WO2014012629A2 - Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes - Google Patents

Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes Download PDF

Info

Publication number
WO2014012629A2
WO2014012629A2 PCT/EP2013/001972 EP2013001972W WO2014012629A2 WO 2014012629 A2 WO2014012629 A2 WO 2014012629A2 EP 2013001972 W EP2013001972 W EP 2013001972W WO 2014012629 A2 WO2014012629 A2 WO 2014012629A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stream
gas
feed stream
separator
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/001972
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014012629A3 (de
Inventor
Thomas Trott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to CN201380038099.8A priority Critical patent/CN104956171A/zh
Priority to RU2015105188A priority patent/RU2015105188A/ru
Priority to EP13734667.2A priority patent/EP2906502A2/de
Publication of WO2014012629A2 publication Critical patent/WO2014012629A2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Publication of WO2014012629A3 publication Critical patent/WO2014012629A3/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/506—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification at low temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0223—H2/CO mixtures, i.e. synthesis gas; Water gas or shifted synthesis gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0252—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0261—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C01B2203/147—Three or more purification steps in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F25J2205/66—Regenerating the adsorption vessel, e.g. kind of reactivation gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/02—Multiple feed streams, e.g. originating from different sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/02—Separating impurities in general from the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/32—Compression of the product stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/24—Quasi-closed internal or closed external carbon monoxide refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/02—Control in general, load changes, different modes ("runs"), measurements

