低温分离段在合成气制造中的有效使用的制作方法

本发明涉及一种化工装置和方法，其中空气分离段(asu)在重整烃进料时为重整器段提供氧气，并且提供包括制冷剂(例如，氮气)的流，该流可以用于冷却装置的其他组件或该方法中的步骤。本发明描述了如何在同一通用化工装置/方法中操作的几个低温单元或方法步骤之间实现协同作用。

背景技术：

1、低温分离过程通常由joule-thomsen效应驱动。这本质上意味着，在给定的温度和压力下，气体或液体的膨胀会导致介质冷却。就像在冰箱中一样，这意味着可以通过首先压缩气体并随后使其膨胀来实现冷却。

2、在化学工业中，低温过程在很大程度上用于分离工艺，典型的示例是空气分离段和co冷箱。这些单元传统上作为独立单元运行，其电池极限接口接近环境条件。

3、现今，低温装置被设计为独立的单元，单元内的冷却由专用压缩机供应。在co冷箱中，通过大量再循环co来提供冷却，同时通过使co2产物膨胀来驱动co2分离。低温分离过程也可能是昂贵和资源密集型的，因为需要大型压缩机来驱动分离段中的冷却机构。已知的技术包括us2013/0111948a1。

4、需要改进的化工装置和方法，其中包括空气分离段(asu)的各种单元之间的协同潜力得到优化。

技术实现思路

1、本发明的发明人已经发现，冷却能力可以从单个单元，特别是asu中提取，然后用于驱动其他低温过程。这允许在这样的装置中使用更少的压缩机，从而也使得各个压缩机的操作更加高效。因此，本技术提供了根据独立权利要求1和17所述的装置以及根据独立权利要求14所述的方法。

2、在所附的从属权利要求、附图和实施例中提供了该技术的进一步细节。

技术特征：

1.一种化工装置(100)，其包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述重整器段(20)被设置为接收至少一部分所述包含氧气的第二流(2)和所述烃进料(11)，并将它们转化为第一合成气流(21)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述冷藏分离段(40)包括co冷箱(40a)和/或低温co2分离单元(40b)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述冷藏分离段(40)包括co冷箱(40a)，并且其中所述副产物流(43)是富co流(43a)，所述产物流(41)是富h2流(41a)，并且其中所述co冷箱(40a)被设置为由来自所述asu(10)的所述第三制冷剂流(3)的至少一部分冷却。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述冷藏分离段(40)包括低温co2分离段(40b)，并且其中所述副产物流(43)是富co2流(43b)，所述产物流(41)是贫co2的合成气(41b)，并且其中所述低温co2分离段(40b)被设置为由来自asu(10)的所述第三制冷剂流(3)的至少一部分冷却。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述装置被设置为将来自所述低温co2分离段的富co2的副产物流再循环到所述重整器段作为进料，或再循环到所述烃进料中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述冷藏分离段包括低温co2分离段(40b)和co冷箱(40a)，其中所述低温co2分离段(40b)被设置为接收至少一部分所述干燥的第一合成气流(32)，并提供富co2流(43b)和贫co2的合成气(41b)；并且其中所述co冷箱(40a)被设置为接收来自所述低温co2分离段(40b)的至少一部分贫co2的合成气(41b)，并将其分离成富co流(43a)和富h2流(41a)。

8.根据权利要求7所述的装置，其中来自asu(10)的所述第三制冷剂流(3)的至少一部分被设置为首先冷却所述co冷箱(40a)，随后冷却所述低温co2分离段(40b)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第三制冷剂流是氮气流。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述重整器段(20)包括一个或多个初级重整器(20a)，所述初级重整器选自蒸汽甲烷重整(smr)反应器、电加热蒸汽甲烷重整器(esmr)和自热重整(atr)反应器。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述重整器段(20)包括初级重整器(20a)和布置在所述初级重整器(20a)下游的变换转化单元(20b)。

12.根据权利要求5、9-11中任一项所述的装置，其中所述冷藏分离段(40)包括低温co2分离段(40b)，所述装置还包括氮气洗涤单元(70)，所述氮气洗涤单元被设置为接收所述贫co2的合成气(41b)并提供富氮流(71)，所述装置还包括氨回路(80)，所述氨回路被设置为接收来自所述氮气洗涤单元(70)的富氮流(71)并提供氨产物流(81)。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第三制冷剂流(3)的至少一部分被供应到所述氮气洗涤单元(70)。

14.根据权利要求12-13中任一项所述的装置，其中所述氨回路(80)包括氨分离段(80a)，并且其中所述第三制冷剂流(3)的至少一部分被设置为冷却所述氨分离段(80a)。

15.一种在根据前述权利要求中任一项所述的化工装置(100)中生产产物流(41)的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其中将至少一部分所述包含氧气的第二流(2)供应到所述重整器段(20)。

17.根据权利要求15-16中任一项所述的方法，其中所述富co2流(43b)在所述低温co2分离段(40b)的出口处为液体形式。

18.一种化工装置(100)，其包括：

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述重整器段(20)被设置为接收至少一部分所述包含氧气的第二流(2)和所述烃进料(11)，并将它们转化为第一合成气流(21)。

20.根据权利要求18-19中任一项所述的化工装置，其中所述第一冷藏分离段是低温co2分离单元，并且其中所述第二冷藏分离段是co冷箱。

21.根据权利要求20所述的化工装置，其中来自所述低温co2分离单元的副产物流(43)是富co2流(43b)，并且来自所述低温co2分离单元的产物流(41)是贫co2的合成气(41b)，并且其中来自所述低温co2分离单元的富co2的副产物流被再循环到所述重整器段(20)作为进料，或被再循环到所述烃进料(11)中。

技术总结提供了一种化工装置，其包括空气分离段(ASU)、重整器段、除水段和冷藏分离段。大气空气的第一进料在ASU中被分离以产生制冷剂流。烃进料在重整器段中被转化为第一合成气流。从第一合成气流中去除水，并且通过冷藏分离段将所得的干燥的第一合成气流的至少一部分分离成至少产物流和副产物流。重要的是，冷藏分离段由来自ASU的制冷剂流(例如，氮气)冷却。还提供了一种使用该装置生产产物流的方法。技术研发人员：P·M·莫滕森,S·S·克里斯坦森受保护的技术使用者：托普索公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23