WO2008099124A2 - Procédé et appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux - Google Patents

Procédé et appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux Download PDF

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    • F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for producing carbon monoxide by cryogenic distillation.
  • known methods for producing hydrogen and / or carbon monoxide by cryogenic distillation it is common to use a denitrogenation column to obtain very low nitrogen products from a mixture to be separated contaminated with carbon dioxide. 'nitrogen.
  • nitrogen is injected upstream of the denitrogenation column, preferably in the circuit followed by the CO (synthesis gas or cycle), preferably at low pressure, thus making it possible to operate the denitrogenation column.
  • the nitrogen-rich fluid is injected into a flow supplying the denitrogenation column or the nitrogen-rich fluid is injected directly into the denitrogenation column;
  • the nitrogen-rich fluid is injected at a temperature above -170 ° C., optionally above 0 ° C.
  • the nitrogen-rich fluid is a liquid or a gas
  • the nitrogen-rich fluid is sent from an external source other than the source from which the mixture originates upstream of the denitrogenation column;
  • the column system makes it possible to carry out a partial condensation or a methane washing upstream of the denitrogenation column.
  • a facility for producing carbon monoxide by cryogenic distillation comprising a system of distillation columns, means for supplying the column system with a mixture comprising at least hydrogen and carbon monoxide as main components and at least part of the nitrogen time, the column system comprising a denitrogenation column for producing a nitrogen-enriched flow rate and a nitrogen-free flow rate and means for withdrawing from the column system a carbon monoxide enriched stream for use as a product and means for delivering a nitrogen-rich fluid from an outside source, other than the source from which the mixture originates, upstream of the denitrogenation column or up to the denitrogenation column, characterized in that it comprises means for measuring
  • the nitrogen content of the mixture a fluid whose mixture is derived or a fluid (9) supplying the denitrogenation column or ii) the purge flow of a condenser (23) of the denitrogenation column; or fluid supplying the denitrogenation column or iii) the opening of an expansion valve (31) of the purge of a condenser of the denitrogenation column and control means capable of delivering the nitrogen-rich fluid (17) from an external source, other than the source from which the mixture originates, upstream of the denitrogenation column and / or the denitrogenation column depending on the measured content or the measured flow rate or the measured opening.
  • the means for bringing a nitrogen-rich fluid from an external source are connected to an inlet of the denitrogenation column;
  • the plant comprises means for measuring the nitrogen-enriched flow rate and control means capable of sending the nitrogen-rich fluid from an external source other than the source from which the mixture comes from upstream of the column of nitrogen. deazotation if the measured flow is below a given threshold;
  • the column system comprises means for carrying out a partial condensation or a methane washing upstream of the denitrogenation column.
  • the apparatus comprises at least two distillation columns, one column CO / CH 4 5 and a denitrogenation column 11.
  • the apparatus may be part of an installation with a methane wash step or a partial condensation step upstream of the CO / CH 4 column.
  • the denitrogenation column may also be upstream of the CO / CH 4 column.
  • the CO / CH4 column is fed with two flow rates 1, 3 at different levels and produces a liquid rich in methane 7 and a fluid 9 rich in carbon monoxide 9 but containing nitrogen at least from time to time.
  • the fluid 9 is sent to the denitrogenation column 11 in the upper part of the column.
  • the tank liquid 13 is sent to a top condenser 23 of the denitrogenation column 11 in order to condense the nitrogen 25.
  • a purge flow 27 is withdrawn from the condenser 23, sent to a heat exchanger 29 where it vaporizes and The pressure of the denitrogenation column 11 is maintained by means of the purge flow 27. If the nitrogen content of the flow rate 9 and / or the flow rate 9 itself and / or the purge flow 27 drops below a given threshold, a liquid or gaseous nitrogen flow 17 is sent to the top of the column. denitrogenation, until the nitrogen content of the flow rate 9 becomes acceptable. Additionally or alternatively, it is possible to measure the nitrogen content of the mixture, of a fluid from which the mixture is derived (for example natural gas), and to trigger the sending of nitrogen if this content is below a given threshold. .
  • Another alternative is to trigger the sending of nitrogen if the opening of the expansion valve 31 of the purge of a condenser of the denitrogenation column reduces below a given threshold.