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for generating an H 2 product stream and a CO product stream from one or more
  • Feedstreams comprising H 2 and CO (eg synthesis gas,
  • Rohkohlenmonoxid In such processes is usually a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2 and in particular also inert gases (N 2 and Ar), from a synthesis gas, which usually has H 2 , CO, CH 4 , C0 2
  • Discharge unit eg partial oxidation
  • purified C0 2 / H 2 0- removal
  • decomposed into its components, preferably in a CO product stream, a H 2 product stream, a flash gas and in particular a tail gas.
  • Such a decomposition is preferably carried out by rectification in a cryogenic
  • Separating device which may be arranged for example in a so-called cold box, which isolates the components of the separator to the outside, so that any cold losses or heat inputs are minimized.
  • the separation of the synthesis gas in the separator in its individual components is preferably carried out at high operating pressures and low H 2 / CO ratio and
  • Methane content in the feed gas preferably by partial condensation.
  • the H 2 fraction (gas fraction) withdrawn from the separating device can subsequently be cleaned in a pressure swing adsorption device (DWA, PSA) in order to obtain the said H 2 product.
  • DWA, PSA pressure swing adsorption device
  • Pressure swing adsorber and the tail gas and flash gas from the cryogenic separator are usually fired to produce steam or electricity. These currents thus represent losses of CO and H 2.
  • the above-described separation of the constituents of the synthesis gas by means of partial condensation usually can not be achieved over a wide range of the H 2 / CO ratio or with significantly different feed gases, such as, for example, synthesis gas or crude carbon monoxide. be performed.
  • the CO recovery rate (yield) of the partial condensation is usually 75% to 85%.
  • a CO recovery rate in the range of 90% can be regularly achieved only when the temperature in the separator is about 70 K, which is only possible with very complex and costly insulation (cold box) and piping within the separator.
  • the present invention therefore based on the problem to provide a method of the type mentioned above, which has a comparatively high recovery rate for CO, in particular, should be made possible that feed streams with a wide range of H 2 / CO ratios to
  • Production of said products can be used.
  • the process according to the invention then comprises the steps of: feeding a feed stream (feed gas) comprising H 2 and CO into a (cryogenic) separating device, which is preferably arranged in a so-called cold box,
  • the H 2 -rich gas fraction for separating CO and possibly other undesirable components such as CH 4 , C0 2 , H 2 0 are passed through at least one adsorber of a DWA, so that said Components are adsorbed on the adsorber and correspondingly from the remaining gas fraction of the H 2 product stream is formed, wherein the adsorber for purging the adsorber or the Druckcicadsorptions adopted with a hydrogen-containing purge gas / purge gas (in particular a partial stream of the H 2 - product stream) is rinsed, which is then withdrawn from the DWA, said purge gas and the flash gas upstream of the separator in the
  • the H 2 -rich gas fraction, the flash gas, and if needed a partial stream of the CO product stream (in particular after compression) upstream of the separator into the feed stream are fed.
  • the aforementioned recirculation measures reduce the losses of CO and H 2 to the quantities contained in the tail gas of the separator. As a result, the recovery rates for CO and H 2 are significantly increased. The consumption of feed streams (synthesis gas or raw carbon monoxide) decreases accordingly.
  • the inventive method allows adjustment of the H 2 / CO ratio upstream of the separator.
  • two different feed streams eg synthesis gas and / or raw carbon monoxide
  • feed stream can be used either individually or in mixed form as feed stream. This makes it possible, in particular, to switch from a first feed stream to a second feed stream (and back) during operation of the plant, ie while the process is running while maintaining the product qualities.
  • the instantaneous H 2 / CO ratio of the feed stream is continuously (repeatedly) measured upstream of the separator and the feed stream consisting of synthesis gas, raw carbon monoxide, recycle gases (flash gas, DWA purge gas and / or crude H2 and / or product CO from Cold Box) and if necessary hydrogen (from the plant boundary or from bottles) mixed so that the current H 2 / CO ratio equalizes a predefinable setpoint or is regulated within a predefined range.
  • a raw carbon monoxide stream (eg from a preceding separation device or from another preceding process step) usually has a concentration of CO in the range from 95 mol% to 99 mol% and also hydrogen a concentration in the range of 0.1 mol% to 5mol% and correspondingly further constituents such as CH 4 (0.1 mol% - 1, 0 mol%) and inert gases (N 2 and argon: balance). Accordingly, said threshold may be such that at
  • the H 2 -rich gas fraction and the flash gas from the separator and possibly a portion of the CO-Produkstromes as described above can be recycled.
  • the feed stream is formed by a synthesis gas in which, in particular, the H 2 / CO ratio exceeds said threshold and the crude H 2 is driven to the DWA.
  • the feed stream may of course be a mixture of a synthesis gas stream and a crude carbon monoxide stream to adjust a desired H 2 / CO ratio and thus a desired H 2 / CO product ratio.
  • the DWA purge gas and the flash gas is preferably via a compressor as
  • Feed stream is supplied upstream of the separator, whereas said flash gas is returned to the feed stream only via the subsequent second section.
  • Rohkohienmonoxidstrom is used as feed stream or the H 2 / CO ratio is less than or equal to said threshold, the H 2 -rich gas fraction and the flash gas from the separator and, if necessary, a part of the CO product stream through the second section of the compressor recycled as recycle stream in the feed stream upstream of the separator.
  • Compressor be switched off to save energy, especially if the system longer than a predeterminable period of time with the said
  • the feed stream is dried before being fed into the separating device in an adsorption stage (drying unit) and freed from C0 2 .
  • a corresponding, loaded adsorber of the adsorption can be z. B. be regenerated with N 2 , z. B. if the C0 2 - and H 2 0 concentration in the feed gas only a few mol ppm.
  • the recycle stream or the recycled components of the feed stream are cooled by means of a heat exchanger downstream of the compressor (compressor aftercooler).
  • compressor aftercooler downstream of the compressor
  • Adsorption be detected a current actual temperature of the feed stream, wherein preferably in the event that this actual temperature is less than or equal to a predefinable setpoint temperature (reference temperature), the recirculation flow is at least partially past said heat exchanger, d. H. the heat exchanger is not flowed through by a partial flow of the recycle stream (bypass). In this way, the actual temperature of the feed stream can be adjusted to the given target temperature.
  • a predefinable setpoint temperature reference temperature
  • an additional hydrogen feed stream is added upstream of the separator or upstream of the adsorption for setting said ratio in the feed stream.
  • the separator are introduced into a H wherein the H 2 -rich Flash Gas 2 -Strippkolonne is withdrawn from the top of the H, whereas the CO-product stream from the bottom said column is withdrawn.
  • said CO product stream can pass through more columns to z. B. CH 4 and N 2 from the CO-rich product stream to separate.
  • said separating means is arranged for cryogenic splitting of the feed stream in a cold box or formed as such.
  • a cold box usually has a metal jacket, which on a
  • Piping the cold box and its components carries (separator).
  • the interior of the cold box or the sheet metal box is usually with a
  • Insulating material filled to reduce the heat input into the cold box.
  • Separator or the cold box has, in addition to the separators and columns for separating the feed stream one or more heat exchangers, with the aid of which the feed stream is cooled against process streams (decomposition products).
  • process streams decomposition products
  • Gas fraction and a CO-rich, H 2 -containing condensate, the separator z. B. have a separator (as in the condensation process). However, such a separation can also be realized by a methane wash column (as in the Methanskysche).
  • the plant according to the invention comprises a separation device, which is set up and provided, a feed stream having H 2 and CO (eg synthesis gas, raw carbon monoxide, a mixture thereof or a mixture of two synthesis gases), in a H 2 -rich, CO -containing gas fraction (crude H2) and a CO-rich, H 2 -containing condensate, wherein the separating device is further adapted and provided, the said condensate in a H 2 -riches Flash gas and the CO product stream (and in particular a CH 4 - and / or N 2 -rich tail gas) to separate and wherein the separating device is arranged in particular in a cold box, which may be formed as set forth above.
  • H 2 and CO eg synthesis gas, raw carbon monoxide, a mixture thereof or a mixture of two synthesis gases
  • the separating device is further adapted and provided, the said condensate in a H 2 -riches Flash gas and the CO product stream (and in particular a CH
  • a means for determining the H 2 / CO ratio of the feed stream upstream of the separating device, in particular upstream of an adsorption stage is provided. This makes it possible to switch the system back and forth between two or more modes (H 2 / CO ratios) and to mix the feed and recycle streams.
  • the plant is preferably configured to have a H 2 / CO ratio of
  • Synthesis gas is used as feed stream) the H 2 -rich gas fraction to
  • the system is preferably designed to be at an H 2 / CO ratio, which is less than or equal to the aforementioned threshold (if, for example, a Rohkohienmonoxidstrom is used as feed stream), the flash gas and possibly a portion of the CO product stream and the said H2 -rich gas fraction upstream of the separator or upstream of an adsorption step (see above) in the feed line (ie in the feed stream) to return.
  • the invention enables, in particular, a significant increase in the CO and H 2 recovery rates over the entire plant, which leads to a reduction of operating costs for feed gases and equipment and investment costs through a smaller plant (saving in capex and opex)
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system according to the invention
  • Product yields from a feed stream in particular synthesis gas and / or raw carbon monoxide.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a plant 1 for producing an H 2 product stream and a CO product stream or a corresponding process.
  • the plant 1 has a feed line 2, via the synthesis gas E via a
  • Heat exchanger 60 is fed as a feed stream E "via a line 200 into an adsorption stage 10. Furthermore, the plant 1 has a further feed line 3, via which a Rohkohienmonoxidstrom E 'via a controllable valve 4 in the said Line 200 can be given so that a resulting feed stream E "can be a mixture of the said synthesis gas E and the raw carbon monoxide E ', whereby such a raw carbon monoxide stream E' preferably has only traces of CO 2 or H 2 O, each of which is less than 2 mol ppm. Such a raw carbon monoxide stream E 'can be withdrawn, for example, from an upstream cold box which is connected to feed line 3.
  • the feed stream E "thus has a certain (adjustable) H 2 / CO ratio, wherein on the line 200, an agent (sensor) 70 is arranged, which is adapted to detect a current actual value of the H 2 / CO ratio and to pass it on to a first control means 71, which is designed to open or close the controllable valve 4, in order to adapt the actual value of the H 2 / CO ratio to a desired desired value.
  • an agent (sensor) 70 is arranged, which is adapted to detect a current actual value of the H 2 / CO ratio and to pass it on to a first control means 71, which is designed to open or close the controllable valve 4, in order to adapt the actual value of the H 2 / CO ratio to a desired desired value.
  • the means 70 for detecting the said H 2 / CO ratio forwards the instantaneous actual value of that ratio to a further, second control means 72 which cooperates with the first control means 71, the second control means 72 being designed to have a further controllable valve 73 a supply line 73 to open or close, via which a hydrogen stream W downstream of the
  • Heat exchanger 60 can be placed in the line 200, in accordance with the said actual value to the predetermined setpoint of the H 2 / CO ratio
  • the feed stream is passed via the line 200 into an adsorption stage 10, in which H 2 O and optionally C0 2 are removed from the feed stream E ", in particular an adsorber used for this purpose by means of a nitrogen stream 5
  • H 2 O and optionally C0 2 are removed from the feed stream E ", in particular an adsorber used for this purpose by means of a nitrogen stream 5
  • Adsorption 10 withdrawn feed stream E "is then over another Line 201 is passed into a separating device 20, which is preferably arranged in a cold box, and is set up and provided to cryogenically separate the components of the feed stream E "from one another (for example by means of partial
  • the feed stream E is compared to existing process streams (eg, decomposition products) in at least one
  • a corresponding tail gas T (predominantly containing CH 4 and / or N 2 ) is then withdrawn via a line 24 from the separator 20.
  • a separation into the H 2 -rich gas fraction and the CO-rich condensate can also be carried out by means of a methane wash column.
  • the CO product stream P "thus formed is withdrawn from the separator 20 and fed via a line 25 to a compressor 28 and is then available for further processing, if desired, a portion of the compressed CO product stream (via line 26) as CO Cycle for cooling (Joule-Thomson effect) and / or heat production (for example for heating rectification columns) are returned to the separation device 20.
  • the CO circulation stream can be wholly or partially expanded in the connected CO expander 80, In the event that plant 1 is operated with a feed stream E ", which is a conventional synthesis gas E, the H 2 -rich gas fraction G is removed from the separator 20 withdrawn and (via the line 22) in a
  • Pressure swing adsorption 30 initiated. Therein, the gas fraction G is passed under pressure into (at least) an adsorber which adsorbs especially CO, but also CH4, C0 2, H 2 0 and inert gases, wherein the thus formed H 2 product stream P via a line 33 from the pressure swing adsorption system 30 is withdrawn and is available for further processing outside the plant boundary (AG).
  • an adsorber which adsorbs especially CO, but also CH4, C0 2, H 2 0 and inert gases
  • This gas is withdrawn as flushing gas S from the DWA 30 and fed via a line 31 to a compressor 40 with two sections 41, 42.
  • the purge gas S passes through both sections 41 and 42 of the compressor 40, wherein each section 41, 42 may consist of several stages.
  • the flash gas F from the separator 20 is supplied via a line 29 of the second compressor section 42 of the (recirculation) compressor 40 and withdrawn together with the purge gas S as the recycle stream R from the two-stage compressor 40.
  • the recycle stream R is then further cooled via a heat exchanger 50 (eg compressor aftercooler) and upstream of the adsorption stage
  • Temperature regulator 53 the temperature (actual value) of the feed stream E "in the line 200.
  • the temperature controller 53 cooperates with a controllable valve 52 of a bypass line 51, which bridges the heat exchanger 50. If the temperature (actual value) of the feed stream E" to low, it opens
  • Temperature controller 53, the valve 52 of the bypass line (bypass) 51 and a corresponding partial flow of the return flow R does not flow through the heat exchanger 50, but via the bypass line 51 and increases accordingly
  • At least one partial stream of the CO product stream P 'downstream of the compressor 28 can also be returned via the second section 42 of the compressor 40 (compare line 23, 29) to the feed stream E "as return stream R.
  • Raw carbon monoxide stream E ' is operated, the first section 41 of the compressor 40 can be turned off to save energy.
  • the invention advantageously allows the adjustment of the H 2 / CO ratio (to a certain value or within suitable limits) upstream of the separator 20, in particular independently of the composition of the feed stream E ".
  • the invention advantageously allows the use of two feed gases E, E ', which can be mixed together gradually, without the plant 1

