Способ получения окиси углерода

 

Изобретение относится к способу получения окиси углерода из загрязненного азотом и содержащего в основном водород, окись углерода и метан газового потока и позволяет упростить технологию. Газовый поток разделяют при низкой температуре с получением содержащей азот фракции окиси углерода и часть окиси углерода подвергают циркуляции для компенсации потребности процесса в холоде, а остающуюся часть окиси углерода отводят как целевой продукт. Содержащую азот окись углерода разделяют на окись углерода и содержащую окись углерода азотную фракцию посредством ректификации. При этом нижнюю часть ректификационной колонны (РК) нагревают циркулирующей окисью углерода , а вьщеляющуюся в нижней части РК в жидком виде окись углерода после снижения ее давления применяют дня охлаждения верхней части РК. 2 з.п. ф-льт, 2 ил. I СУ) со ел 00 4 Сл1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш 4 F 25 J 3 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, и „

" 1

Н ПАТЕНТУ (21) 3584200/23-26 (22) 27.04.83 (31) Р 32 15 829.7 (32) 28.04.82 (33) DE (46) 07.12.87. Бюл. Р 45 (71) Линде АГ (DE) (72) Райнер Фабиан (AT) (53) 621.593 (088.8) (56) Сообщение фирмы Линде. — Техник унд Виссеншафт, 1973, N - 33, с. 3-5. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА (57) Изобретение относится к способу получения окиси углерода иэ загрязненного азотом и содержащего в основном водород, окись углерода и метан газового потока и позволяет упростить технологию. Газовый поток раэде„„SU„„1358794 A 3 ляют при низкой температуре с получением содержащей азот фракции окиси углерода и часть окиси. углерода подвергают циркуляции для компенсации потребности процесса в холоде, а остающуюся часть окиси углерода отводят как целевой продукт. Содержащую азот окись углерода разделяют на, окись углерода и содержащую окись углерода азотную фракцию посредством ректификации. При этом нижнюю часть ректификационной колонны (PK) нагревают циркулирующей окисью углерода, а выделяющуюся в нижней части

РК в жидком виде окись углерода после снижения ее давления применяют для охлаждения верхней части PK.

2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1358794

Изобретение относится к способу получения окиси углерода из загрязненного азотом и содержащего в основном водород, окись углерода и метан газового потока, причем газовый поток разделяется при низкой температуре с получением содержащей азот фракции окиси углерода, причем часть окиси углерода для покрытия потреб- 10 ности процесса в холоде находится в кругообороте, а остальная часть отводится как продукт.

На фиг.1 изображена установка, реализующая предлагаемый способ, в сое- 15 динении с метановой промывкой; на фиг.2 — то же, в соединении с частичной конденсацией.

Установка для реализации способа содержит трубопроводы 1-28, теплооб- 2р менники 29-34, компрессоры 35-36, турбодетандеры 37 и 38, клапаны 395 1, отстойники 52-54, компрессор 55, резервуар 56, насосы 57 и 58, охладитель 59, конденсаторы 60-62, обогре- 25 ватель 63, смеситель 64, промывочную колонну 65, регенерационную колонну

66, колонны 67 и 68, трубопроводы

69-71.

Способ реализуют следующим образом.

По трубопроводу 1 подводится газ, полученный с помощью парового риформинга природного газа, который. содержит, мол.X: водород 70.54; окись углерода 24.69; метан 3.49; азот

1. 28. Газ, который получается риформингом природного газа, имеет содержание азота 5 мол. . В общем случае по предлагаемому способу могут перерабатываться природные газы с содержанием азота до примерно 15 мол.X.

Если имеются газы с еще большим содержанием азота, то экономически выгоднее применять отделение азота до

45 парового риформинга, чем применять предлагаемый способ.

Применяемый газ подается по трубопроводу 1 при давлении 14 бар и о температуре 36 С. В теплообменниках

29 и 30 газ охлаждается холодными продуктами разделения до 92 К, причем содержащиеся в расщепленном газе метан и окись углерода в значительной степени конденсируются. Двухфазная смесь подается в нижнюю область колонны 65 метановой промывки. Из оставшегося газа в промывочной колонне

65 окись углерода вымывается жидким метаном, который по трубопроводу 4 вводится в верхнюю часть промывочной колонны 65. Из верхней части промывочной колонны по трубопроводу 69 отбирается очищенный водород, который в качестве примесей содержит примерно 1,5 мол. . метана, 0,2 мол. азота и 10 миллионных частей окиси углерода. Эта фракция водорода подогревается в теплообменнике 30, затем расширяется в трубодетандере 37 с отдачей охлаждающей энергии и после повторного подогрева в теплообменниках 30 и 29 по трубопроводу 2 отводится как товарный водород.

Промывочный метан со всей содержащейся окисью углерода преобладающей частью азота и небольшим количеством растворенного водорода отводится из нижней части промывочной колонны 65 и в клапане 39 доводится до давления примерно 4 бар. При этом растворенный в промывочном метане водород выделяется в виде газа и соответственно условиям равновесия также окись углерода, азот и метан.

