(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ガスを、洗浄塔において液体メタンで洗浄して少なくとも部分的に第１の一酸化炭素富化流れと第１の水素富化流れとを分離し、第１の一酸化炭素富化流れをさらに分離して第２の一酸化炭素富化流れにし、第２の一酸化炭素富化流れをストリップして第３の一酸化炭素富化流れにする、少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスの分離を改善するための方法であって
少なくとも１つの第２の水素富化流れをガス状で、洗浄塔から、第１の水素流れと第１の一酸化炭素流れとの中間の位置で取り出す工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
少なくとも１つのメタン富化流れを、洗浄塔から、水素流れと一酸化炭素流れとの中間の位置で取り出す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一部のメタン富化流れを、本方法に付随するフラッシュ塔に供給することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
供給ガスが、主に一酸化炭素と水素とからなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの水素富化流れを膨張させて冷却をもたらすことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの第２の水素富化流れを膨張させて、エネルギーを回収することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１の一酸化炭素流れを分離して、第１および第２のサブ流れにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１のサブ流れをサブ冷却して他の塔へ導入することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第２のサブ流れを気化させて他の塔へ導入することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
第２の水素富化流れは、合成ガスに含まれる水素フロー全体の１５％〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第１の水素富化流れを、洗浄塔の上部の周りで取り出すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の水素富化流れを、１ｐｐｍ未満の一酸化炭素含有量で取り出すことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第３の一酸化炭素富化流れが、供給ガス中の一酸化炭素の９２体積％〜９９体積％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ガス混合物から、一酸化炭素ガスと水素とを分離するための装置であって、
メタン洗浄塔と、
水素フラッシュ塔と、
一酸化炭素／メタン蒸留塔と、
少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスを洗浄塔へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
第１の一酸化炭素富化流れを、洗浄塔からフラッシュ塔の周りの少なくとも１つの位置へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
第２の一酸化炭素富化流れを、フラッシュ塔からストリッピング塔へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
洗浄塔の中間に配置され、第２の水素流れを取り出すための少なくとも１つの導管手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
少なくとも１つのメタン富化流れを洗浄塔から取り出し、この少なくとも１つのメタン富化流れをフラッシュ塔へ導入するための少なくとも１つの第２の導管手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
第２の一酸化炭素富化流れをフラッシュ塔から蒸留塔の周りの少なくとも１つの位置へ供給するための少なくとも１つの導管手段が、第１および第２の導管手段を備え、こうすることで、前記第２の流れが第１のサブ流れと第２のサブ流れとに分離されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
第１のサブ流れを蒸留塔の周りの位置で導入し、第２のサブ流れを、第１のサブ流れよりも下方の蒸留塔上の位置で導入することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第２の水素生成物を抽出するための導管手段に接続された膨張器をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成ガスの処理方法および装置に関する。
【０００２】