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlage zur Erzeugung eines H?-Produktstromes und eines CO-
Produktstromes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zum Erzeugen eines H2- Produktstromes und eines CO-Produktstromes aus einem oder mehreren
Einsatzstromströmen, die H2 und CO aufweisen (z.B. Synthesegas,
Rohkohlenmonoxid). Bei derartigen Verfahren wird üblicherweise ein Synthesegas, das in der Regel H2, CO, CH4, C02 und insbesondere auch Inertgase (N2 und Ar) aufweist, aus einer
Erzeugungseinheit (z.B. partielle Oxidation) abgezogen, gereinigt (C02/H20- Entfernung) und in seine Bestandteile zerlegt, und zwar vorzugsweise in einen CO- Produktstrom, einen H2-Produktstrom, ein Flashgas sowie insbesondere ein Tailgas. Eine derartige Zerlegung erfolgt vorzugsweise rektifikativ in einer kryogenen
Trenneinrichtung, die beispielsweise in einer sogenannten Cold-Box angeordnet sein kann, die die Komponenten der Trenneinrichtung nach außen hin isoliert, so dass etwaige Kälteverluste bzw. Wärmeeinträge möglichst gering sind. Die Trennung des Synthesegases in der Trenneinrichtung in dessen einzelne Bestandteile erfolgt vorzugsweise bei hohen Einsatzdrücken sowie niedrigem H2/CO-Verhältnis und
Methangehalt im Einsatzgas, und zwar vorzugsweise mittels partieller Kondensation.
Die aus der Trenneinrichtung abgezogene H2-Fraktion (Gasfraktion) kann nachfolgend in einer Druckwechseladsorptionseinrichtung (DWA, engl. PSA) gereinigt werden, um das besagte H2-Produkt zu erhalten. Das Spülgas aus der
Druckwechseladsorptionseinrichtung sowie das Tailgas und das Flashgas aus der kryogenen Trenneinrichtung werden üblicherweise zur Erzeugung von Dampf oder Elektrizität verfeuert. Diese Ströme stellen somit Verluste an CO und H2 dar. Die vorstehend beschriebene Trennung der Bestandteile des Synthesegases mittels partieller Kondensation kann üblicherweise nicht über einen weiten Bereich des H2/CO- Verhältnisses bzw. mit deutlich unterschiedlichen Einsatzgasen, wie z.B. Synthesegas oder Rohkohlenmonoxid, durchgeführt werden. In Abhängigkeit des Drucks des Synthesegases bzw. des Einsatzstromes, des H2/CO- Verhältnisses des Einsatzstromes und der niedrigsten Temperatur des Einsatzstromes innerhalb der Trenneinrichtung, beträgt die CO-Rückgewinnungsrate (Ausbeute) der partiellen Kondensation in der Regel 75 % bis 85 %. Eine CO-Rückgewinnungsrate im Bereich von 90 % kann regelmäßig nur erreicht werden, wenn die Temperatur in der Trenneinrichtung in etwa 70 K beträgt, was nur bei sehr aufwendiger und kostspieliger Isolation (Cold Box) und Verrohrung innerhalb der Trenneinrichtung möglich ist. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung daher das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine vergleichsweise hohe Rückgewinnungsrate für CO aufweist, wobei insbesondere ermöglicht werden soll, dass Einsatzströme mit einem breiten Spektrum an H2/CO-Verhältnissen zur
Erzeugung der besagten Produkte verwendet werden können.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach weist das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte auf: - Einspeisen eines Einsatzstromes (Einsatzgases), aufweisend H2 und CO in eine (kryogene) Trenneinrichtung, die vorzugsweise in einer sogenannten Cold-Box angeordnet ist,
- Auftrennen des Einsatzstromes in der besagten Trenneinrichtung in eine H2-reiche, CO-haltige Gasfraktion (Roh-H2) und ein CO-reiches, H2-haltiges Kondensat, wobei jenes Kondensat in ein H2-reiches Flashgas (in der Regel Kopfprodukt einer H2- Strippkolonne), den besagten CO-Produktstrom sowie insbesondere ein CH4- und/oder N2-reiches Tailgas getrennt wird, wobei bei einem H2/CO-Verhältnis des Einsatzstromes oberhalb eines vordefinierbaren Schwellenwertes, bei dem insbesondere ein DWA-Betrieb noch möglich ist, also z. B. bei Verwendung eines Synthesegases als Einsatzstrom, kann die H2-reiche Gasfraktion zum Abtrennen von CO und ggf. anderen unerwünschten Komponenten wie z.B. CH4, C02, H20 durch mindestens einen Adsorber einer DWA geleitet werden, so dass die besagten Komponenten am Adsorber adsorbiert werden und entsprechend aus der verbleibenden Gasfraktion der H2-Produktstrom gebildet wird, wobei der Adsorber zum Spülen des Adsorbers bzw. der Druckwechseladsorptionseinrichtung mit einem wasserstoffhaltigen Spülgas/Purgegas (insbesondere ein Teilstrom des H2- Produktstromes) gespült wird, das sodann aus der DWA abgezogen wird, wobei jenes Spülgas und das Flashgas stromauf der Trenneinrichtung in den
Einsatzstrom eingespeist werden, und wobei bei einem H2/CO-Verhältnis, das kleiner oder gleich dem besagten Schwellenwert ist (z. B. bei Verwendung von Rohkohlenmonoxid aus einer vorangegangenen Trenneinrichtung), die H2-reiche Gasfraktion, das Flashgas und bei Bedarf ein Teilstrom des CO-Produktstroms (insbesondere nach einer Verdichtung) stromauf der Trenneinrichtung in den Einsatzstrom eingespeist werden.
Durch die vorgenannten Rückführungsmaßnahmen werden die Verluste an CO und H2 auf die im Tailgas der Trenneinrichtung enthaltenen Mengen reduziert. Hierdurch werden die Rückgewinnungsraten für CO und H2 erheblich gesteigert. Der Verbrauch an Einsatzströmen (Synthesegas oder Rohkohlenmonoxid) sinkt entsprechend.
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Einstellung des H2/CO- Verhältnisses stromauf der Trenneinrichtung. Hierbei können zwei verschiedene Einsatzströme (z. B. Synthesegas und/oder Rohkohlenmonoxid) entweder jeweils für sich oder in gemischter Form als Einsatzstrom eingesetzt werden. Dies erlaubt es, insbesondere von einem ersten Einsatzstrom zu einem zweiten Einsatzstrom zu wechseln (und zurück), und zwar während des eines Betriebes der Anlage, d.h. bei laufendem Verfahren unter Beibehaltung der Produktqualitäten. Vorzugsweise wird das momentane H2/CO-Verhältnis des Einsatzstromes laufend (wiederholt) stromauf der Trenneinrichtung gemessen und dem Einsatzstrom bestehend aus Synthesegas, Rohkohlenmonoxid, Rückführgasen (Flashgas, DWA- Spülgas und/oder Roh-H2 und/oder Produkt-CO aus Cold Box) sowie bei Bedarf Wasserstoff (von der Anlagengrenze bzw. aus Flaschen) so zugemischt, dass sich das momentane H2/CO-Verhältnis einem vordefinierbaren Sollwert angleicht oder innerhalb eines vordefinierten Bereichs geregelt wird.
Üblicherweise weist ein Rohkohlenmonoxidstrom (z.B. aus einer vorangegangenen Trenneinrichtung oder aus einem sonstigen vorangegangenen Prozessschritt) eine Konzentration von CO im Bereich von 95 mol-% bis 99 mol-% sowie Wasserstoff mit einer Konzentration im Bereich von 0,1 mol-% bis 5mol% auf und entsprechend weitere Bestandteile wie CH4 (0,1 mol-% - 1 ,0 mol-%) und Inertgase (N2 und Argon: Rest). Entsprechend kann besagter Schwellenwert insbesondere so liegen, dass bei