Вьделившиеся в газообразном состоянии компоненты, где приблизительно в одинаковых количествах содержится водород и окись углерода, отделяют в отстойнике 52, понижают их давление в клапане 40 и после подогрева в теплообменниках 30 и 29 по трубопроводу

3 отводят как фракцию отопительного газа.

B другом варианте отстойник 52 заменен малой ректификационной колонной, верхняя часть которой охлаждается циркулирующей окисью углерода под давлением 1,5 бар и при температуре 86 К. За этот счет содержание окиси углерода в этой фракции отопительного газа уменьшается ниже

40 мол. .

Остающаяся в отстойнике 52 или в соответствующей ректификационной ко.лонне жидкость разделяется на два частичных потока и в клапанах 41 и 42 ее давление снижается до 2,5 бар °

Прошедший через клапан 41 частичный поток испаряется в теплообменнике 30 и после этого подается в регенерационную колонну 66. Прошедший через клапан 42 частичный поток вводится прямо в регенерационную колонну 66 на несколько этажей выше предьдущего частичнбго потока. Регенерационная колонна 66 имеет головной конденса1358794 з тор 60 в верхней части, а также обог реватель 63 нижней части, оба они запитызаются окисью углерода, циркулирующей в кругообороте. В нижней части колонны выделяется чистый метан, давление в котором насосом 57 доводится до давления поступающего сырого газа. По трубопроводу 4 ответвляется требуемый для метановой промывки метан, охлаждается до снижения в теплообменнике 30 и подается в промывочную колонну 65. Давление метана снижается в клапане 46 и он примешивается с отбираемой из отстойника 52 фракцией отопительного газа.

Продукт из верхней части регенирационной колонны 66 является смесью, мол. : окись углерода 95,05; азот 4,8; метан 0,1; водород 0,05. Этот газ вводится в среднюю часть ректификационной колонны 67, которая также работает под давлением 2,5 бар (если пренебречь перепадами давления).

Из верхней части этой ректификационной колонны по трубопроводу 5 отбирается азот, который содержит остаточный водород и примерно 35 мол. . окиси углерода и смешивается с фракцией отопительного газа. Из нижней части ректификационной колонны 67 отбирается чистая окись углерода, в клапане 47 снижается ее давление до

1,5 бар, причем температура снижается с 90,5 до 85 К и испаряется в конденсаторе 61 в верхней части колонны

67. Через клапан 48 подается небольшое количество жидкой окиси углерода для покрытия потерь холода при разделении азота и окиси углерода.

Отобранная из нижней части ректификационнай колонны 67 окись углерода, которая содержит как товарный продукт, так и окись углерода кругооборота, после ее испарения в конденсаторе 61 нагревается в теплообменнике 31 переохлаждаемой жидкой окисью углерода и в заключение нагревается в теплообменнике 29. Окись углерода с давлением 1,1 бар подводится к компрессору 35, от которого по трубопроводу 11 отбирается товарный продукт. окиси углерода от соответствующей ступени давления. Окись углерода, подлежащая подаче в кругооборот, после сжатия до 30 бар охлаждается в теплообменнике 29, конденсируется в обогревателе, нижней части регене рационной колонны, затем переохлаждается в теплообменнике 31 нагреваемой окисью углерода, в резервуаре 56 запасной окиси углерода снижается ее давление до 2,5 бар. Этой жидкой окисью углерода питаются отдельные охладительные ступени.

По трубопроводам 7 и 70, а также

1ð через клапан 45 частичный поток попадает в теплообменник 30 и там испаряется, тогда как другой частичный поток по трубопроводам 7 и 10, а также через клапан 43 попадает в охлади1б тель 59 промывочной колонны. После испарения в теплообменнике 30 и охладителе 59 оба частичных потока окиси углерода вновь объединяются и отводятся по трубопроводу 9 под давлением 2,5 бар. Этот газ смешивается с расширившимся газом, который отводится по трубопроводу 9 и через трубопровод 8 попадает в нижнюю часть ректификационной колонны 67 в ка25 честве нагревающего пара.

Давление еще одного частичного по тока, отводимого по трубопроводу 7 из резервуара жидкой окиси углерода, в клапане 44 снижается до 1,5 бар и подается в качестве охладительного средства в конденсатор 60 в верхней части регенерационной колонны 66.

Испарившаяся окись углерода смешивается с испарившейся в конденсаторе

61 ректификационной колонны товарной и циркулирующей окисью углерода, а после подогрева вновь подводится к компрессору 35 окиси углерода.

Предлагаемый способ (фиг.2) выго40 ден для обработки газовых смесей с малым содержанием метана, так как не предусмотрено метановой промывки.

