СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СО, H И МЕТАНОЛА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА, В ЧАСТНОСТИ ИЗ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА ПРОИЗВОДСТВА АЦЕТИЛЕНА Российский патент 2017 года по МПК C01B3/12 C01B3/50 C01B3/52 C01B3/56 F25J3/02 

Изобретение относится к способу получения метанола, продукта H₂ и продукта CO из синтез-газа, содержащего H₂ и CO, в частности из отходящего газа производства ацетилена.

Способы получения приведенных выше продуктов из синтез-газа известны из уровня техники. При этом, однако, получение трех названных продуктов в сильно изменяющихся количествах в рамках по возможности экономичного способа из синтез-газа, содержащего H₂ и CO, необязательно сильно загрязненного, оказывается трудной задачей.

Данная проблема решается способом, обладающим признаками по пункту 1 формулы изобретения.

Соответственно, способ по изобретению обеспечивает поток синтез-газа, разделенный на первый и второй частичный поток синтез-газа, где только CO, присутствующий в первом частичном потоке синтез-газа, превращается в CO₂ и H₂ при использовании водяного пара, примешанного к первому частичному потоку синтез-газа (реакция сдвига водяного газа), где первый превращенный частичный поток синтез-газа и часть второго непревращенного частичного потока синтез-газа, соответственно, подают в две отдельные промывочные колонны для отмывки от CO₂ аминосодержащим промывочным средством (например, MDEA), где, в частности, промывочное средство регенерируется в общей колонне, где поток продукта метанола смешивается из одной части промытого (превращенного) первого частичного потока синтез-газа и/или другой части (если присутствует) (непревращенного) второго потока синтез-газа, а также, необязательно, двух дополнительных потоков (остаточного газа PSA и сырого H₂ из холодильного блока, см. ниже) таким образом, что соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂), которое необходимо для синтеза метанола, регулируется, а именно предпочтительно в диапазоне от 2,0 до 2,1, где, дополнительно, (промытую) одну часть второго частичного потока синтез-газа используют для получения потока продукта CO и потока продукта H₂ и где другую часть (если присутствует) промытого (превращенного) первого частичного потока синтез-газа используют для получения потока продукта H₂.

Предпочтительно поток синтез-газа (подаваемый газ) сжимают на первой технологической стадии, в частности, для возможности достижения желаемых давлений продуктов (H₂ и метанола) без дополнительного сжатия. Кроме того, эффективный объем газа и, тем самым, размеры используемых компонентов установки могут быть уменьшены. Кроме того, вследствие этого, пар, используемый для превращения CO, не должен подвергаться чрезмерному расширению. Кроме того, при отмывке от CO₂ достигается лучшая абсорбция, и последующее криогенное разделение газов осуществляется при меньшем количестве циркулируемого CO, что уменьшает расход потока через компрессор CO и его использование (сжатие потока продукта CO и потока циркуляции CO). Наконец, посредством изначально предусмотренного сжатия исходного сырья при адсорбции с перепадом давления (PSA) повышается выход H₂ и, тем самым, уменьшается подлежащее сжатию количество остаточного газа.

Особенно предпочтительно то, что в качестве потока синтез-газа (подаваемого потока) используется отходящий газ при производстве ацетилена, считавшийся малопригодным для дальнейшего получения вторичного сырья, который обычно образуется в больших количествах при производстве ацетилена в качестве недорого побочного продукта.

Конкретное техническое описание состава такого отходящего газа (AOG) в % моль. выглядит следующим образом:

Компонент % мол. H₂ от 59 до 64 CO от 29 до 34 CO₂ от 3,3 до 4,1 CH₄ от 1,5 до 3,5 N₂+Ar+He от 0,3 до 1,0 O₂ от 0,1 до 0,6 C₂H₆ от 0,001 до 0,1 C₂H₄ от 0,2 до 0,6 C₃H₄ от 0,003 до 0,03 Общее количество <0,1 мг/Нм³ NMP Следы Температура от 15°C до 40°C Давление от 9 бар до 12 бар

Способ по изобретению отличается, в частности, возможностью реализации как регулирования, соответственно, необходимых количеств продуктов CO и H₂, а также - в связи с этим - регулирования соотношения (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) в потоке продукта метанола, которое для синтеза метанола (CO+2H₂↔CH₃OH) предпочтительно находится в диапазоне от 2,0 до 2,1.

Приведенное выше регулирование, в частности, может быть осуществлено соответствующим разделением потока синтез-газа на два частичных потока синтез-газа, а также их делением на поток синтез-газа для производства метанола и поток синтез-газа для производства водорода и/или CO.

По этой причине, например, для регулирования количества продукта CO второй (непревращенный) частичный поток синтез-газа может быть подан в указанный аминный скруббер через первый вентиль, так что при соответствующем расположении первого вентиля часть второго частичного потока синтез-газа поступает через указанный первый вентиль в аминный скруббер и доступна для использования в получении потока продукта CO и/или H₂, а другую часть отводят выше по потоку относительно первого вентиля и подают в поток продукта метанола.