Verwendung eines derartigen Rohkohlenmonoxidstromes die H2-reiche Gasfraktion und das Flashgas aus der Trenneinrichtung sowie ggf. ein Teil des CO-Produkstromes wie vorstehend beschrieben recycelt werden kann. In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Einsatzstrom durch ein Synthesegas gebildet, bei dem insbesondere das H2/CO-Verhältnis jenen besagten Schwellenwert übersteigt und der Roh-H2 zur DWA gefahren wird.
Weiterhin kann es sich bei dem Einsatzstrom natürlich um ein Gemisch aus einem Synthesegasstrom und einem Rohkohienmonoxidstrom handeln, um ein gewünschtes H2/CO-Verhältnis und damit ein gewünschtes H2/CO-Produktverhältnis einzustellen.
Für den Fall, dass der Einsatzstrom durch ein Synthesegas gebildet wird bzw. ein H2/CO-Verhältnis aufweist, das den besagten Schwellenwert übersteigt, wird das DWA-Spülgas und das Flashgas vorzugsweise über einen Verdichter als
Rückführstrom in den Einsatzstrom zurückgeführt, wobei vorzugsweise das Spülgas über eine erste und eine nachfolgende zweite Sektion des Verdichters dem
Einsatzstrom stromauf der Trenneinrichtung zugeführt wird, wohingegen das besagte Flashgas lediglich über die nachfolgende zweite Sektion in den Einsatzstrom zurückgegeben wird.
Für den alternativen Fall, dass anstelle des Synthesegases ein
Rohkohienmonoxidstrom als Einsatzstrom verwendet wird bzw. das H2/CO-Verhältnis kleiner oder gleich dem besagten Schwellenwert ist, werden die H2-reiche Gasfraktion sowie das Flashgas aus der Trenneinrichtung und bei Bedarf ein Teil des CO- Produktstroms über die zweite Sektion des Verdichters als Rückführstrom in den Einsatzstrom stromauf der Trenneinrichtung zurückgeführt.
Weiterhin kann bei einer Verwendung von Rohkohlenmonoxid als Einsatzstrom bzw. bei Verwendung eines Synthesegases mit einem H2/CO-Verhältnis, das kleiner dem besagten Schwellenwert ist (also ohne DWA-Betrieb), die erste Sektion des
Verdichters zum Energie sparen abgeschaltet werden, und zwar insbesondere dann, wenn die Anlage länger als eine vorbestimmbare Zeitdauer mit dem besagten
Einsatzstrom betrieben wird.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einsatzstrom vor dem Einspeisen in die Trenneinrichtung in einer Adsorptionsstufe (Trocknungseinheit) getrocknet und von C02 befreit wird. Ein entsprechender, beladener Adsorber der Adsorptionsstufe kann z. B. mit N2 regeneriert werden, z. B. falls die C02- und H20- Konzentration im Einsatzgas nur wenige mol-ppm betragen.
Vorzugsweise wird der besagte Rückführstrom bzw. das DWA-Spülgas und das Flashgas oder das Flashgas, die H2-reiche Gasfraktion und ggf. ein Teil des
CO-Produktstroms stromauf der Adsorptionsstufe in den Einsatzstrom zurückgeführt. Hierdurch, werden die CO- und H2-Rückgewinnungsraten über die Gesamtanlage signifikant erhöht, was zu geringeren Verbräuchen an Einsatzgasen und
Betriebsmitteln sowie zu einer kleineren Anlage führt.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Rückführstrom bzw. die recycelten Bestandteile des Einsatzstoffstromes mittels eines Wärmeüberträgers stromab des Verdichters abgekühlt werden (Verdichter- Nachkühler). Hierbei kann stromauf der Trenneinrichtung bzw. stromauf der
Adsorptionsstufe eine momentane Ist-Temperatur des Einsatzstromes erfasst werden, wobei vorzugsweise für den Fall, dass diese Ist-Temperatur kleiner oder gleich einer vordefinierbaren Soll-Temperatur (Referenztemperatur) ist, der Rückführstrom zumindest teilweise am besagten Wärmetauscher vorbeigeführt wird, d. h. der Wärmetauscher von einem Teilstrom des Rückführstromes nicht durchströmt wird (Bypass). Hierdurch kann die Ist-Temperatur des Einsatzstromes an die gegebene Soll-Temperatur angeglichen werden.
Um eine weitere Möglichkeit zur Einstellung des H2/CO-Verhältnisses des
Einsatzstromes zu schaffen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass bei Bedarf ein zusätzlicher Wasserstoffeinsatzstrom stromauf der Trenneinrichtung bzw. stromauf der Adsorptionsstufe zum Einstellen des besagten Verhältnisses in den Einsatzstrom gegeben wird. Was die Trenneinrichtung im Einzelnen anbelangt, kann darin das oben beschriebene Kondensat in eine H2-Strippkolone der Trenneinrichtung eingeleitet werden, wobei das H2-reiche Flashgas vom Kopf der H2-Strippkolonne abgezogen wird, wohingegen der CO-Produktstrom aus dem Sumpf der besagten Kolonne abgezogen wird. Hierbei kann natürlich der besagte CO-Produktstrom weitere Kolonnen durchlaufen, um z. B. CH4 und N2 aus dem CO-reichen Produktstrom abzutrennen.
Vorzugsweise ist die besagte Trenneinrichtung zum kryogenen Aufspalten des Einsatzstromes in einer Cold-Box angeordnet bzw. als eine solche ausgebildet. Eine derartige Cold-Box weist üblicherweise einen Blechmantel auf, der auf einem
Stahlrahmen sitzen kann, der die Ausrüstungsgegenstände (Equipment), eine
Verrohrung der Cold-Box sowie deren Komponenten trägt (Trenneinrichtung). Das Innere der Cold-Box bzw. des Blechkastens wird üblicherweise mit einem
Isoliermaterial gefüllt, um den Wärmeeintrag in die Cold-Box zu reduzieren. Die
Trenneinrichtung bzw. die Cold-Box weist neben den Abscheidern und Kolonnen zum Auftrennen des Einsatzstromes einen oder mehrere Wärmetauscher auf, mit deren Hilfe der Einsatzstrom gegen Verfahrensströme (Zerlegungsprodukte) abgekühlt wird. Zum Trennen des abgekühlten Einsatzstromes in eine H2-reiche, CO-haltige
Gasfraktion und ein CO-reiches, H2-haltiges Kondensat, kann die Trenneinrichtung z. B. einen Abscheider aufweisen (wie beim Kondensationsprozeß). Eine derartige Auftrennung kann jedoch auch durch eine Methanwaschkolonne realisiert werden (wie bei der Methanwäsche).
Weiterhin wird das erfindungsgemäße Problem durch eine Anlage zum Erzeugen eines H2-Produktstromes und eines CO-Produktstromes mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Danach weist die erfindungsgemäße Anlage eine Trenneinrichtung auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen Einsatzstrom, der H2 und CO aufweist (z.B. Synthesegas, Rohkohlenmonoxid, ein Gemisch hieraus bzw. eine Gemisch zweier Synthesegase), in eine H2-reiche, CO-haltige Gasfraktion (Roh-H2) und ein CO- reiches, H2-haltiges Kondensat aufzutrennen , wobei die Trenneinrichtung weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das besagte Kondensat in ein H2-reiches Flashgas und den CO-Produktstrom (sowie insbesondere ein CH4- und/oder N2-reiches Tailgas) aufzutrennen und wobei die Trenneinrichtung insbesondere in einer Cold-Box angeordnet ist, die wie vorstehend dargelegt ausgebildet sein kann. Weiterhin ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Anlage eine mit der besagten
