas rico en
hidrógeno. Una realización de un proceso de caja fría de la
presente invención utiliza una columna de lavado con metano 2, una
columna flash 5 y una columna de destilación 11, a veces denominada
columna agotadora o de agotamiento 11.
Una corriente de gas de alimentación 1 para las
realizaciones de la presente invención comprende, en general, una
corriente que contiene al menos monóxido de carbono e hidrógeno, tal
como gas de síntesis. El gas de alimentación es enfriado, secado y
el dióxido de carbono (CO_{2}) es retirado por cualquier método
común en el arte y el gas de alimentación 1 se pasa a través del
intercambiador de calor 17 después de la eliminación del dióxido de
carbono y el secado. La corriente del gas de alimentación 18 se pasa
entonces a la parte inferior de la columna de lavado con metano 2
por un conducto que funciona entre 10 y 40 bar abs, típicamente
entre 15 y 35 bar abs. La columna de lavado con metano 2 contiene
40 bandejas teóricas. La corriente del gas de alimentación 1 que
aumenta en la columna 2 es llevada a un contacto
gas-líquido en un estado de contracorriente con
líquido rico en metano ("CH_{4}") de reflujo que fluye desde
arriba. Como resultado, el flujo de líquido hacia abajo es
gradualmente enriquecido en los componentes cuyos puntos de
ebullición son más altos que el del hidrógeno para convertirse en
un líquido rico en monóxido de carbono. De la misma manera, el vapor
que se eleva hacia arriba es gradualmente enriquecido en hidrógeno
para convertirse en un gas rico en hidrógeno. Una primera corriente
rica en hidrógeno 3 es extraída en la parte superior de la columna 2
por un conducto. La primera corriente de hidrógeno 3 puede ser
extraída como producto, calentada a través del intercambiador de
calor 17 antes de la extracción de un producto, usada
posteriormente en el(los) proceso(s),
expandida y usada para recuperar la energía y/o para cualquier otro propósito común en el arte.
expandida y usada para recuperar la energía y/o para cualquier otro propósito común en el arte.
Al menos una segunda corriente rica en hidrógeno
gaseoso 20 es extraída de al menos una porción intermedia superior
de la columna 2 por un conducto en un punto 10 bandejas teóricas por
debajo de la parte superior de la columna 2. La al menos una segunda
corriente rica en hidrógeno gaseoso 20 contiene al menos 90% en
moles de hidrógeno, preferiblemente al menos 95% en moles de
hidrógeno, aún más preferiblemente al menos 95% en moles de
hidrógeno. La extracción de al menos una segunda corriente rica en
hidrógeno reduce la cantidad de metano requerida en la columna de
lavado. Además, una extracción intermedia aumentará la recuperación
de monóxido de carbono disminuyendo la cantidad de metano requerida
para lavar la corriente del gas de alimentación 1, que en
consecuencia, permite una mayor presión en la columna flash 5.
Además, la reducción en la cantidad de metano requerida para el
lavado permite columnas de menor tamaño para un determinado volumen
de gas de alimentación, con el consiguiente ahorro en gastos de
capital y consumo de energía por el proceso. En varias
realizaciones, los resultados experimentales han demostrado una
reducción del consumo total de energía en alrededor de 10% a
alrededor de 40%. Sin embargo, otros ahorros de energía se pueden
lograr. La segunda corriente de hidrógeno 20 puede ser extraída
como un producto, calentada a través del intercambiador de calor 17
antes de la extracción como un producto, mezclada con el metano
líquido para disminuir la temperatura de vaporización del metano,
usada posteriormente en el proceso y/o para cualquier otro propósito
común en el arte. En la Fig. 1, toda la segunda corriente de
hidrógeno 20 es calentada en el intercambiador de calor 17 y luego
expandida en la turbina de expansión 16, antes de ser calentada en
el intercambiador de calor. En otras realizaciones, una porción de
la segunda corriente de hidrógeno 20 puede ser expandida en el
expansor 16 para proporcionar refrigeración. La corriente expandida
20 puede entonces ser recogida como una corriente de hidrógeno
expandida. En varias realizaciones, la expansión de la corriente 20
puede ser usado para sustituir y/o suplementar una expansión de
monóxido de carbono/nitrógeno, conservando de esta manera una
porción mayor del monóxido de carbono para su recogida como un
producto. Otras realizaciones utilizan otros retiros de corrientes
de hidrógeno de tal manera que un múltiple número de retiros pueden
ser realizados. Por otra parte, el al menos una retiro no se limita
necesariamente a una porción superior de la columna y puede
realizarse en cualquier otro lugar de la columna 2.