この特許のために以下の用語を定義する。本明細書で用いる場合、用語「空気を分離するユニット（air separating unit）」または「空気分離ユニット（air separation unit）」は、供給ガスの成分を分離するための設備、プラント、場所、プロセスを意味および参照し、低温および非低温設備の両方を含み得る。用語「汚染」は、最終生成物において望ましくないガス成分を意味および参照する。
【０００３】
用語「供給ガス」は、プロセスまたは蒸留装置に供給されるガスを意味および参照する。用語「コールドボックスプロセス」は、一酸化炭素（「ＣＯ」）および／または水素（「Ｈ2」）を精製するためのプロセスを意味および参照する。用語「メタン洗浄」は、コールドボックスプロセスの１つのタイプを意味および参照する。用語「合成ガス（syngas）」は、少なくともＨ2およびＣＯを含む合成の（synthetic）ガスおよび／または合成用（synthesis）ガスを意味および参照する。合成ガスは一般に、炭化水素の触媒転化または部分酸化によって生成される。
【０００４】
【従来の技術】
一般的に、コールドボックスの効率は種々の因子によって評価される。メタン洗浄を用いる従来のコールドボックスでは、メタン洗浄コールドボックスの性能を以下を用いて評価することが最も多い（しかしこれらに限定されない）。
【０００５】
・ＣＯ回収（このパラメータは、合成ガスの生成に必要な供給原料量に対して直接的な影響を及ぼす）、
・圧縮機および低温膨張器を備えるＣＯ（またはＮ2）冷却サイクルへ通常通して行なわれる生成物の冷却および分離／精製をもたらすために必要な電力消費。
【０００６】
多くの場合、所望する最終生成物のＨ2／ＣＯ比は、合成供給ガスのＨ2／ＣＯ比とは一致しない。非常に一般的には過剰なＨ2が生成される。この過剰なＨ2は、燃焼によって、例えば改質装置の燃料などとして処理するか、または他の場所で処理する必要がある。従来技術においては、この問題に対する種々の解決方法が達成されている。
【０００７】
一般的には、メンブレンをベースにした浸透ユニットを、メタン洗浄処理におけるコールドボックスの上流に設置する。Ｈ2は合成ガスから抽出され、不純な状態および低圧でメンブレンから生成される。次にコールドボックスによって、必要な量のＨ2が処理される。しかしこのような方法は、装置のサイジングおよび電力消費によって制限される。この方法に関係した従来技術の解決方法が経済的であるのは、過剰なＨ2が十分多量であるために、コールドボックスでの節約により、メンブレンおよび設備改善による付加的なコストが妥当とできる場合のみである。その上、従来技術のこのタイプの解決方法では、約１〜２％のＣＯ濃度を含むＨ2の流れが除去されるため、ＣＯ生成量が減る。
【０００８】
従来技術の他の解決方法は、合成ガスを全てコールドボックス内で処理することである。Ｈ2フロー全体をメタン洗浄塔で洗浄して、ＣＯの殆どをＨ2から抽出する。Ｈ2を抽出し、その後、Ｈ2生成物の第１部分を加圧下で生成し、第２部分を低温膨張器で膨張させて冷却をもたらす。しかし従来技術のこのタイプの方法では、第２部分の体積が比較的小さいときには、十分な冷却をもたらさない。そのため、少量のＨ2のみが合成ガス中に存在するときには、電力消費を増加させる必要がある。
【０００９】
従来技術の他の例であるＣＯ回収の改善が、US-A-4.888.035とEP-A-0895961とで説明されている。これらの文献では、ストリッパー塔からのＣＯ回収を、洗浄液体としてＣＨ4をストリッパー塔内にさらに導入することによって増加させるプロセスが記載されている。US-A-4.888.035では、再生されたＣＨ4の流れを用いることが教示および開示されている。すなわちＣＨ4の流れを、フラッシュ塔から取り出した後、ストリッパー塔内へ、洗浄塔からの供給よりも上流で導入して、合成ガスからのＣＯ回収を増加させる。しかしこれらの特許では、Ｈ2の一部をメタン洗浄塔の中間位置から中間的に取り出すことを用いて、水素生成物の洗浄に必要な液体メタンの量を低減することは教示も示唆もされていない。またUS-A-4.888.035では、電力消費を低減し資本支出を低減するための方法および／または構造は、教示も示唆もされていない。
【００１０】
EP-A-0895961では、洗浄塔からのＨ2／ＣＨｈ4液体の供給を用いてストリッパー塔内のＣＯを洗浄することが開示されている。この応用は、ＣＯ損失と電力節約とに向けられ、中間的な流れをメタン洗浄塔の底部段から取り出して、不純なメタン還流を水素ストリッピング塔の頂部へ供給することによって行なわれている。EP-A-0895961では、その記載するプロセスがUS-A-4.888.035に対する改善であると述べられている。というのは、EP-A-0895961では、洗浄塔からのＣＯ富化された不純なメタン還流を用いることによって、メタンを節約できることが開示されているからである。EP-A-0895961の著者は、この手順では多量のメタンがＣＯの洗浄に必要であることを認めているが、メタンの使用量は、US-A-4.888.035で必要とされる量よりも少なく、その結果、US-A-4.888.035における廃棄（reject）水素流れ中の等価なＣＯ含有量と比べて、２〜４％の電力節約があると述べている。しかしEP-A-0895961では、大型ポンプのための余分な資本支出と、このポンプの運転に関連したコストが、さらに要求される。そのため当該技術分野では、合成ガスからのＣＯ回収を、エネルギー消費および／またはコストを過度に増加させることなく増大させる方法が求められている。