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Abstract

Dans un procédé de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique u

Description

Procédé et appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique. Dans les procédés connus de production d'hydrogène et/ou de monoxyde de carbone par distillation cryogénique, il est fréquent d'utiliser une colonne de déazotation pour obtenir des produits très pauvres en azote à partir d'un mélange à séparer contaminé avec de l'azote.
Il peut se produire cependant que la charge d'azote dans le mélange à séparer soit extrêmement réduite, voire nulle par moment, alors que l'unité a été conçue avec une colonne de déazotation. Ce sera ainsi le cas avec un mélange à séparer produit par un SMR alimenté temporairement avec du naphtha. La régulation de pression de la colonne de déazotation se faisant par le contrôle de la purge azote, la pression de cette colonne ne pourra plus être maintenue constante. Cette pression contrôlant celle de la colonne CO/CH4, généralement en amont de la colonne de déazotation, l'opération de l'unité sera très dégradée par les probables fluctuations.
Selon l'invention pour résoudre le problème du manque d'azote dans le gaz d'alimentation, on injecte de l'azote en amont de la colonne de déazotation, de préférence dans le circuit suivi par le CO (du gaz de synthèse ou du cycle), à basse pression préférentiellement, permettant ainsi de faire fonctionner la colonne de déazotation.
Selon un objet de l'invention il est prévu un procédé de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps l'azote dans lequel on sépare le mélange dans un système de colonnes comprenant une colonne de déazotation pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et on soutire du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisé en ce que si la teneur en azote du mélange tombe en dessous d'un seuil donné, on envoie un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de ou dans la colonne de déazotation.
Selon d'autres objets facultatifs : - on injecte le fluide riche en azote dans un débit alimentant la colonne de déazotation ou on injecte le fluide riche en azote directement dans la colonne de déazotation ;
- le fluide riche en azote est injecté à une température au-dessus de - 1700C, éventuellement au-dessus de 00C ; -le fluide riche en azote est un liquide ou un gaz
- si le débit enrichi en azote est réduit en dessous d'un débit donné, on envoie le fluide riche en azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation ;
- le système de colonne permet de réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation.
Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique comprenant un système de colonnes de distillation, des moyens pour alimenter le système de colonnes par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps de l'azote, le système de colonnes comprenant une colonne de déazotation pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et des moyens pour soutirer du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit et des moyens pour amener un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation ou jusqu'à la colonne de déazotation, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour mesurer
i) la teneur en azote du mélange, d'un fluide dont le mélange est dérivé ou d'un fluide (9) alimentant la colonne de déazotation ou ii) le débit de purge d'un condenseur (23) de la colonne de déazotation ou du fluide alimentant la colonne de déazotation ou iii) l'ouverture d'une vanne de détente (31) de la purge d'un condenseur de la colonne de déazotation et des moyens de commande capables d'envoyer le fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation et/ou à la colonne de déazotation en fonction de la teneur mesurée ou le débit mesuré ou l'ouverture mesurée.
Selon un autre objet de l'invention, dans l'installation :
- les moyens pour amener un fluide riche en azote provenant d'une source extérieure sont reliés à une entrée de la colonne de déazotation ;
- l'installation comprend des moyens pour mesurer le débit enrichi en azote et des moyens de commande capables d'envoyer le fluide riche en azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation si le débit mesuré est inférieur à un seuil donné ;
- le système de colonne comprend des moyens pour réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation.
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui illustre un appareil de production de monoxyde de carbone selon l'invention.
L'appareil comprend au moins deux colonnes de distillation, dont une colonne CO/CH4 5 et une colonne de déazotation 11.