Varias realizaciones de la presente invención
pueden ser utilizadas para eliminar contenidos y/o porcentajes
variables del total de hidrógeno en el gas de síntesis a través de
la corriente 20. En una realización, 15% a 50% del total de
hidrógeno en el gas de síntesis 1 es eliminado a través de la
corriente 20. En una realización alternativa, alrededor del 26% del
total de hidrógeno en el gas de síntesis 1 es eliminado a través de
la corriente 20.
Una segunda corriente rica en monóxido de
carbono 4, que también por lo general contiene metano, es retirada
desde la parte inferior de la columna 2 por un conducto. En varias
realizaciones la corriente 4 es al menos parcialmente líquida. La
corriente 4 puede ser expandida a través de una válvula de 9 antes
de la introducción a una columna flash 5. En la columna flash 5,
una porción del hidrógeno remanente en la corriente 4 es retirada
como una tercera corriente rica en hidrógeno 6 por un conducto. La
corriente 6 puede ser recogida como un producto o usada para
cualquier otro fin, como fue declarado aquí.
Una porción de líquido en la columna flash 5 es
retirada como corriente 7 e introducida a una columna de destilación
11 que opera entre 1.5 y 3 bar abs. por un conducto. En varias
realizaciones, la corriente 7 es expandida a través de una válvula
8 antes de ser alimentada a la columna 11. La columna 11 funciona
entre 8 y 10 bar abs. Una tercera corriente de monóxido de carbono
14 es extraída de una porción superior de la columna 11 por un
conducto y el metano, por lo general al menos parcialmente metano
líquido, es retirado de una parte inferior de la columna 11 por un
conducto y reciclado de nuevo a la columna 2, a través del conducto
15 después del bombeo en la bomba 10. En varias realizaciones de la
presente invención, el volumen de monóxido de carbono extraído en
la tercera corriente de monóxido de carbono es de alrededor de 92% a
alrededor de 99% en volumen de monóxido de carbono en el gas de
alimentación.
El proceso utiliza un ciclo de refrigeración de
monóxido de carbono en el cual el gas rico en monóxido de carbono
14 de la parte superior de la columna de destilación 11 es calentado
en el intercambiador de calor 17, comprimido en un compresor del
ciclo y enviado de nuevo al intercambiador de calor. Parte del gas
comprimido en el compresor hasta una presión intermedia es
eliminado como el gas producto y el resto es comprimido
adicionalmente. Parte del gas es enfriado hasta una temperatura
intermedia, expandido en una turbina y reciclado en el compresor.
El resto del gas sigue siendo enfriado en el intercambiador de calor
17, y es usado para calentar los evaporadores de la parte inferior
de la columna flash 5 y la columna de destilación 11. El gas al
menos parcialmente condensado por el enfriamiento en los
evaporadores de la parte inferior se envía al condensador de la
parte superior de la columna de destilación 11 donde se evapora y
vuelve a unirse al ciclo de refrigeración.
Las realizaciones de todas las figuras usan el
mismo ciclo de refrigeración que no será descrito en cada caso.
Con referencia ahora a la Fig. 2, una
ilustración de una realización alternativa de un proceso y un
aparato de la presente invención, al menos una corriente rica en
hidrógeno intermedia 31 es extraída de al menos una porción
intermedia de la columna 2 y recogida como un producto. La corriente
rica en hidrógeno intermedia 31 es gaseosa y contiene al menos 90%
en moles de hidrógeno, preferiblemente al menos 95% en moles de
hidrógeno, aún más preferiblemente al menos 95% en moles de
hidrógeno. El producto recogido puede ser calentado en un
intercambiador de calor o recogido de la columna, como fue antes
mencionado.