【００１１】
合成ガスからのＣＯ回収を増大させるための従来技術の他の解決方法が、EP-A-1074510に開示されている。この特許出願では、水素および一酸化炭素を、凝縮物を含有するガス混合物から分離する方法およびシステムが開示されている。分離は、第１のストリッピング塔を用いて、ＣＯが付加されたメタン流れ（メタン洗浄塔を登るガス混合物からＣＯを洗い落とすことによって得られる）の水素含有量を低減することによって、また第２のストリッピング塔を用いて、供給ガス凝縮物（メタン洗浄塔または相分離から得られる）の水素含有量を低減することによって、行なわれる。第２のストリッピング塔またはフラッシュ分離器からの蒸気流れを、第１のストリッピング塔へ供給する。第１および第２のストリッピング塔からの液体流れを、気体一酸化炭素分離塔の異なる位置へ供給することによって、ガス状ＣＯ生成物の流れを取り出し、メタン洗浄リサイクルの流れを取り出す。このプロセスでは、ＣＯの分離効率が、ＣＯが付加されたメタン流れによってＣＯが希釈されることを回避することで、改善されると述べられている。しかしこの特許では、メタンを送り出すための大型ポンプがさらに必要であるため、資本支出とエネルギー消費とが増加する。そのため当該技術分野では、資本支出を低減でき、エネルギー消費を低減できる一方で、依然として高いＣＯ回収が得られる方法が求められている。また当該技術分野では、高純度のＣＯを生成しながらＣＯ流量を増加させることができる方法が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
合成ガスからのＣＯ回収を、エネルギー消費および／またはコストを過度に増加させることなく増大させる方法を提供する。また資本支出を低減でき、エネルギー消費を低減できる一方で、依然として高いＣＯ回収が得られる方法を提供する。さらに高純度のＣＯを生成しながらＣＯ流量を増加させることができる方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は一般に、一酸化炭素、Ｈ2および／または関連するガスを生成するための合成ガスの処理方法および装置に関する。一般に、合成ガス処理設備からのＣＯ流れの生成は、少なくとも１つのＨ2富化流れを、合成ガス処理設備に付随する洗浄塔の１または複数の中間点から取り出すことによって、増大させることができる。
【００１４】
本発明によれば、供給ガスを、洗浄塔において液体メタンで洗浄して少なくとも部分的に第１の一酸化炭素富化流れと第１の水素富化流れとを分離し、第１の一酸化炭素富化流れをさらに分離して第２の一酸化炭素富化流れにし、第２の一酸化炭素富化流れをストリップして第３の一酸化炭素富化流れにする、少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスの分離を改善するための方法であって、改善は、
少なくとも１つのメタン富化流れを、洗浄塔から、第１の水素流れと第１の一酸化炭素流れとの中間の位置で取り出す工程を含むことを特徴とする方法が提供される。
【００１５】
本発明のさらなる随意的な態様によれば、本方法は、少なくとも１つのメタン富化流れを、洗浄塔から、水素流れと一酸化炭素流れとの中間の位置で取り出すことと、少なくとも一部のメタン富化流れを本方法に付随するフラッシュ塔に供給することとをさらに含む。
【００１６】
好ましくは、供給ガスは、主に一酸化炭素と水素とからなる。
【００１７】
少なくとも１つの水素富化流れを膨張させて冷却をもたらし、この流れは好ましくは少なくとも１つの第２の水素富化流れである。１つの実施形態によれば、第１の一酸化炭素流れを分離して、第１および第２のサブ流れにする。好ましくは、第１のサブ流れをサブ冷却して他の塔に導入し、および／または第２のサブ流れを気化させて他の塔へ導入する。好ましくは、第２の水素富化流れは、合成ガスに含まれる水素フロー全体の約１５体積％〜５０体積％である。好ましくは、第１の水素富化流れを洗浄塔の頂部で取り出す。好ましくは、第１の水素富化流れを、１ｐｐｍ未満の一酸化炭素含有量で取り出す。好ましくは、第３の一酸化炭素富化流れは、供給ガス中の一酸化炭素の約９２体積％〜約９９体積％である。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態によれば、ガス混合物から、一酸化炭素ガスと水素とを分離するための装置であって、
メタン洗浄塔と、
水素フラッシュ塔と、
一酸化炭素／メタン蒸留塔と、
少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスを洗浄塔へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスを洗浄塔へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
第１の一酸化炭素富化流れを、洗浄塔からフラッシュ塔の周りの少なくとも１つの位置へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