Trenneinrichtung verbundene Zuleitung aufweist, über die der Einsatzstrom in die Trenneinrichtung eingeleitet werden kann, sowie eine mit der Trenneinrichtung verbundene Druckwechseladsorptionseinrichtung (DWA = PSA), die zur Erzeugung des H2-Produktstromes dazu eingerichtet und vorgesehen ist, in der H2-reichen Gasfraktion enthaltenes CO (und andere Komponenten, wie z.B. CH4, C02, H20 und Inertgase) in mindestens einem Adsorber der Druckwechseladsorptionseinrichtung zu adsorbieren und den mindestens einen Adsorber mit einem Teilstrom des H2- Produktstromes zum Reinigen des Adsorbers zu spülen, wobei die erfindungsgemäße Anlage weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Gasfraktion zum Erzeugen des H2-Produktstromes in die Druckwechseladsorptionseinrichtung einzuspeisen oder in die Zuleitung zurückzugeben, und wobei die Anlage dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Spülgas aus der Druckwechseladsorptionseinrichtung, Flashgas aus der Trenneinrichtung und bei Bedarf einen Teil des CO-Produktstroms in die Zuleitung zurückzugeben (Recycle). Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Anlage ist ein Mittel zum Bestimmen des H2/CO- Verhältnisses des Einsatzstromes stromauf der Trenneinrichtung, insbesondere stromauf einer Adsorptionsstufe (siehe oben), vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Anlage zwischen zwei oder mehreren Fahrweisen (H2/CO- Verhältnissen) hin und her zu schalten sowie die Einsatz- und Recycleströme zu mischen.
So ist die Anlage bevorzugt dazu konfiguriert, bei einem H2/CO-Verhältnis des
Einsatzstromes oberhalb eines vordefinierbaren Schwellenwertes (wenn z. B.
Synthesegas als Einsatzstrom verwendet wird) die H2-reiche Gasfraktion zum
Erzeugen des H2-Produktstroms in die Druckwechseladsorptionseinrichtung einzuspeisen und Spülgas aus der Druckwechseladsorptionseinrichtung sowie Flashgas aus der Trenneinrichtung in die Zuleitung zurückzugeben
Des Weiteren ist die Anlage bevorzugt dazu ausgebildet, bei einem H2/CO-Verhältnis, das kleiner oder gleich dem vorgenannten Schwellenwert ist (wenn z.B. ein Rohkohienmonoxidstrom als Einsatzstrom verwendet wird), das Flashgas und ggf. einen Teil des CO-Produktstroms sowie die besagte H2-reiche Gasfraktion stromauf der Trenneinrichtung bzw. stromauf einer Adsorptionsstufe (siehe oben) in die Zuleitung (d. h. in den Einsatzstrom) zurückzugeben.
Die Erfindung ermöglicht somit im Ergebnis insbesondere eine signifikante Erhöhung der CO- und H2-Rückgewinnungsraten über die Gesamtanlage, was zur Reduzierung der Betriebskosten für Einsatzgase und Betriebsmittel sowie der Investitionskosten durch eine kleinere Anlage führt (Ersparnis in capex und opex), die
Einstellung/Regelung des H2/CO-Verhältnisses stromauf der Trenneinrichtung innerhalb geeigneter Grenzen durch Mischen von Synthesegas(en), Roh-CO, der Rückführströme und ggf. lmport-H2, was den Einsatz und Wechsel unterschiedlicher Einsatzgase mit verschiedenen H2/CO-Verhältnissen ermöglicht und dadurch die Anlagen- und Produktverfügbarkeit erhöht, sowie ferner eine Temperatur-Regelung des Einsatzgases, um Störungen in der Trenneinrichtung durch unterschiedliche Kühlwasser- und Umgebungstemperaturen zu minimieren.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figur erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage bzw.
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines H2- Produktstromes und eines CO-Produktstromes mit hohen
Produktausbeuten aus einem Einsatzstrom (insbesondere Synthesegas und/oder Rohkohlenmonoxid).
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockbild einer Anlage 1 zur Erzeugung eines H2- Produktstromes und eines CO-Produktstromes bzw. ein entsprechendes Verfahren.
Die Anlage 1 weist eine Zuleitung 2 auf, über die Synthesegas E über einen
Wärmetauscher 60 als Einsatzstrom E" über eine Leitung 200 in eine Adsorptionsstufe 10 eingespeist wird. Des Weiteren verfügt die Anlage 1 über eine weitere Zuleitung 3, über die ein Rohkohienmonoxidstrom E' über ein regelbares Ventil 4 in die besagte Leitung 200 gegeben werden kann, so dass ein sich daraus ergebender Einsatzstrom E" ein Gemisch aus dem besagten Synthesegas E und dem Rohkohlenmonoxid E' darstellen kann. Dabei weist ein derartiger Rohkohlenmonoxidstrom E' vorzugsweise lediglich Spuren von C02 bzw. H20 auf, die jeweils kleiner sind als 2 mol-ppm. Ein solcher Rohkohlenmonoxidstrom E' kann bspw. aus einer vorgeschalteten Cold-Box abgezogen werden, die mit Zuleitung 3 verbunden ist.
Generell besteht auch die Möglichkeit, die Anlage 1 so zu fahren, dass entweder nur Synthesegas E als Einsatzstrom E" oder nur Rohkohlenmonoxid E' als Einsatzstrom E" verwendet wird (siehe oben). Dabei können die Zuleitungen 2, 3 natürlich
insbesondere so geregelt werden, dass zwischen zwei derartigen Strömen
kontinuierlich hin- und her gewechselt werden kann. Natürlich kann die Anlage auch mit zwei unterschiedlichen Synthesegasen E, E' gefahren werden, die insbesondere einen unterschiedlichen H2/CO-Verhältniswert aufweisen.
Der Einsatzstrom E" weist also ein bestimmtes (einstellbares) H2/CO-Verhältnis auf, wobei an der Leitung 200 ein Mittel (Sensor) 70 angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, einen momentanen Istwert des H2/CO-Verhältnisses zu erfassen und an ein erstes Regelmittel 71 weiterzugeben bzw. diesem zur Verfügung zu stellen, das dazu ausgebildet ist, das regelbare Ventil 4 zu öffnen oder zu schließen, um den Istwert des H2/CO-Verhältnisses an einen gewünschten Sollwert anzugleichen. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Mittel 70 zum Erfassen des besagten H2/CO-Verhältnisses den momentanen Istwert jenes Verhältnisses an ein weiteres, zweites Regelmittel 72 weitergibt, das mit dem ersten Regelmittel 71 zusammenwirkt, wobei das zweite Regelmittel 72 dazu ausgebildet ist, ein weiteres regelbares Ventil 73 einer Zuleitung 73 zu öffnen oder zu schließen, über die ein Wasserstoffstrom W stromab des
Wärmetauschers 60 in die Leitung 200 gegeben werden kann, um entsprechend den besagten Istwert an den vorgegebenen Sollwert des H2/CO-Verhältnisses
anzugleichen.
Nach Einstellen des H2/CO-Verhältnisses wird der Einsatzstrom über die Leitung 200 in eine Adsorptionsstufe 10 gegeben, in der H20 und ggf. C02 aus dem Einsatzstrom E" entfernt werden, wobei insbesondere ein hierzu verwendeter Adsorber mittels eines Stickstoffstromes 5 regeneriert werden kann. Der getrocknete, aus der
Adsorptionsstufe 10 abgezogene Einsatzstrom E" wird anschließend über eine weitere Leitung 201 in eine Trenneinrichtung 20 gegeben, die vorzugsweise in einer Cold-Box angeordnet ist, und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Bestandteile des Einsatzstromes E" kryogen voneinander zu trennen (z. B. mittels partieller