En general, un gas de alimentación 18 es
alimentado a la columna de lavado 2 donde la separación se produce
a través de la rectificación como fue descrito hasta ahora donde al
menos una primera corriente rica en hidrógeno 3 podrá ser retirada
y al menos una segunda corriente de hidrógeno gaseoso 31 podrá ser
retirada. La primera corriente 3 es por lo general retirada en un
área alrededor de una porción superior de la columna 2 y la segunda
corriente 31 es retirada alrededor de un área intermedia entre la
alimentación 18 y la primera corriente 3.
Ahora con referencia a la Fig. 3, una
ilustración de una realización alternativa de un proceso y un
aparato de la presente invención, una corriente rica en hidrógeno
intermedia 70 es extraída de al menos una porción intermedia
inferior de la columna 62 y recogida como un producto y una
corriente rica en hidrógeno intermedia 71 es extraída de al menos
otra porción intermedia de la columna 62. La corriente rica en
hidrógeno 70 es gaseosa y contiene al menos 90% en moles de
hidrógeno, preferiblemente al menos 95% en moles de hidrógeno, aún
más preferiblemente al menos 95% en moles de hidrógeno. Sin embargo,
varias otras realizaciones usan números variables de retiros
intermedios entre la alimentación y la primera retirada del producto
de hidrógeno.
La Fig. 4 y 5 muestran elementos y corrientes ya
descritos en las anteriores figuras los cuales no serán descritos
en estas figuras, salvo cuando existan diferencias.
Ahora con referencia a la Fig. 4, una
ilustración de una realización alternativa de un aparato de la
presente invención, el mejoramiento en la recuperación de monóxido
de carbono y la separación del hidrógeno se puede lograr inyectando
una corriente de metano regenerada 75 la cual es eliminada de la
parte inferior de la columna de destilación 65, bombeada en 67 y
enviada por parte a una región intermedia de la columna flash para
limpiar adicionalmente el monóxido de carbono que ha quedado en el
hidrógeno liberado durante la separación en la columna flash 64. El
metano regenerado puede ser inyectado en cualquier locación de la
columna flash 64 encima de la alimentación proveniente de la
columna de lavado 62. En varias realizaciones, una trampa de
enfriamiento 77 está por debajo de un punto de alimentación para el
metano regenerado. Sin embargo, tales otras y más realizaciones
pueden utilizar diferentes arreglos y/o fuentes de metano para
ayudar adicionalmente en la eliminación del hidrógeno en la
columna
flash 64.
flash 64.
Con referencia ahora a la Fig. 5, una
ilustración de una realización alternativa de un aparato de la
presente invención, una forma alternativa de aumentar la producción
de monóxido de carbono es ilustrada. En la corriente 82, en varias
realizaciones, un líquido, es retirado de la columna 62 desde una
porción inferior y alimentado a la columna flash 64. En varias
realizaciones, la mezcla retirada puede ser reducida en presión,
según sea necesario, y como es común en el arte. Una corriente de
crudo condensada 83, típicamente al menos parcialmente un líquido,
es retirada de la columna 62 y alimentada a la columna 64. En varias
realizaciones, la corriente 83 pueden ser al menos parcialmente
vaporizada en un intercambiador de calor 63. En varias
realizaciones, un evaporador 76 es usado para proporcionar un vapor
para ayudar en la separación del hidrógeno y el monóxido de carbono
en la columna 64. Además, en varias realizaciones, una corriente
rica en metano 81 para la limpieza puede ser retirada de la columna
62 y alimentada a una porción superior de la columna 64 para
proporcionar un líquido de lavado a la porción superior de la
columna 64 para ayudar adicionalmente en la reducción de las
pérdidas de monóxido de carbono en el hidrógeno retirado de la
columna 64. La eliminación de una corriente de metano de la columna
62 permite un mayor reflujo en la columna flash y/o columna de
destilación para ayudar adicionalmente en la recuperación del
monóxido de carbono.