По трубопроводу 12 подводится

45 газ с большим содержанием окиси углерода, который содержит, мол. : водород 29,7; азот 4,2, метан 0,1; окись углерода 66. Газ в смесителе 64 смешивается с охлажденным газом, в бп основном содержащим водород и окись углерода, и затем сжимается в компрессоре 36. В теплообменниках 32 и 33 газ охлаждается примерно до 78 К, причем образуется конденсат с высоким

55 содержанием окиси углерода, который отделяется в отстойнике 53. Для выделения растворенного водорода давление, выходящего по трубопроводу иэ отстойника 53 конденсата, снижается

1358794 в клапане 49 до примерно 1,5 бар и он подводится в еще один отстойник 54. Жидкая фаза из отстойника 54 состоит из смеси окиси углерода и газа.

Частичный поток этой жидкости отводится по трубопроводу 15 и подается в открытый кругооборот хладагента.

Круговорот, кроме того, еще питается через трубопровод 16, выделяющийся при сниженном давлении газом из отстойника 54, а также частичным потоком стороны низкого давления турбодетандера 38, в которую поступает газбвая фаза с высоким содержанием водорода из отстойника 53 после ее нагрева в теплообменниках 33 и 32 с охлаждением в турбодетандере. Образованная из трубопроводов 15, 16 и 14 смесь представляет собой хладагент с очень низкой температурой, который нагревается в теплообменниках

33 и 32, охлаждая потоки способа, и, наконец, в смесителе 64 смешивается с сырым исходным газом.

Главный поток из отстойника 54 снижается насосом 58 до давления

2,6 бари по трубопроводу 17 подводит, —, ся к теплообменнику 33 и нагревается, затем в теплообменнике 31 частично испаряется и по трубопроводу 18 подается в колонну 68 отделения азота, где понижается его давление. Продукт из верхней части колонны 68 является азотной фракцией, которая по трубопроводу 19 отводится в трубопровод 20 остаточного газа, который также несет излишек газа с выхода турбодетандера по трубопроводу 13. Колонна 68 обогревается посредством вдувания холодного потока окиси углерода через трубопровод 27 ° Этот поток покидает колонну 68 с товарным продуктом окиси углерода в жидком состоянии по трубопроводу 21. В клапане 51 давление части этого продукта с низа колонны снижается до 1,5 бар и по трубопроводу 22 подается в конденсатор

62 в верхней части колонны 68 и там испаряется. Испарившаяся окись углерода под низким давлением по трубопроводу 24 подводится к теплообменнику 34 и нагревается там, охлаждая окись углерода в кругообороте. Частичный поток испаренной окиси углерода через трубопровод 23 может быть подмешан к остальной части продукта из нижней части колонны 68, которая после снижения давления в клапане 50

15

40

45 1. Способ получения окиси углерода из содержащей азот, водород, окись углерода и метан газовой смеси, включающий низкотемпературную ректификацию газовой смеси в колонне с

50 получением азотной фракции и окиси углерода, подачу окиси углерода в качестве хладагента на циркуляцию с последующим отводом части окиси углерода потребителю, а т л и ч а ю55 шийся тем, что, с целью упрощения технологии, нижнюю часть ректификационной .колонны нагревают циркулирующей окисью углерода и выделившуюся в нижней части ректификационной

35 отводится по трубопроводу 7 1. Эта фракция используется в теплообменяике 32 в качестве дополнительного хладагента, и после нагревания по трубопроводу 28 объединяется с нагретым в теплообменнике 34 частичным потоком и подводится к компрессору 55 окиси углерода. С соответствующей ступени давления по трубопроводу 25 отбирается товарный продукт окиси углерода, тогда как часть для кругооборота отводится по трубопроводу 26, подводится к теплообменнику 34, в котором она охлаждается перед подачей вновь в колонну 68.

Пример 1. В колонну для ректификационного разделения азот-окись углерода подают смесь, содержащую,7: водород 2; азот 4; окись углерода 94.

Ректификацию осуществляют при давлении 1,5 бар, причем температура верха колонны 80 К, а куба 84 К.

I °

Из верхней части колонны отводят газовую смесь, содержащую, 7.: водород 29, азот 33, окись углерода 38, а из куба — фракцию окиси углерода, содержащую только 27 азота.

Пример 2 ° В ректификационную колонну для разделения азота и окиси углерода подают смесь, содержащую,7.: водород 0,03; азот 3,97 и окись углерода 96. Ректификацию осуществляют при давлении 3 5 бар, причем температура верха колонны составляет 91 К, а куба колонны 93 К. Сверху колонны отводят газовую смесь, содержащую,X: водород 1; азот 41 и окись углерода 58, а из куба — фракцию окиси, содержащую 987 окиси углерода и только

27. азота.

Формула изобретения

7 1358794

8 колонны жидкую окись углерода после части ректификационной колонны осуснижения ее давления подают на ох- ществляют посредством теплообмена с лаждение верхней части ректификаци- гаэообразной окисью углерода. оннй колонны.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю2, Способ по п.1, о т л и ч а ю- шийся тем, что ректификацию осу. шийся тем, что нагрев нижней ществляют при температуре 80-93 К. !

1358794

Составитель А. Никитин

Техред Л.Сердюкова

Корректор И,Муска

Редактор М. Бланар

Заказ 6012/59 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4