Kondensation). In der Trenneinrichtung 20 wird der Einsatzstrom E" dazu gegen vorhandene Prozessströme (z. B. Zerlegungsprodukte) in zumindest einem
Wärmetauscher abgekühlt und sodann z.B. in einem Abscheider in eine H2-reiche, CO- haltige Gasfraktion G und ein CO-reiches, H2-haltiges Kondensat getrennt, das sodann vorzugsweise in eine H2-Strippkolonne eingeleitet wird, in der das besagte Kondensat in ein H2-reiches Flashgas F und in einen CO-Produktstrom P' getrennt wird, der in weiteren Kolonnen von CH4 und Stickstoff getrennt werden kann. Ein entsprechendes Tailgas T (überwiegend enthaltend CH4 und/oder N2) wird dann über eine Leitung 24 aus der Trenneinrichtung 20 abgezogen. Anstelle eines Abscheiders kann auch mittels einer Methanwaschkolonne eine Trennung in die H2-reiche Gasfraktion und das CO- reiche Kondensat vorgenommen werden.
Der so gebildete CO-Produktstrom P" wird aus der Trenneinrichtung 20 abgezogen und über eine Leitung 25 einem Verdichter 28 zugeführt und steht sodann für die weitere Verarbeitung zur Verfügung. Bei Bedarf kann ein Teil des verdichteten CO- Produktstromes (über Leitung 26) als CO-Kreislauf zur Kälte- (Joule-Thomson-Effekt) und/oder Wärmeproduktion (z. B. zum Heizen von Rektifikationskolonnen) in die Trenneinrichtung 20 zurückgeführt werden. Der CO-Kreislaufstrom kann ganz oder teilweise im verbundenen CO-Expander 80 entspannt werden, um den größten Teil des Kältebedarfs der kryogenen Trennung zu decken. Für den Fall, dass die Anlage 1 mit einem Einsatzstrom E" betrieben wird, bei dem es sich um ein herkömmliches Synthesegas E handelt, wird die H2-reiche Gasfraktion G aus der Trenneinrichtung 20 abgezogen und (über die Leitung 22) in eine
Druckwechseladsorptionseinrichtung 30 eingeleitet. Darin wird die Gasfraktion G unter Druck in (zumindest) einen Adsorber geleitet, der insbesondere CO, aber auch CH4, C02, H20 und Inertgase adsorbiert, wobei der so entstehende H2-Produktstrom P über eine Leitung 33 aus der Druckwechseladsorptionseinrichtung 30 abgezogen wird und für die weitere Verarbeitung außerhalb der Anlagengrenze (A.G.) zur Verfügung steht.
Zum Desorbieren adsorbierter Bestandteile wird der Druck in der
Druckwechseladsorptionseinrichtung 30 herabgesetzt und der mindestens eine Adsorber mit einem Teilstrom des H2-Produktstromes 33 gespült. Dieses Gas wird als Spülgas S aus der DWA 30 abgezogen und über eine Leitung 31 einem Verdichter 40 mit zwei Sektionen 41 , 42 zugeführt. Hierbei durchläuft das Spülgas S beide Sektionen 41 und 42 des Verdichters 40, wobei jede Sektion 41 , 42 aus mehreren Stufen bestehen kann. Das Flashgas F aus der Trenneinrichtung 20 wird über eine Leitung 29 der zweiten Verdichtersektion 42 des (Rückführ-)Verdichters 40 zugeführt und zusammen mit dem Spülgas S als Rückführstrom R aus dem zweistufigen Verdichter 40 abgezogen. Der Rückführstrom R wird nun über einen Wärmeübertrager 50 (z. B. Verdichter-Nachkühler) weiter abgekühlt und stromauf der Adsorptionsstufe
(Temperaturwechseladsorptionseinheit = TWA) 10 bzw. stromab des Wärmetauschers 60 (über Leitung 32) in den Einsatzstrom E" zurückgeben (Leitung 200).
Zum Regeln der Temperatur des Einsatzstromes E" kann hierbei mittels eines
Temperaturreglers 53 die Temperatur (Istwert) des Einsatzstromes E" in der Leitung 200 erfasst werden. Der Temperaturregler 53 wirkt dabei mit einem regelbaren Ventil 52 einer Überbrückungsleitung 51 zusammen, die den Wärmetauscher 50 überbrückt. Liegt die Temperatur (Istwert) des Einsatzstromes E" zu niedrig, so öffnet der
Temperaturregler 53 das Ventil 52 der Überbrückungsleitung (Bypass) 51 und ein entsprechender Teilstrom des Rückführstromes R fließt nicht über den Wärmetauscher 50, sondern über die Überbrückungsleitung 51 und erhöht entsprechend die
Temperatur (Istwert) des Einsatzstromes E" (Angleichen des Istwertes an einen Sollwert der Temperatur des Einsatzstromes E"). Liegt der Temperatur-Istwert von E" über dem Sollwert, schließt 53 das Bypass-Ventil 52 entsprechend. Für den Fall beispielsweise, dass die Anlage 1 mit einem reinen Rohkohlen- monoxidstrom E' betrieben wird, wird hingegen die aus der Trenneinrichtung 20 abgezogene H2-reiche Gasfraktion G aufgrund der geringen Menge über eine Leitung 27 in die Leitung 29 und in die zweite Sektion 42 des Verdichters 40 gegeben. Analog wird mit dem Flashgas F verfahren (vgl. Leitung 29). Die Gasfraktion G und das Flashgas F werden sodann als Rückführstrom R in den Einsatzstrom E"
zurückgegeben (über den Wärmetauscher 50 bzw. Überbrückungsleitung 51 und Leitung 32). Des Weiteren kann zumindest ein Teilstrom des CO-Produktstromes P' stromab des Verdichters 28 ebenfalls über die zweite Sektion 42 des Verdichters 40 (vgl. Leitung 23, 29) als Rückführstrom R in den Einsatzstorm E" zurückgegeben werden. Die Erfindung erlaubt es damit zusammenfassend insbesondere während des
Betriebes der Anlage, das Einsatzgas von einem Synthesegas E zu einem
Rohkohlenmonoxidstrom E' kontinuierlich zu wechseln, wobei während eines Betriebes mit Rohkohlenmonox E' die Gasfraktion G der Cold-Box 20 anstelle des Spülgases S recycelt wird. Hierdurch kann mit Vorteil Wasserstoff W (make-up) eingespart werden. Für den Fall, dass die Anlage 1 über eine längere Betriebsdauer mit einem
Rohkohlenmonoxidstrom E' betrieben wird, kann die erste Sektion 41 des Verdichters 40 abgeschaltet werden, um Energie zu sparen. Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung mit Vorteil, die Einstellung des H2/CO-Verhältnisses (auf einen bestimmten Wert oder innerhalb geeigneter Grenzen) stromauf der Trenneinrichtung 20, und zwar insbesondere unabhängig von der Zusammensetzung des Einsatzstromes E".
Ferner erlaubt die Erfindung mit Vorteil die Verwendung zweier Einsatzgase E, E', die graduell zusammengemischt werden können, ohne dass die Anlage 1
heruntergefahren werden muss, und zwar unter Beibehaltung der jeweiligen
Produktspezifikation.
Weiterhin wird durch die beschriebene Temperaturkontrolle des Einsatzstromes E" ein stabilere Betrieb der Trenneinrichtung 20 erzielt, unabhängig von fluktuierenden Umgebungs- und Kühlwassertemperaturen.
Bezugszeichenliste
1 Anlage
2, 3 Zuleitung
4, 52, 73 Ventil
5 Stickstoffstrom
40, 28 Verdichter
41 erste Sektion
42 Zweite Sektion
50, 60 Wärmetauscher
51 Überbrückungsleitung (Bypass)
53 Temperaturregler
70 Mittel zum Bestimmen des H2/CO- Verhältnisses
71 , 72 Regelmittel
80 Expander
E Synthesegas
E' Synthesegas, Rohkohlenmonoxid
E" Einsatzstrom
W Wasserstoff
F Flashgas
T Tailgas
G Gasfraktion
S Spülgas
R Rückführstrom
P H2-Produkt
P' CO-Produkt
5, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 29, 31 , 32, 33, 51 , Leitung
74, 200, 201