L'appareil peut faire partie d'une installation avec une étape de lavage au méthane ou une étape de condensation partielle en amont de la colonne CO/CH4. La colonne de déazotation peut également se trouver en amont de la colonne CO/CH4. La colonne CO/CH4 est alimentée par deux débits 1 , 3 à des niveaux différents et produit un liquide riche en méthane 7 et un fluide 9 riche en monoxyde de carbone 9 mais contenant de l'azote au moins de temps en temps. Le fluide 9 est envoyé à la colonne de déazotation 11 en partie supérieure de la colonne. Le liquide de cuve 13 est envoyé à un condenseur de tête 23 de la colonne de déazotation 11 afin de condenser l'azote 25. Un débit de purge 27 est soutiré du condenseur 23, envoyé à un échangeur de chaleur 29 où il se vaporise et détendu dans une vanne 31. La pression de la colonne de déazotation 11 est maintenue au moyen du débit de purge 27. Si la teneur en azote du débit 9 et/ou le débit 9 lui-même et/ou le débit 27 de purge baisse en dessous d'un seuil donné, on envoie un débit d'azote liquide ou gazeux 17 en tête de la colonne de déazotation, jusqu'à ce que la teneur en azote du débit 9 devienne acceptable. Additionnellement ou alternativement, on peut mesurer la teneur en azote du mélange, d'un fluide dont le mélange est dérivé (par exemple du gaz naturel), et déclencher l'envoi d'azote si cette teneur est en dessous d'un seuil donné.
Sinon on peut mesurer le débit du fluide 9 alimentant la colonne de déazotation 11 et déclencher l'envoi d'azote si cette teneur est en dessous d'un seuil donné.
Une autre alternative est de déclencher l'envoi d'azote si l'ouverture de la vanne de détente 31 de la purge d'un condenseur de la colonne de déazotation réduit en dessous d'un seuil donné.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique utilisant un système de colonnes de distillation alimenté par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps de l'azote dans lequel on sépare le mélange dans un système de colonnes comprenant une colonne de déazotation (11 ) pour produire un débit enrichi en azote et un débit (13) dépourvu en azote et on soutire du système de colonnes un débit (13) enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit caractérisé en ce que si la teneur en azote du mélange tombe en dessous d'un seuil donné, on envoie un fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de et/ou dans la colonne de déazotation.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on injecte le fluide riche en azote dans un débit alimentant la colonne de déazotation (11 ) ou on injecte le fluide riche en azote directement dans la colonne de déazotation.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel le fluide riche en azote (17) est injecté à une température au-dessus de -1700C, éventuellement au-dessus de 00C.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel si le débit enrichi en azote (27) est réduit en dessous d'un débit donné, on envoie de l'azote provenant d'une source extérieure autre que la source d'où provient le mélange en amont de la colonne de déazotation.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le système de colonnes permet de réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation.
6. Installation de production de monoxyde de carbone par distillation cryogénique comprenant un système de colonnes de distillation, des moyens pour alimenter le système de colonnes par un mélange comprenant au moins de l'hydrogène et du monoxyde de carbone comme composants principaux et au moins une partie du temps de l'azote, le système de colonnes comprenant une colonne de déazotation (11 ) pour produire un débit enrichi en azote et un débit dépourvu en azote et des moyens pour soutirer du système de colonnes un débit enrichi en monoxyde de carbone pour servir de produit et des moyens pour amener un fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation ou jusqu'à la colonne de déazotation, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour mesurer i) la teneur en azote du mélange, d'un fluide dont le mélange est dérivé ou d'un fluide (9) alimentant la colonne de déazotation ou ii) le débit de purge d'un condenseur (23) de la colonne de déazotation ou du fluide alimentant la colonne de déazotation ou iii) l'ouverture d'une vanne de détente (31 ) de la purge d'un condenseur de la colonne de déazotation et des moyens de commande capables d'envoyer le fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure, autre que la source d'où provient le mélange, en amont de la colonne de déazotation et/ou à la colonne de déazotation en fonction de la teneur mesurée ou le débit mesuré ou l'ouverture mesurée.
7. Installation selon la revendication 6 dans laquelle les moyens pour amener le fluide riche en azote (17) provenant d'une source extérieure sont reliés à une entrée de la colonne de déazotation (11 ).
8. Installation selon l'une des revendications 6 ou 7 dans laquelle le système de colonne comprend des moyens pour réaliser une condensation partielle ou un lavage au méthane en amont de la colonne de déazotation.
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