Кроме того, превращенный (промытый) первый частичный поток синтез-газа может быть подан через второй вентиль в блок адсорбции с перепадом давления (PSA) для регулирования количества продукта H₂ (см. ниже), где при соответствующем расположении второго вентиля часть промытого первого (превращенного) частичного потока синтез-газа отводят выше по потоку относительно второго вентиля и подают в поток продукта метанола и где другая часть промытого первого частичного потока синтез-газа поступает через указанный второй вентиль в блок адсорбции с перепадом давления и доступна для использования в получении потока продукта H₂.

Установленное в этом случае соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) в потоке продукта метанола предпочтительно измеряют (фактическое значение), где первый частичный поток синтез-газа подается через третий вентиль на стадию описанного выше превращения CO и третьим вентилем управляют так, что соответствующее превращение CO и H₂O в H₂ и CO₂ регулирует указанное соотношение до заданного рекомендуемого значения в диапазоне от 2,0 до 2,1. Например, если относительное содержание H₂ слишком мало, первый частичный поток синтез-газа увеличивают путем соответствующего регулирования третьего вентиля, так что больше CO и H₂O превращается в единицу времени в H₂ и CO₂. Если относительное содержание H₂ слишком велико, первый частичный поток синтез-газа уменьшают путем соответствующего регулирования третьего вентиля.

Таким образом, превращение при заданном количестве продукта CO (первый вентиль) проводят таким образом, что, с одной стороны, образуется желаемое количество продукта H₂ (второй вентиль) и, с другой стороны, указанное соотношение в смешанном потоке продукта метанола принимает подходящее для синтеза метанола значение в диапазоне от 2,0 до 2,1.

В случае если в качестве сырья используют поток отходящего газа при производства ацетилена, присутствующие в нем ненасыщенные углеводороды перед разделением потока синтез-газа предпочтительно гидрируют до образования насыщенных углеводородов в каталитическом блоке очистки, где, в частности, C₂H₂ и/или C₂H₄ гидрируются до образования C₂H₆ и, соответственно, C₃H₄ и/или C₃H₆ гидрируются до образования C₃H₈. Кроме того, предпочтительно кислород, присутствующий в потоке отходящего газа при производстве ацетилена, с равным образом присутствующими в нем H₂ и CO превращают в H₂O и CO₂. Кроме того, следы серы и NMP (N-метилпирролидона) из потока отходящего газа производства ацетилена предпочтительно задерживаются в приведенном выше каталитическом блоке очистки.

Предпочтительно указанную одну часть второго частичного потока синтез-газа, которая, в частности, служит для регулирования продукта CO или продукта H₂, после отмывки от CO₂ подвергают адсорбции с переменной температурой в соответствующем блоке адсорбции с переменной температурой для сушки (удаления воды) и для удаления остатка CO₂, где предпочтительно по меньшей мере один адсорбер поглощает при низких температурах H₂O и CO₂, присутствующие в указанной части второго частичного потока синтез-газа, и затем по меньшей мере один адсорбер, обогащенный компонентами, регенерируют при сравнительно более высоких температурах путем продувки потоком сырого водорода, где при необходимости, в частности в случае частичной загрузки, одну часть высушенной посредством указанной адсорбции с переменной температурой и освобожденной от CO₂ части непревращенного второго частичного потока синтез-газа примешивают к потоку сырого водорода.

Часть непревращенного второго частичного потока синтез-газа, которая таким образом высушена и освобождена от CO₂, вслед за этим криогенно разделяют в ходильном блоке по меньшей мере на поток продукта CO и поток сырого водорода, а также, в частности, поток остаточного газа (частичная конденсация или отмывка метаном), где поток продукта CO сжимают и где по меньшей мере один сжатый частичный поток потока продукта CO используют для генерации холода и/или тепла, необходимых для указанного разделения (потоки циркуляции CO). Для генерации холода, в этом случае, в частности, частичный поток CO расширяют в расширителе CO. Образовавшийся при разделении поток остаточного газа предпочтительно направляют в выходную установку и/или сжигают.

Кроме того, указанный выше поток сырого водорода для регенерации/продувки по меньшей мере одного адсорбера блока адсорбции с переменной температурой предпочтительно отделяют от потока сырого водорода, полученного в холодильном блоке, и после регенерации/продувки снова возвращают в поток сырого водорода.

Для генерации потока продукта H₂ затем предпочтительно поток сырого водорода и другую часть промытого (превращенного) первого частичного потока синтез-газа примешивают к образованному обогащенному водородом подаваемому потоку для PSA, который подвергают адсорбции с перепадом давления (PSA) для дальнейшей очистки. В этом случае подаваемый поток для PSA пропускают при высоком давлении по меньшей мере через один адсорбер, где присутствующий в нем водород проходит по меньшей мере через один адсорбер и образует поток продукта H₂. Более тяжелые компоненты, такие как, например, CO, присутствующие в подаваемом потоке для PSA, поглощаются по меньшей мере одним адсорбером. Если по меньшей мере один адсорбер полностью загружен, поглощенные компоненты десорбируют при меньшем давлении, и по меньшей мере один адсорбер продувают, в частности, продувочным газом, образованным из частичного потока полученного потока продукта H₂. Образовавшийся при этом поток остаточного газа, содержащий десорбированные компоненты, а также продувочный газ, затем сжимают, и он может быть подан в качестве дополнительного компонента к потоку продукта метанола.