En otras realizaciones se podrá retirar una sola
corriente de una columna de lavado y, a continuación, dividir la
corriente retirada antes de la inyección de la corriente retirada en
otra columna. Por ejemplo, en una realización una corriente es
retirada de la columna de lavado y dividida en una primera y un
segunda sub-corrientes. La primera
sub-corriente es sub-enfriada y es
inyectada en la columna flash y la segunda
sub-corriente es vaporizada e inyectada en la
columna flash en una locación por debajo de la inyección de la
primera sub-corriente. Otras realizaciones retiran
una corriente de la columna flash y dividen la corriente en una
primera y una segunda sub-corrientes. En esta
realización, la primera sub-corriente es
sub-enfriada y es inyectada en la columna de
destilación y la segunda sub-corriente es vaporizada
e inyectada en la columna de destilación en una locación por debajo
de la inyección de la primera
sub-corriente.
sub-corriente.
La presente invención también está dirigida a
los métodos y procesos para mejorar la producción de hidrógeno y
monóxido de carbono, a partir del gas de síntesis. En general, el
método comprende los pasos de pasar un gas de alimentación, tal
como un gas de síntesis, a un sistema de caja fría que comprende una
columna de lavado, una columna flash, y una columna de destilación;
y retirar al menos una segunda corriente rica en hidrógeno de una
porción intermedia de la columna de lavado. Realizaciones
adicionales de los métodos de la presente invención pueden
comprender además expandir una porción de la segunda corriente rica
en hidrógeno retirada para proporcionar refrigeración para el
proceso, otro proceso o para otra recuperación de energía. Otras
realizaciones podrán incluir otros usos para la segunda corriente
rica en hidrógeno retirada y/o otros procesos dentro del sistema de
caja fría. Además, otras realizaciones utilizan al menos un líquido
y/o vapor rico en metano retirado de una columna de lavado para
proporcionar reflujo y/o ayuda en la separación de hidrógeno en la
columna flash.
En una realización adicional, la presente
invención es un proceso para mejorar la separación de un gas de
alimentación compuesto de al menos monóxido de carbono e hidrógeno
donde la mezcla es lavada con metano líquido para separar, al menos
parcialmente, una primera corriente rica en monóxido de carbono y
una primera corriente rica en hidrógeno, la primera corriente rica
en monóxido de carbono es separada en al menos una segunda corriente
rica en monóxido de carbono, la segunda corriente rica en monóxido
de carbono es separada adicionalmente en un tercera corriente
producto rica en monóxido de carbono donde la mejora comprende el
paso de:
retirar al menos una segunda corriente rica en
hidrógeno de la columna de lavado en una locación intermedia de la
primera corriente de hidrógeno y la corriente de monóxido de
carbono.
Ejemplo
Una caja fría clásica de lavado con metano fue
establecida utilizando una presión de 27 bar absoluta que resulta
en una recuperación de H_{2} de 5.444 Nm^{3}/h a partir del gas
de síntesis de alimentación con una cantidad de H_{2} de 5540
Nm^{3}/h. El lavado con CH_{4} requerido fue de 3.400 Nm^{3}/h
hasta alcanzar menos de 5 ppm de CO en el H_{2} purificado. El
consumo de energía del ciclo fue de 640 kW.
Utilizando estas mismas condiciones, una
extracción intermedia de gas enriquecido con H_{2} a 1450
Nm^{3}/h de H_{2} permitió una producto de H_{2} de 4039
Nm^{3}/h con menos de 5 ppm de CO a ser extraídos.
La extracción intermedia puede servir como un
producto o ser retirada a la atmósfera o quemada. La extracción
intermedia de H_{2} reduce la cantidad de metano requerido para
lavar el gas de síntesis en la columna de lavado. Como consecuencia
la alimentación de la columna flash y la columna de destilación de
CO/CH_{4} se reduce lo que conlleva a ahorros en el consumo de
energía y ahorros de inversión. El reciclado del lavado con metano
se reduce a 1900 Nm^{3}/h, el consumo de energía se reduce a 490
kW. La presión de la columna flash es aumentada de 8 a 9.7 bars abs
incrementándose de esta manera la recuperación del CO de 95.39% a
95.86%.
La cantidad de CO perdido en la retirada
intermedia, es intrascendente cuando es comparado con la mejora de
la recuperación de CO en la columna flash. La disminución del
reciclado del lavado con CH_{4} permite que una porción inferior
de la columna flash sea más rica en CO. Por lo tanto, se puede hacer
funcionar a una mayor presión para una determinada presión de
reciclado de CO, permitiendo de esta manera una menor pérdida de CO
en la parte superior de la columna flash e incrementar la
recuperación de CO.