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Erzeugen eines H2-Produktstromes (P) und eines CO- Produktstromes (Ρ') aus einem Einsatzstrom (E"), aufweisend die Schritte:
- Einspeisen eines Einsatzstromes (E") aufweisend H2 und CO in eine kryogene Trenneinrichtung (20), die insbesondere in einer Cold-Box angeordnet ist,
- Trennen des Einsatzstromes (E") in jener Trenneinrichtung (20) in eine
H2-reiche, CO-haltigen Gasfraktion (G) und ein CO-reiches, H2-haltiges
Kondensat, wobei das Kondensat zumindest in ein H2-reiches Flashgas (F) und den CO-Produktstrom (Ρ') getrennt wird,
- wobei bei einem H2/CO-Verhältnis des Einsatzstromes (E") oberhalb eines vordefinierbaren Schwellenwertes die Gasfraktion (G) zur Erzeugung des H2- Produktstromes (P) durch mindestens einen Adsorber einer
Druckwechseladsorptionseinrichtung (30) geleitet wird, so dass CO an dem mindestens einen Adsorber adsorbiert wird, wobei der mindestens eine
Adsorber zum Reinigen mit einem Teilstrom des H2-Produktstromes (P) gespült wird, der als Spülgas (S) aus der Druckwechseladsorptionseinrichtung (30) abgezogen wird, wobei jenes Spülgas (S) und das Flashgas (F) stromauf der Trenneinrichtung (20) in den Einsatzstrom (E") zurückgegeben werden, und
- wobei bei einem H2/CO-Verhältnis, das kleiner dem besagten Schwellenwert ist, die Gasfraktion (G), das Flashgas (F) und bei Bedarf zumindest ein Teil des CO-Produktstroms (Ρ') stromauf der Trenneinrichtung (20) in den Einsatzstrom (E") zurückgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzstrom (E") durch ein Synthesegas (E) gebildet ist, bei dem insbesondere das
H2/CO-Verhältnis jenen Schwellwert übersteigt, oder dass der Einsatzstrom (E") durch einen Rohkohlenmonoxidstrom (Ε') gebildet ist, bei dem insbesondere das H2/CO-Verhältnis kleiner jenem Schwellenwert ist, bei dem insbesondere die Druckwechseladsorptionseinrichtung (30) nicht mehr betrieben werden kann, oder dass der Einsatzstrom (E") durch Mischen eines Synthesegasstromes (E) mit einem Rohkohlenmonoxidstrom (Ε') gebildet wird, um insbesondere ein gewünschtes H2/CO-Verhältnis einzustellen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das momentane H2/CO-VerhäItnis des Einsatzstromes (E") stromauf der Trenneinrichtung (20) gemessen wird und dem Einsatzstrom (E") Synthesegas (E), Rohkohlenmonoxid (E"), und/oder Wasserstoff (W) so zugemischt wird, dass sich das momentane H2/CO-Verhältnis einem
vordefinierbaren Sollwert angleicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Spülgas (S), das Flashgas (F), die Gasfraktion (G) und/oder bei Bedarf zumindest ein Teil des CO-Produktstroms (Ρ') über einen Verdichter mit einer ersten und einer nachfolgenden einer zweiten Sektion (40) geführt und hiernach in Form eines Rückführstromes (R) in den Einsatzstrom (E"), insbesondere stromauf der Trenneinrichtung (20), zurückgegeben werden, wobei insbesondere das Spülgas (S) durch die erste und die damit verbundene zweite Sektion (41 , 42) des Verdichters (40) geführt wird, und wobei insbesondere das Flashgas (F), die Gasfraktion (G) und/oder der besagte Teil des CO- Produktstroms lediglich durch die zweite Sektion (42) des Verdichters (40) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das für den Fall, dass ein Einsatzstrom (E"), der ein H2/CO-Verhältnis aufweist, das kleiner dem besagten Schwellenwert ist, für eine Zeitdauer in die Trenneinrichtung (20) eingespeist wird, die wiederum oberhalb eines vordefinierbaren Zeitschwellenwertes liegt, die erste Sektion (41 ) zur Energieeinsparung außer Betrieb genommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Einsatzstrom (E") vor dem Einleiten in die
Trenneinrichtung (20) in einer Adsorptionsstufe (10) getrocknet und von C02 befreit wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 und nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Rückführstrom (R) stromauf der Adsorptionsstufe (10) in den Einsatzstrom (E") gegeben wird, und zwar insbesondere bei allen H2/CO- Verhältnissen. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Rückführstrom (R) mittels eines Wärmeübertragers (50) stromab des Verdichters (40) abgekühlt wird, wobei stromauf der Trenneinrichtung (20), insbesondere stromauf der Adsorptionsstufe (10), eine Ist-Temperatur des Einsatzstromes (E") erfasst wird, wobei für den Fall, dass die Ist-Temperatur kleiner einer
vordefinierbaren Soll-Temperatur ist, der Rückführstrom (R) zumindest teilweise am Wärmetauscher (50) vorbeigeführt wird, um die besagte Ist-Temperatur an die Soll-Temperatur anzugleichen, und wobei insbesondere für den Fall, dass die Ist- Temperatur größer oder gleich der Soll-Temperatur ist, ein Ventil (52) über das der Rückführstrom (R) am Wärmetauscher (50) vorbeigeführt wird, gedrosselt oder geschlossen wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kondensat in eine H2-Strippkolonne der
Trenneinrichtung (20) eingeleitet wird, wobei das H2-reiche Flashgas (F) aus Kopf der H2-Strippkolonne abgezogen wird, und wobei der CO-Produktstrom (Ρ') aus dem Sumpf der H2-Strippkolonne abgezogen wird und insbesondere rektifikativ weiter gereinigt wird, wobei insbesondere CH4 oder/und N2 entfernt wird.
0. Anlage zum Erzeugen eines H2-Produktstromes und eines CO-Produktstromes, mit:
- einer Trenneinrichtung (20), die dazu ausgebildet ist, einen Einsatzstrom (E"), der H2 und CO aufweist, in eine H2-reiche, CO-haltigen Gasfraktion (G) und ein CO-reiches, H2-haltiges Kondensat zu trennen, wobei die Trenneinrichtung (20) weiterhin dazu ausgebildet ist, das Kondensat in ein H2-reiches Flashgas (F) und den CO-Produktstrom (Ρ') zu trennen, und wobei die Trenneinrichtung (20) insbesondere in einer Cold-Box angeordnet ist,
- einer mit der Trenneinrichtung (20) verbundenen Zuleitung (200, 201 ) zum
Mischen und Einspeisen des Einsatzstroms (E") in die Trenneinrichtung (20),
- einer mit der Trenneinrichtung (20) verbundenen Druckwechseladsorptions- einrichtung (30), die zur Erzeugung des H2-Produktstromes (P) dazu ausgebildet ist, in der Gasfraktion (G) enthaltenes CO an mindestens einem Adsorber der Druckwechseladsorptionseinrichtung zu adsorbieren und den mindestens einen Adsorber mit einem Teilstrom des H2-Produktstromes (P) zum Reinigen des Adsorbers zu spülen, - wobei die Anlage (1 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Gasfraktion (G) zum Erzeugen des H2-Produkstromes (P) in die Druckwechseladsorptions- einrichtung (30) einzuspeisen oder in die Zuleitung (200) zurückzugeben, und wobei die Anlage (1 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, Spülgas (S) aus der Druckwechseladsorptionseinrichtung (30), Flashgas (F) aus der
Trenneinrichtung (20) und zumindest einen Teil des CO-Produktstroms (Ρ') in die Zuleitung (200) zurückzugeben.
11. Anlage gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Mittel (70) zum
Bestimmen des H2/CO-Verhältnisses sowie durch Regelmittel (71 , 72) zum Regeln des H2/CO-Verhältnisses des Einsatzstromes (E") stromauf der Trenneinrichtung (20). 12. Anlage nach den Ansprüchen 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Anlage (1 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, bei einem H2/CO-Verhältnis des Einsatzstromes (E") oberhalb oder gleich eines vordefinierbaren Schwellenwertes die Gasfraktion (G) zum Erzeugen des H2-Produkstromes (P) in die Druckwechsel- adsorptionseinrichtung (30) einzuspeisen und Spülgas (S) aus der Druckwechsel- adsorptionseinrichtung (30) sowie Flashgas (F) aus der Trenneinrichtung (20) in die Zuleitung (200) zurückzugeben, und dass die Anlage (1 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, bei einem H2/CO-Verhältnis, das kleiner dem besagten
Schwellenwert ist, die Gasfraktion (G), das Flashgas (F) und bei Bedarf zumindest einen Teil des CO-Produktstroms (Ρ') in die Zuleitung (200) zurückgegeben.
PCT/EP2013/001972 2012-07-17 2013-07-04 Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes Ceased WO2014012629A2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380038099.8A CN104956171A (zh) 2012-07-17 2013-07-04 用于生产h2产物流和co产物流的方法和系统
RU2015105188A RU2015105188A (ru) 2012-07-17 2013-07-04 Способ и устройство для получения конечного потока н2 и конечного потока со
EP13734667.2A EP2906502A2 (de) 2012-07-17 2013-07-04 Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012014094.0A DE102012014094A1 (de) 2012-07-17 2012-07-17 Verfahren und Anlage zur Erzeugung eines H2-Produktstromes und eines CO-Produktstromes
DE102012014094.0 2012-07-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014012629A2 true WO2014012629A2 (de) 2014-01-23
WO2014012629A3 WO2014012629A3 (de) 2015-07-02