При необходимости, в частности при задаваемом малом потоке продукта CO и сравнительно большом потоке продукта H₂, часть промытой части непревращенного второго частичного потока синтез-газа может быть примешана к подаваемому потоку для PSA. Кроме того, при необходимости, в частности при заданном небольшом потоке продукта H₂ и сравнительно большом потоке продукта CO, часть потока сырого водорода может быть добавлена в поток продукта метанола.

Дополнительно, проблема согласно изобретению решается путем предоставления установки для получения потока продукта H₂, потока продукта CO и потока продукта метанола из потока синтез-газа, содержащего H₂ и CO (например, из отходящего газа при производстве ацетилена).

Установка согласно изобретению предпочтительно имеет один компрессор, который выполнен с возможностью сжимать поток синтез-газа (сырьевой поток) (см. выше), где компрессор предпочтительно соединен с блоком очистки, предусмотренным ниже по потоку относительно компрессора, который выполнен с возможностью каталитического гидрирования ненасыщенных углеводородов, присутствующих в (сжатом) потоке синтез-газа, а также с возможностью удаления кислорода.

Указанный блок очистки предпочтительно соединен через третий вентиль с реактором сдвига водяного газа, так что первый частичный поток синтез-газа может быть подан через третий вентиль в реактор сдвига водяного газа, который выполнен с возможностью превращать присутствующие в первом частичном потоке синтез-газа CO с H₂O (пар) в H₂ и CO₂, где данный блок превращения (реактор сдвига водяного газа) дополнительно соединен с блоком аминного скруббера, который, в свою очередь, через второй вентиль соединен с подводящей линией сырого водорода, идущей к блоку адсорбции с перепадом давления (PSA), а также с отводом для потока продукта метанола, так что первый частичный поток синтез-газа может быть подан из реактора сдвига водяного газа в блок аминного скруббера, и часть первого частичного потока синтез-газа может быть подана в качестве составной части подлежащего получению потока продукта метанола в указанный отвод, и, в зависимости от регулирования второго вентиля, другая часть первого частичного потока синтез-газа может быть подана через второй вентиль в подводящую линию сырого водорода для PSA.

Кроме того, блок очистки предпочтительно соединен через первый вентиль с блоком аминного скруббера, так что часть второго частичного потока синтез-газа может быть подана через первый вентиль в блок аминного скруббера, где указанный отвод ответвлен выше по потоку относительно первого вентиля, так что, в зависимости от регулирования первого вентиля, другая часть второго потока синтез-газа может быть подана в данный отвод в качестве дополнительной составной части потока продукта метанола.

В отводе (линия MeOH из синтез-газа), после примешивания всех частичных потоков, предпочтительно предусмотрен сенсор для определения соотношения (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) в потоке продукта метанола, полученном смешением одной части (превращенного) первого частичного потока синтез-газа, другой части (непревращенного) второго частичного потока синтез-газа, а также, необязательно, остаточного газа PSA и части сырого водорода из холодильного блока, где для управления третьим вентилем предусмотрен блок управления, который выполнен с возможностью управлять данным соотношением (фактическое значение) посредством соответствующего регулирования третьего вентиля до заданного рекомендуемого значения (заданное значение) в диапазоне от 2,0 до 2,1 (см. выше).

Блок аминного скруббера предпочтительно выполнен с возможностью индивидуальной промывки превращенного первого частичного потока синтез-газа, а также одной части непревращенного второго частичного потока синтез-газа, для удаления или снижения количества присутствующего в них CO₂, где блок аминного скруббера предпочтительно имеет общую колонну для регенерации использованного соответственно обогащенного CO₂ промывочного средства, которая выполнена с возможностью регенерации обоих промывочных средств. Блок аминного скруббера дополнительно соединен посредством первой линии с блоком адсорбции с переменной температурой, для сушки промытой одной части непревращенного второго частичного потока синтез-газа и для удаления все еще присутствующего в ней CO₂, где, в частности, блок адсорбции с переменной температурой выполнен с возможностью поглощать H₂O и CO₂, присутствующие в указанной части второго частичного потока синтез-газа, при низких температурах по меньшей мере в одном адсорбере и затем при сравнительно более высоких температурах регенерировать путем продувки потоком сырого водорода по меньшей мере одного адсорбера, обогащенного указанными компонентами.