La disminución del flujo del lavado con CH_{4}
también aumenta la recuperación de H_{2}, es decir, una
extracción de 1.450 Nm^{3}/h de la porción intermedia aún permitió
la recuperación de 4039 Nm^{3}/h en una porción superior, ya que
menos lavado con CH_{4} significa menos pérdida de H_{2} en el
CH_{4}.
Además, una expansión de la retirada de H_{2}
de la porción intermedia produjo un ahorro adicional de 140 kW/h
por la sustitución de una expansión de CO/N_{2} tradicional.
Claims (12)
1. Un proceso para mejorar la separación de un
gas de alimentación (1) compuesto de al menos monóxido de carbono e
hidrógeno donde el gas de alimentación es lavado con metano líquido
para separar, al menos parcialmente, una primera corriente rica en
monóxido de carbono (4, 83) y una primera corriente rica en
hidrógeno (3) en una columna de lavado (2, 62), la primera corriente
rica en monóxido de carbono es además separada en una segunda
corriente rica en monóxido de carbono (4), y la segunda corriente
rica en monóxido de carbono es separada en una tercera corriente
rica en monóxido de carbono (14, 69) caracterizado porque
comprende el paso de:
- retirar al menos una segunda corriente rica en
hidrógeno (20, 31, 70, 71) de la columna de lavado en una locación
intermedia de la primera corriente de hidrógeno y la primera
corriente de monóxido de carbono.
2. El proceso de la Reivindicación 1 que
comprende además el paso de retirar al menos una corriente rica en
metano (81, 82) de la columna de lavado (62) en una locación
intermedia de la corriente de hidrógeno y la corriente de monóxido
de carbono.
3. El proceso de la Reivindicación 2 donde al
menos una porción de la corriente rica en metano (81, 82) es
alimentada a una columna flash asociada al proceso.
4. El proceso de cualquier reivindicación
precedente donde el gas de alimentación (1) se compone
principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno.
5. El proceso de cualquier reivindicación
precedente donde la al menos una corriente rica en hidrógeno (20,
31, 70, 71) es expandida para proporcionar la refrigeración.
6. El proceso de la reivindicación 5 donde al
menos una segunda corriente rica en hidrógeno (20, 31, 70, 71) es
expandida para recuperar energía.
7. El proceso de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la segunda corriente rica en
hidrógeno es de alrededor de 15% al 50% del flujo de hidrógeno
total contendido en el gas de síntesis y/o contiene al menos el 90%
en moles de hidrógeno, preferiblemente al menos el 95% en moles de
hidrógeno y/o es retirada en forma gaseosa.
8. El proceso de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde la primera corriente rica en
hidrógeno es retirada alrededor de una porción superior de la
columna de lavado (2, 62).
9. El proceso de la Reivindicación 8 donde la
primera corriente rica en hidrógeno es retirada con un contenido de
monóxido de carbono de menos de 1 ppm.
10. El proceso de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes donde una tercera corriente rica en
monóxido de carbono es de alrededor de 92% a alrededor de 99% en
volumen de monóxido de carbono en el gas de alimentación.
11. Un aparato para la separación del gas de
monóxido de carbono y el hidrógeno a partir de una mezcla gaseosa
que comprende:
- una columna de lavado con metano (2, 62);
- una columna flash de hidrógeno (5);
- una columna de destilación de monóxido de
carbono/metano (11);
- al menos un medio de conducción (1) para
alimentar un gas de alimentación que comprende al menos monóxido de
carbono e hidrógeno a la columna de lavado;
- al menos un medio de conducción (4) para
alimentar una primera corriente rica en monóxido de carbono desde
la columna de lavado a al menos una locación alrededor de la columna
flash;
- al menos un medio de conducción (7) para
alimentar una segunda corriente rica en monóxido de carbono desde
la columna flash a la columna de agotamiento; y,
- al menos un medio de conducción provisto en un
punto intermedio de la columna de lavado (2) para retirar una
segunda corriente de hidrógeno (20, 31, 70, 71).