Family

ID=48748157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/001972 Ceased WO2014012629A2 (de) 2012-07-17 2013-07-04 Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2906502A2 (de)
CN (1) CN104956171A (de)
DE (1) DE102012014094A1 (de)
RU (1) RU2015105188A (de)
WO (1) WO2014012629A2 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017072462A1 (fr) * 2015-10-30 2017-05-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de séparation d'un gaz de synthèse
CN108128754A (zh) * 2017-12-28 2018-06-08 上海华林工业气体有限公司 一种易于判断HyCO冷箱是否堵塞的系统与方法
CN110902653A (zh) * 2019-12-28 2020-03-24 上海华林工业气体有限公司 合成气分离装置不停车将原料粗co切换成合成气的方法
CN111137894A (zh) * 2020-01-22 2020-05-12 上海华林工业气体有限公司 一种降低合成气分离装置最小操作区间的工艺方法与系统
CN112178457A (zh) * 2020-10-29 2021-01-05 中国石油天然气集团有限公司 一种油田低压闪蒸气管道停输积液控制系统与方法
CN113862051A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 北京石油化工工程有限公司 双制冷循环甲烷洗合成气深冷分离装置及分离方法
US11649777B2 (en) 2017-09-29 2023-05-16 Research Triangle Institute Internal combustion engine as a chemical reactor to produce synthesis gas from hydrocarbon feeds
US11724938B2 (en) 2017-09-29 2023-08-15 Research Triangle Institute Methods for production of hydrogen

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10508314B2 (en) * 2015-06-24 2019-12-17 Midrex Technologies, Inc. Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace
US10562769B1 (en) * 2018-09-06 2020-02-18 Air Products And Chemicals, Inc. Dual product H2 and CO production with CO turndown
DE102018007868A1 (de) * 2018-10-05 2020-04-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Gasprodukten unter Verwendung eines Shift-Konventers
WO2020237563A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for the separation of two gaseous streams each containing carbon monoxide, hydrogen and at least one acid gas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3814293A1 (de) * 1988-04-28 1989-11-09 Linde Ag Verfahren zur gewinnung von kohlenmonoxid
DE4210637A1 (de) * 1992-03-31 1993-10-07 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff und hochreinem Kohlenmonoxid
FR2718725B1 (fr) * 1994-04-13 1996-05-24 Air Liquide Procédé et installation de séparation d'un mélange gazeux.
US7066984B2 (en) * 2003-09-25 2006-06-27 The Boc Group, Inc. High recovery carbon monoxide production process
FR2861165B1 (fr) * 2003-10-20 2005-12-16 Air Liquide Procede et appareil pour la production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogene et/ou d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone par distillation cryogenique
DE102005025651A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Produkten aus Synthesegas
EP1890961B1 (de) * 2005-06-06 2017-02-22 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zur simultanen erzeugung von wasserstoff und kohlenmonoxyd
DE102007008690A1 (de) * 2007-02-20 2008-08-21 Linde Ag Erzeugung von Gasprodukten aus Syntheserohgas
DE102007059543A1 (de) * 2007-12-11 2009-06-25 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugers und Gaserzeuger
FR2969136A1 (fr) * 2010-12-15 2012-06-22 Air Liquide Procede pour une production de monoxyde de carbone avec alimentation de boite froide stabilisee

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10890376B2 (en) 2015-10-30 2021-01-12 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for separating a synthesis gas
WO2017072462A1 (fr) * 2015-10-30 2017-05-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil de séparation d'un gaz de synthèse
FR3054216A1 (fr) * 2016-07-25 2018-01-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de separation d’un gaz de synthese
WO2018020095A1 (fr) * 2016-07-25 2018-02-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de séparation d'un gaz de synthèse
US12416271B2 (en) 2017-09-29 2025-09-16 Research Triangle Institute Internal combustion engine as a chemical reactor to produce synthesis gas from hydrocarbon feeds
US11724938B2 (en) 2017-09-29 2023-08-15 Research Triangle Institute Methods for production of hydrogen
US11649777B2 (en) 2017-09-29 2023-05-16 Research Triangle Institute Internal combustion engine as a chemical reactor to produce synthesis gas from hydrocarbon feeds
CN108128754A (zh) * 2017-12-28 2018-06-08 上海华林工业气体有限公司 一种易于判断HyCO冷箱是否堵塞的系统与方法
CN110902653A (zh) * 2019-12-28 2020-03-24 上海华林工业气体有限公司 合成气分离装置不停车将原料粗co切换成合成气的方法
CN111137894A (zh) * 2020-01-22 2020-05-12 上海华林工业气体有限公司 一种降低合成气分离装置最小操作区间的工艺方法与系统
CN112178457A (zh) * 2020-10-29 2021-01-05 中国石油天然气集团有限公司 一种油田低压闪蒸气管道停输积液控制系统与方法
CN112178457B (zh) * 2020-10-29 2024-06-11 中国石油天然气集团有限公司 一种油田低压闪蒸气管道停输积液控制系统与方法
CN113862051A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 北京石油化工工程有限公司 双制冷循环甲烷洗合成气深冷分离装置及分离方法
CN113862051B (zh) * 2021-09-27 2024-02-13 北京石油化工工程有限公司 双制冷循环甲烷洗合成气深冷分离装置及分离方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014012629A3 (de) 2015-07-02
CN104956171A (zh) 2015-09-30
RU2015105188A (ru) 2016-09-10
EP2906502A2 (de) 2015-08-19
DE102012014094A1 (de) 2014-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014012629A2 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung eines h2-produktstromes und eines co-produktstromes
DE3783478T2 (de) Zurueckgewinnung von argon.
DE69308678T2 (de) Herstellung von Wasserstoff und Kohlenoxyd durch partielle Oxydierung von Kohlenwasserstoff
DE69714890T2 (de) Vakuum-Druckwechselverfahren
DE3851822T2 (de) Trennung von Wasserstoff enthaltenden Gasmischungen.
DE69116730T2 (de) Verbesserte Steuerung der Durchführung der Druckwechseladsorption
DE69504735T2 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Kohlenmonoxyd
EP2864242B1 (de) Verfahren zur herstellung von co, h2 und methanol-synthesegas aus einem synthesegas, insbesondere aus acetylen-offgas
EP0225605B1 (de) Druckwechseladsorptionsverfahren
WO2017137581A1 (de) Verfahren zur synthese von methanol
EP0563702A2 (de) Verfahren zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff und hochreinem Kohlenmonoxid
EP2281793A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol
DE102015210801A1 (de) Mehrdruckverfahren zur Herstellung von Ammoniak ohne Anreicherung von Inertgas
EP3150549A1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas mit variabler zusammensetzung
EP3323786A1 (de) Verfahren zur kombinierten herstellung von methanol und ammoniak
EP1724542B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Produkten aus Synthesegase
WO2021160235A1 (de) Verfahren und anlage zur elektrochemischen sauerstoffproduktion
EP3102308B1 (de) Verfahren zum erzeugen und reinigen eines synthesegases
EP3176152A1 (de) Verfahren zur erzeugung von harnstoff
DE69322207T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kombinierten Herstellung von synthetischen Ammoniak und reinem Wasserstoff
DE4210638A1 (de) Verfahren zur gewinnung von hochreinem wasserstoff und hochreinem kohlenmonoxid
EP2398574B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abscheiden eines gasförmigen bestandteils
WO2008064762A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von produkten aus synthesegas
EP1975123A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegas
EP3466869A1 (de) Verfahren zur kombinierten herstellung von methanol und von ammoniak

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13734667

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013734667

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013734667

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 2015105188

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A