Блок адсорбции с переменной температурой предпочтительно соединен посредством второй линии с криогенным блоком разделения (холодильным блоком), так что высушенная и освобожденная от CO₂ часть непревращенного второго частичного потока синтез-газа может быть подана по данной второй линии в холодильный блок, который выполнен с возможностью разделять высушенную и освобожденную от CO₂ часть непревращенного второго частичного потока синтез-газа на поток продукта CO, поток сырого водорода, а также, в частности, поток остаточного газа (см. выше). Для сжатия потока продукта CO до желаемого давления продукта холодильный блок соединен с компрессором CO, который дополнительно выполнен с возможностью сжимать по меньшей мере один частичный поток CO до желаемого давления циркуляции CO для генерации холода и/или тепла (приблизительно до 30 бар вплоть до 40 бар) и возвращать его в холодильный блок. Дополнительно, установка производства необходимого для криогенного разделения холода выполнена, в частности, с возможностью осуществлять расширение по меньшей мере одного из приведенных выше частичных потоков CO потока циркуляции CO в расширителе CO (приблизительно до 15 бар вплоть до 20 бар).

Дополнительно, холодильный блок предпочтительно соединен подводящей линией регенерирующего/продувочного газа с блоком адсорбции с переменной температурой, которая выполнена с возможностью подачи используемого для регенерации/продувки потока сырого водорода из холодильного блока в блок адсорбции с переменной температурой. Кроме того, предусмотрена первая, снабженная вентилем обходная линия (обход), которая соединяет вторую линию с подводящей линией регенерирующего/продувочного газа выше по потоку относительно блока адсорбции с переменной температурой, так что при необходимости, в частности в случае частичной нагрузки, часть части второго (непревращенного) частичного потока синтез-газа, которая высушена и освобождена от CO₂ посредством указанной адсорбции с переменной температурой, может быть примешана через первую обходную линию к используемому для регенерации/продувки потоку сырого водорода. Дополнительно, предусмотрена отводящая линия регенерирующего/продувочного газа, которая соединяет блок адсорбции с переменной температурой с подводящей линией водорода блока адсорбции с перепадом давления, так что нагруженный регенерирующий/продувочный газ (поток сырого водорода) может быть подан в подводящую линию сырого водорода для использования в блоке адсорбции с перепадом давления.

Дополнительно, предпочтительно предусмотрена вторая, снабженная вентилем обходная линия (обход b), которая соединяет первую линию (между блоком аминного скруббера и блоком адсорбции с переменной температурой) с подводящей линией сырого водорода блока адсорбции с перепадом давления, так что при необходимости часть промытой части непревращенного второго частичного потока синтез-газа может быть подана в блок адсорбции с перепадом давления. Кроме того, предусмотрена третья, снабженная вентилем обходная линия (обход), которая соединяет подводящую линию сырого водорода блока адсорбции с перепадом давления с указанным отводом для MeOH синтез-газа, так что при необходимости подводимый в подводящей линии сырого водорода блока адсорбции с перепадом давления подаваемый поток для PSA (сырой водород из холодильного блока, необязательно превращенный и непревращенный синтез-газ, а также регенерирующий/продувочный газ из TSA) может быть подан в отвод и тем самым добавлен к потоку продукта метанола.

Более конкретно, блок адсорбции с перепадом давления предпочтительно выполнен с возможностью подавать подводимый в подводящей линии сырого водорода (обогащенный водородом) подаваемый поток для PSA при высоком давлении по меньшей мере через один адсорбер, где водород проходит по меньшей мере через один адсорбер и образует указанный поток продукта H₂, и при этом поглощать присутствующие в подаваемом потоке для PSA более тяжелые компоненты, в частности CO, по меньшей мере в одном адсорбере, где блок адсорбции с перепадом давления, дополнительно, выполнен с возможностью десорбировать при меньшем давлении компоненты, которые адсорбированы по меньшей мере в одном адсорбере, и, в частности, осуществлять продувку продувочным газом, образованным из частичного потока полученного потока продукта H₂. Блок адсорбции с перепадом давления, в частности, соединен с компрессором остаточного газа, который, в свою очередь, соединен с указанным отводом, так что поток остаточного газа, полученный при адсорбции с перепадом давления и содержащий десорбированные компоненты, а также продувочный газ, может быть сжат в компрессоре остаточного газа и затем добавлен к потоку метанола.

Дополнительные подробности и преимущества изобретения проиллюстрированы описанием следующей фигуры иллюстративного варианта осуществления на основе следующей фигуры.

На фиг.1 показан способ по изобретению получения потока H₂, CO и метанола.

На фиг.1 приведено схематичное изображение способа и установки 1 для получения потока продукта H₂ 3, потока продукта CO 4, а также потока продукта 2 метанола, который имеет состав, подходящий для синтеза метанола. В качестве синтез-газа 5 предпочтительно используют так называемый отходящий газ 5 производства ацетилена (AOG), который представляет собой побочный продукт производства ацетилена, который образуется в сравнительно больших количествах.

Однако способ по изобретению не ограничен AOG в качестве исходного сырья, но также может быть применен для других синтез-газов 5 с похожим составом (особенно с похожим соотношением H₂/CO) кислорода и/или ненасыщенных углеводородов для получения трех описанных продуктов 2, 3, 4. Описанный способ также не ограничен указанным давлением исходного сырья согласно вышеприведенной таблице.