12. El aparato de la Reivindicación 11 que
comprende además al menos un segundo medio de conducción para
retirar al menos una corriente enriquecida con metano (81, 82) de
la columna de lavado (62) e inyectar la al menos una corriente
enriquecida con metano en la columna flash (64).
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Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6726747B2 (en) * | 2001-03-21 | 2004-04-27 | American Air Liquide | Methods and apparatuses for treatment of syngas and related gases |
| FR2838424B1 (fr) | 2002-04-15 | 2004-05-28 | Air Liquide | Procede et installation de separation d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone |
| EP1479990A1 (en) * | 2003-05-19 | 2004-11-24 | L'Air Liquide Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et Exploitation des Procédés Georges Claude | Process and installation for providing a fluid mixture containing at least 10% carbon monoxide |
| PT1479989E (pt) * | 2003-05-19 | 2011-07-08 | Air Liquide | Processo e instalação para o fornecimento de monóxido de carbono gasoso e/ou uma mistura contendo monóxido de carbono |
| US7617701B2 (en) | 2004-04-07 | 2009-11-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and installation for providing a fluid mixture containing at least 10% carbon monoxide |
| FR2881063B1 (fr) | 2005-01-25 | 2007-04-20 | Air Liquide | Procede et installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogenique |
| FR2916523B1 (fr) * | 2007-05-21 | 2014-12-12 | Air Liquide | Capacite de stockage, appareil et procede de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene par separation cryogenique integrant une telle capacite. |
| US20080305030A1 (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mckeigue Kevin | Integrated processes for generating carbon monoxide for carbon nanomaterial production |
| US20080305028A1 (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Mckeigue Kevin | Integrated processes for generating carbon monoxide for carbon nanomaterial production |
| EP2562502A1 (en) | 2011-06-24 | 2013-02-27 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and installation for supplying gaseous carbon monoxide by cryogenic distillation |
| US8906141B2 (en) * | 2012-08-09 | 2014-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Carbon dioxide recovery apparatus and method |
| FR3052159B1 (fr) * | 2016-06-06 | 2018-05-18 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede et installation pour la production combinee d'un melange d'hydrogene et d'azote ainsi que de monoxyde de carbone par distillation et lavage cryogeniques |
| FR3057056B1 (fr) * | 2016-10-03 | 2020-01-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede et appareil de recuperation d’argon dans une unite de separation d’un gaz de purge de synthese d’ammoniac |
| FR3097951B1 (fr) * | 2019-06-26 | 2022-05-13 | Air Liquide | Procede et appareil de separation cryogenique d’un gaz de synthese pour la production de ch4 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1579553A (en) | 1976-06-04 | 1980-11-19 | Union Carbide Corp | Process for separation of a feed gas mixture containing hydrogen carbon monoxide and methane |
| US4102659A (en) * | 1976-06-04 | 1978-07-25 | Union Carbide Corporation | Separation of H2, CO, and CH4 synthesis gas with methane wash |
| DE2912761A1 (de) * | 1979-03-30 | 1980-10-09 | Linde Ag | Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches |
| US4338107A (en) * | 1980-10-30 | 1982-07-06 | Union Carbide Corporation | Wash system gas separation |
| US4596588A (en) * | 1985-04-12 | 1986-06-24 | Gulsby Engineering Inc. | Selected methods of reflux-hydrocarbon gas separation process |
| DE3739724A1 (de) * | 1987-11-24 | 1989-06-08 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines gasgemisches |
| US4805414A (en) * | 1987-12-15 | 1989-02-21 | Union Carbide Corporation | Process to recover hydrogen-free higher boiling synthesis gas component |
| FR2664263B1 (fr) * | 1990-07-04 | 1992-09-18 | Air Liquide | Procede et installation de production simultanee de methane et monoxyde de carbone. |
| FR2681131A1 (fr) * | 1991-09-11 | 1993-03-12 | Air Liquide | Procede et installation de production de monoxyde de carbone et d'hydrogene. |
| DE4210637A1 (de) * | 1992-03-31 | 1993-10-07 | Linde Ag | Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff und hochreinem Kohlenmonoxid |
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