На первой стадии способа поток 5 синтез-газа (поток отходящего газа производства ацетилена или AOG) сначала сжимают 99 и затем подвергают каталитической очистке в блоке 101 очистки, при которой, в частности, при двухступенчатом катализе гидрируются присутствующие в потоке 5 синтез-газа ненасыщенные углеводороды (C₂H₂ и C₂H₄ до C₂H₆ или C₃H₄ и C₃H₆ до C₃H₈), и присутствующий кислород взаимодействует с H₂ или CO, с образованием H₂O или CO₂, соответственно.

Тем самым предотвращается как вымораживание ненасыщенных углеводородов в последующем криогенном разделении (холодильный блок 109), так и аккумуляция взрывчатых компонентов, таких как O₂ и ацетилен (C₂H₂) во всех последующих элементах установки. Дополнительно, из AOG 5 предпочтительно удаляют следы серы и NMP (N-метилпирролидона).

После описанной выше начальной очистки потока 5 синтез-газа (AOG) его разделяют на первый и второй частичные потоки 51, 52 синтез-газа, где первый (еще теплый) частичный поток 51 синтез-газа вместе с паром высокого давления подают в реактор 100 сдвига водяного газа, чтобы путем превращения CO+H₂O в CO₂+H₂ при заданном количестве продукта CO (первый вентиль V1) произвести требуемое количество продукта H₂ (второй вентиль V2) и установить в смешанном потоке продукта 2 метанола необходимое для синтеза метанола соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) в диапазоне предпочтительно от 2,0 до 2,1 (третий вентиль V3).

В этом случае, более конкретно, второй частичный поток 52 синтез-газа через первый вентиль V1 подают в блок отмывки от CO₂ (например, аминный скруббер) 102, так что при соответствующем расположении первого вентиля V1 часть 52a второго (непревращенного) частичного потока 52 синтез-газа через указанный первый вентиль V1 подают в блок 102 аминного скруббера, где другую часть 52b выше по потоку относительно первого вентиля V1 подают в отвод 114 для потока продукта 2 метанола.

Превращенный (промытый) первый частичный поток 51 синтез-газа подают для регулирования количества продукта H₂ через второй вентиль V2 в поводящую линию 111 сырого водорода блока 112 адсорбции с перепадом давления (PSA), где при соответствующем расположении первого вентиля V2 часть 51a промытого первого (превращенного) частичного потока 51 синтез-газа отводят выше по потоку относительно второго вентиля V2 в указанный отвод 114 и, тем самым, подают в поток продукта 2 метанола и где другая часть 51b промытого превращенного первого частичного потока 51 синтез-газа через указанный второй вентиль V2 поступает в подводящую линию 111 сырого водорода, идущую в блок 112 адсорбции с перепадом давления. Установленное в отводе 114 соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) в потоке продукта 2 метанола предпочтительно непрерывно или соответственно повторно измеряют (фактическое значение), где указанным третьим вентилем V3, через который первый частичный поток 51 синтез-газа подают в реактор 100 сдвига водяного газа, управляют так, что посредством происходящего в реакторе 100 сдвига водяного газа превращения CO и H₂O в H₂ и CO₂ указанное соотношение приближается к заданному рекомендуемому значению в диапазоне от 2,0 до 2,1.

В блоке 102 аминного скруббера осуществляется объединенное удаление CO₂ (отмывка активированным метилдиэтаноламином aMDEA), где как превращенный первый поток 51 синтез-газа (AOG-поток), так и указанную одну часть 52a не подвергшегося сдвигу второго потока 52 синтез-газа подают в соответствующую промывную колонну для уменьшения содержания CO₂. В то время как содержание CO₂ в превращенном обогащенном CO₂ первом потоке 51 синтез-газа предпочтительно уменьшают до желательных для синтеза метанола около 3% моль. CO₂, CO₂ указанной части 52a непревращенного второго потока 52 синтез-газа почти полностью удаляют до остатка в несколько частей на миллион (ч/млн) по молям. Кроме обеих энергоэффективно соединенных друг с другом в плане подачи промывочного средства промывных колонн может быть проведена, в частности, объединенная очистка промывающего средства обеих промывных колонн только в одной регенерационной колонне.

Для полного удаления компонентов воды и CO₂ часть 52a непревращенного, второго потока 52 синтез-газа подают из отмывки от CO₂ 102 по первой подводящей линии 103 в блок 104 адсорбции с переменной температурой (TSA), перед тем, как она из TSA 104 поступит на криогенное разделение газов по второй подводящей линии 105, которое осуществляется в холодильном блоке 109. Тем самым предотвращается вымораживание данных обоих компонентов в холодильном блоке 109, а также возможная блокада протоков пластинчатого теплообменника, уменьшение количества продукта, а также ухудшение качества продукта.

Нагруженный адсорбер блока 104 адсорбции с переменной температурой после определенной последовательности шагов (последовательность работы адсорбера) регенерируют потоком 6a сырого водорода из указанного холодильного блока 109 при более высоких температурах, перед тем, как он вновь становится доступен для адсорбции. При необходимости, например в случае частичной нагрузки, часть высушенной части 52a непревращенного второго частичного потока 52 синтез-газа, которая поступает из блока 104 адсорбции с переменной температурой, может быть примешана к используемому для регенерации/продувки потоку 6a сырого водорода, чтобы предоставить необходимое количество регенерирующего газа, а именно по обходу или первой обходной линии a, которая ответвляется от второй подводящей линии 105.

Для использованного потока 5 синтез-газа (отходящего газа производства ацетилена согласно таблице), который определен выше, отмывку 109 метаном предпочтительно осуществляют в виде криогенного процесса разделения газов. При небольшом соотношении H₂/CO и более высоком давлении в использованном потоке 5 синтез-газа (AOG) также, однако, может быть использован конденсационный процесс. Синтез-газ 52a ректификационно расщепляют в обоих процессах на чистый поток продукта CO 4, поток 6 сырого водорода и поток 7 остаточного газа.

Более конкретно, при отмывке 109 метаном высушенная и освобожденная от CO₂ часть 52a второго (непревращенного) частичного потока 52 синтез-газа (в частности, в форме двухфазной смеси) может быть сначала обработана жидким метаном в колонне отмывки метаном, так что CO вымывается из поднимающейся газообразной фазы, обогащенной H₂, где в верхней части колонны отмывки метаном отводят поток 6 сырого водорода, который (через подводящую линию 111 сырого водорода) подают в блок 112 адсорбции с перепадом давления. Конденсат и промывающий метан, обогащенный CO, кислород и все еще растворенный водород отводят из нижней части колонны отмывки метаном и подают во вторую колонну, где выпаренный H₂ с небольшими количествами CO, а также N₂, отводят из верхней части в виде потока 7 остаточного газа и где жидкую фазу, образовавшуюся в нижней части второй колонны, подают в третью колонну, из которой метан получают в виде кубового продукта, который может быть подан обратно в колонну отмывки метаном и в колонну для выпаривания H₂, где избыточный метан может быть добавлен к потоку 7 остаточного газа. Из верхней части третьей колонны отводят фракцию, содержащую CO и N₂, которая может быть подана в четвертую колонну, из верхней части которой отводят по существу N₂, который добавляют к потоку 7 остаточного газа, и из нижней части которой отводят поток продукта CO. Разумеется, аналогичным образом допустимы имеющие иную форму способы отмывки метаном.

Затем полученный таким образом CO сжимают в компрессоре CO 110 с одной стороны до давления продукта или продуктов, с другой стороны - до необходимых давлений циркуляции CO. Потоки 4a циркуляции CO возвращают в указанный выше низкотемпературный процесс 109 и они служат, например, для обогрева колонны, однако, они посредством расширения обеспечивают также холод (эффект Джоуля-Томсона), например, для конденсаторов колонн. Большая часть потребности в холоде удовлетворяется расширителем CO 108, который расширяет частичный поток CO потока 4a циркуляции CO.

Полученный в холодильном блоке 109 поток 6 сырого водорода сначала большей частью используют в качестве регенерирующего/продувочного газа (поток 6 сырого водорода по подводящей линии 106 продувочного газа) в блоке адсорбции 104 с переменной температурой (TSA), и затем направляют (по отводящей линии 107 регенерирующего/продувочного газа и подводящую линию 111 сырого водорода) в блок 112 адсорбции с перепадом давления (PSA) для тонкой очистки. Остаточный газ 7 из холодильного блока 109 предпочтительно направляют при небольшом давлении на выходные установки, и он может быть, например, сожжен в нижней части топки.

Что касается получения желаемого количества водородного продукта, поток 6 сырого водорода из холодильного блока 109 и направляемую через второй вентиль V2 другую часть 51b превращенного первого потока 51 синтез-газа направляют в блок PSA 112, где получают высокочистый поток продукта H₂ (содержание H₂ >99,9% моль.). При необходимости также часть промытой части 52a непревращенного второго частичного потока 52 синтез-газа может быть подведена к исходному газу 8 для PSA (поводящая линия 111 сырого водорода) по второй обходной линии (обходу) b (в частности, при меньшем количестве продукта CO и большем количестве продукта H₂), которую отводят от подводящей линии 103 ниже по потоку относительно блока 102 аминного скруббера и выше по потоку относительно блока 104 адсорбции с переменной температурой и вводят в поводящую линию 111 сырого водорода.

Наоборот, в частности при меньшем количестве продукта H₂ и большем количестве продукта CO, часть потока 6 сырого водорода из холодильного блока 109 может быть направлена по третьей обходной линии (обходу) непосредственно в поток продукта 2 метанола (отвод 114).

Таким образом, имеется минимум один и максимум три источника получения H₂, а именно поток 6 сырого водорода из холодильного блока 109, превращенный синтез-газ 51b (через второй вентиль V2), а также непревращенный синтез-газ 52a (по обходу b).

Так как остаточный газ 9 из блока 112 адсорбции с перепадом давления содержит H₂, а также CO, его сжимают в компрессоре 113 остаточного газа до желаемого давления и он образует один из максимум четырех компонентов потока продукта 2 метанола. Дополнительными составными частями являются непревращенный 52b и превращенный 51a синтез-газ и, необязательно, поток 6 сырого водорода (по обходу c). С помощью превращения для различных заданных количеств продукта CO и H₂ можно отрегулировать в каждом случае необходимое соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) от 2,0 до 2,1 в потоке продукта 2 метанола (третий вентиль V3).

В итоге, способ по изобретению обеспечивает возможность, в частности, применения исходного газа (AOG), который считается непригодным для дальнейшего получения вторичного сырья и вырабатывается без больших затрат в больших количествах в качестве недорого побочного продукта, для получения высокоценных по качеству продуктов CO, H₂ и метанола.

В этом случае, в частности, при помощи подходящей комбинации и управления технологическими группами (общее соединение) можно отрегулировать как количества продукта CO и H₂, так и необходимое для синтеза метанола соотношение (H₂-CO₂)/(CO+CO₂) от 2,0 до 2,1. Таким образом, достигается максимальная гибкость для трех продуктов в зависимости от доступного количества AOG и максимальное использование AOG для данных продуктов, в то время как образуется только небольшой поток 7 остаточного газа.

Наконец, в частности, при помощи подходящего соединения технологических потоков как непревращенный 52a, так и превращенный AOG 51 может быть обработан только в одном блоке 102 отмывки от CO₂, и промывочное средство может быть регенерировано в единственной колонне.

Список ссылочных позиций

1 Установка 2 Поток продукта метанола 3 Поток продукта H₂ 4 Поток продукта CO 4a Частичный поток CO (поток циркуляции) 5 Подаваемый материал (поток синтез-газа или поток AOG) 6 Поток сырого водорода 6a, 6b Поток сырого водорода (на регенерацию/из регенерации TSA) 7 Поток остаточного газа из холодильного блока 8 Подаваемый поток для PSA 9 Поток остаточного газа (PSA) 51 Первый частичный поток синтез-газа, превращенный 51a Часть первого частичного потока синтез-газа 51b Другая часть первого частичного потока синтез-газа 52 Второй частичный поток синтез-газа, непревращенный 52a Часть второго частичного потока синтез-газа (на отмывку от CO₂/из отмывки от CO₂) 52b Другая часть второго частичного потока синтез-газа (для MeOH из синтез-газа) 99 Компрессор подаваемого материала 100 Реактор сдвига водяного газа 101 Блок очистки для очистки подаваемого газа (например, блок каталитического гидрирования) 102 Отмывка от CO₂ (например, аминный скруббер) 103 Первая подводящая линия 104 Блок адсорбции с переменной температурой (TSA) 105 Вторая подводящая линия 106 Подводящая линия регенерирующего/продувочного газа 107 Отводящая линия регенерирующего/продувочного газа 108 Расширитель CO 109 Блок отмывки метаном (холодильный блок) 110 Компрессор CO 111 Поводящая линия сырого водорода для PSA 112 Блок адсорбции с перепадом давления (PSA) 113 Компрессор остаточного газа PSA 114 Отвод для потока продукта метанола V1, V2, V3 Вентили a, b, c Обходные линии (обходы)

Изобретение относится к способу получения продукта метанола, продукта H₂ и продукта CO из синтез-газа, содержащего H₂ и CO, в частности из отходящего газа производства ацетилена. Способ включает разделение потока синтез-газа на первый и второй частичный потоки синтез-газа, где только СО, присутствующий в первом частичном потоке синтез-газа превращается в CO₂ и Н₂ при использовании водяного пара, промывание первого частичного потока синтез-газа и части второго частичного потока синтез-газа, каждый в отдельной колонне аминосодержащим промывочным средством, в частности, для отмывки от CO₂, где, в частности, промывочное средство регенерируется в общей колонне, где поток продукта метанола формируется из одной части промытого превращенного первого частичного потока синтез-газа и/или другой части непревращенного второго потока синтез-газа таким образом, что соотношение (Н₂-CO₂)/(СО+CO₂), которое требуется для синтеза метанола, регулируется в потоке продукта метанола, в частности в диапазоне от 2,0 до 2,1, где промытая одна часть второго непревращенного частичного потока синтез-газа используется для получения потока продукта СО и потока продукта Н₂ и где другая часть промытого превращенного первого частичного потока синтез-газа используется для получения потока продукта Н₂. Изобретение обеспечивает эффективное и экономичное получение трех продуктов метанола, H₂ и CO из синтез-газа, содержащего H₂ и CO. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения потока продукта (2) метанола, потока продукта Н₂ (3) и потока продукта СО (4) из потока (5) синтез-газа, содержащего Н₂ и СО, имеющий стадии:

- разделения потока (5) синтез-газа на первый и второй частичный поток (51, 52) синтез-газа, где только СО, присутствующий в первом частичном потоке (51) синтез-газа (100), превращается в CO₂ и Н₂ при использовании водяного пара, примешанного к первому частичному потоку (51) синтез-газа, где

- первый частичный поток (51) синтез-газа и часть (52а) второго частичного потока (52) синтез-газа промывается (102), каждый в отдельной колонне аминосодержащим промывочным средством, в частности, для отмывки от CO₂, где, в частности, промывочное средство регенерируется в общей колонне,

- где поток продукта (2) метанола формируется из одной части (51а) промытого превращенного первого частичного потока (51) синтез-газа и/или другой части (52b) непревращенного второго потока (52) синтез-газа таким образом, что соотношение (Н₂-CO₂)/(СО+CO₂), которое требуется для синтеза метанола, регулируется в потоке продукта (2) метанола, в частности в диапазоне от 2,0 до 2,1, где

- промытая одна часть (52а) второго непревращенного частичного потока (52) синтез-газа используется для получения потока продукта СО (4) и потока продукта Н₂ (3) и где

- другая часть (51b) промытого превращенного первого частичного потока (51) синтез-газа используется для получения потока продукта Н₂ (3).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток (5) синтез-газа представляет собой поток отходящего газа производства ацетилена, полученный в установке производства ацетилена.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток (5) синтез-газа перед указанным разделением сжимают (99), в частности до давления в диапазоне от 25 бар до 40 бар.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что ненасыщенные углеводороды, присутствующие в потоке (5) синтез-газа, каталитически гидрируют (101) до образования насыщенных углеводородов, в частности после сжатия и перед разделением потока (5) синтез-газа, где, в частности, С₂Н₂ и/или С₂Н₄ гидрируются до образования С₂Н₆, а также С₃Н₄ и/или С₃Н₆ гидрируются до образования С₃Н₈, и где, в частности, кислород, присутствующий в потоке (5) синтез-газа, подвергается взаимодействию с Н₂ и СО, которые аналогичным образом присутствуют в форме H₂O и CO₂, и где, в частности, в дополнение к следам серы и NMP удаляются из потока (5) синтез-газа.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одну часть (52а) второго частичного потока (52) синтез-газа после отмывки от CO₂ для сушки и для удаления CO₂ подвергают адсорбции с переменной температурой (104), где, в частности, по меньшей мере один адсорбер поглощает при низких температурах H₂O и CO₂, присутствующие в указанной части (52а) второго частичного потока (52) синтез-газа, и по меньшей мере один адсорбер, обогащенный поглощенными компонентами, регенерируют при более высокой температуре путем продувки потоком сырого водорода (6а), где при необходимости, в частности, в случае частичной загрузки, часть части (52а) второго частичного потока (52) синтез-газа, которая высушена посредством указанной адсорбции с переменной температурой (104) и освобождена от CO₂, примешивают (а) к потоку сырого водорода (6а).

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что одну часть (52а) второго частичного потока (52) синтез-газа, которая высушена и освобождена от CO₂, разделяют, в частности, в холодильном блоке (109) по меньшей мере на поток продукта СО (4) и поток сырого водорода (6), а также, в частности, поток (7) остаточного газа (7), где поток продукта СО (4) сжимают (110), и где по меньшей мере один сжатый частичный поток (4а) потока продукта СО (4) используют для генерации холода и/или тепла, необходимых для указанного разделения, и где, в частности, поток остаточного газа (7) предпочтительно направляют на выходные установки и/или сжигают.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что поток сырого водорода (6а) для регенерации по меньшей мере одного адсорбера представляет собой частичный поток потока сырого водорода (6) из холодильного блока (109).

8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что поток (6) сырого водорода и указанную другую часть (51b) промытого превращенного первого частичного потока синтез-газа (51) смешивают для формирования обогащенного водородом подаваемого потока в PSA (8), который подвергается адсорбции с перепадом давления (112) для получения потока продукта Н₂ (3), где водород, присутствующий в подаваемом потоке в PSA (8), при высоком давлении проходит по меньшей мере через один адсорбер и образует указанный поток продукта Н₂ (3), и более тяжелые компоненты, в частности СО, присутствующие в подаваемом потоке в PSA (8), поглощаются по меньшей мере одним адсорбером и где компоненты, которые поглощаются по меньшей мере в одном абсорбере, десорбируются при низком давлении и, в частности, продуваются продувочным газом, образованным из частичного потока полученного потока продукта Н₂ (3), где, в частности, поток остаточного газа (9), содержащий десорбированные компоненты, а также продувочный газ, сжимают (113) и подают в поток (2) метанола.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что, в частности, при небольшом потоке продукта СО (4) и сравнительно большом потоке продукта Н₂ (3) часть промытой части (52а) второго непревращенного частичного потока (52) синтез-газа примешивают (b) к подаваемому потоку в PSA (8).

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что, в частности, при небольшом потоке продукта Н₂ (3) и сравнительно большом потоке продукта СО (4) часть потока сырого водорода (6) добавляют (с) в поток продукта (2) метанола.