第２の一酸化炭素富化流れを、フラッシュ塔からストリッピング塔へ供給するための少なくとも１つの導管手段と、
洗浄塔の中間に配置され、第２の水素流れを取り出すための少なくとも１つの導管手段と
を備えることを特徴とする装置が供給される。
【００１９】
本発明のさらなる随意的な態様においては、本装置は、以下のものを備える。
【００２０】
少なくとも１つのメタン富化流れを洗浄塔から取り出し、この少なくとも１つのメタン富化流れをフラッシュ塔へ導入するための少なくとも１つの第２の導管手段、
第２の一酸化炭素富化流れを、フラッシュ塔から蒸留塔の周りの少なくとも１つの位置へ供給するための少なくとも１つの導管手段が、第１および第２の導管手段を備え、こうすることで、前記第２の流れは第１のサブ流れと第２のサブ流れとに分離される、
第１のサブ流れを蒸留塔の周りの位置で導入するための手段と、第２のサブ流れを、第１のサブ流れよりも下方の蒸留塔上の位置で導入するための手段、
第２の水素生成物を抽出するための導管手段に接続された膨張器。
【００２１】
本発明のさらなる態様においては、一酸化炭素流れを、少なくとも一酸化炭素と水素とを含む供給ガスから分離するための方法であって、
第３の一酸化炭素富化流れを供給ガスから、洗浄塔、フラッシュ塔、およびストリッピング塔を備える装置において分離し、供給ガスを洗浄塔で分離して、第１の一酸化炭素富化流れ、第１の水素富化流れ、および第２の水素富化流れにし、第１の一酸化炭素富化流れをフラッシュ塔でさらに分離して、第２の一酸化炭素富化流れにし、第２の一酸化炭素富化流れをストリッパー塔でさらに分離して、第３の一酸化炭素富化流れにし、こうすることで、第３の一酸化炭素富化流れ中の一酸化炭素の体積を、供給ガス中の一酸化炭素の体積の約９２％〜約９９％にし、第２の水素富化流れの抽出によって供給ガスの洗浄に必要なメタンの量を減らす工程を含む方法が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の性質および目的をより良く理解するために、添付図面とともに以下の詳細な説明に言及する。図面では、同様の部材には同じまたは類似の参照番号を付する。
【００２３】
図１を参照して、これは本発明の装置の実施形態を示す図であり、メタン洗浄を用いた一般的なコールドボックスプロセスが開示されている。本プロセスは、一酸化炭素富化ガスの生成および／または水素富化ガスの生成のためのものである。本発明のコールドボックスプロセスの一実施形態では、メタン洗浄塔２、フラッシュ塔５、および蒸留塔１１（時々、ストリッパーまたはストリッピング塔１１と呼ばれる）を用いている。
【００２４】
本発明の実施形態への供給ガス流れ１には一般に、少なくとも一酸化炭素と水素とを含む流れ（例えば合成ガス）が含まれる。供給ガスを冷却して乾燥させ、当該技術分野で一般的な何らかの方法で二酸化炭素（「ＣＯ2」）を取り出す。供給ガス１を熱交換器１７に、二酸化炭素を除去して乾燥させた後に通す。次に供給ガス流れ１８を、メタン洗浄塔２（１０〜４０絶対ｂａｒで、典型的には１５〜３５絶対ｂａｒで動作する）の底部へ導管を経由して通す。塔２内で上昇する供給ガス流れ１を、上部から流下する還流メタン（「ＣＨ4」）富化液体と、向流状態で気液接触させる。その結果、下向きの液体流れは徐々に、沸点が水素よりも高い成分で富化されて、一酸化炭素富化液体になる。同様に、上向きに上昇する蒸気は徐々に水素で富化されて、水素富化ガスになる。第１の水素富化流れ３が、塔２の頂部において導管を通して抽出される。第１の水素富化流れ３は、生成物として抽出しても良いし、生成物として抽出する前に熱交換器１７に通して加熱しても良いし、本プロセスでさらに使用しても良いし、膨張させて、エネルギーを回収するためにおよび／または当該技術分野で一般的な他の何らかの目的のために用いても良い。
【００２５】
少なくとも１つの第２のガス水素富化流れ２０を、塔２の少なくとも１つの上部中間位置から、塔２の頂部より下方の理論トレーの点での導管を通して抽出する。少なくとも１つの第２の水素富化流れを抽出することによって、洗浄塔で必要なメタンの量が減る。同様に中間的な抽出によって、一酸化炭素回収が、供給ガス流れ１の洗浄に必要なメタン量が減ることで増加する。その結果、フラッシュ塔５内をより高圧にできる。また、洗浄に必要なメタン量が減ることによって、所定量の供給ガスに対する塔のサイズを小さくできる。その結果、資本支出とプロセスによる電力消費とを節約できる。種々の実施形態において、実験結果により、全体の電力消費が約１０％〜約４０％だけ減ることが示されている。しかし、その他の電力節約も実現し得る。第２の水素流れ２０は、生成物として抽出しても良いし、生成物として抽出する前に熱交換器１７に通して加熱しても良いし、液体メタンと混合してメタンの気化温度を下げても良いし、本プロセスでさらに用いても良いし、および／または当該技術分野で一般的な他の何らかの目的のためにさらに用いても良い。図１において、第２の水素流れ２０を全て、熱交換器１７で加熱し、その後、膨張器タービン１６で膨張させることを熱交換器で加熱する前に行なう。他の実施形態においては、第２の水素流れ２０の一部を膨張器１６で膨張させて、冷却をもたらしても良い。膨張した流れ２０を、膨張した水素流れとして回収しても良い。種々の実施形態において、流れ２０の膨張を用いて、一酸化炭素／窒素の膨張と取り替えることでおよび／またはこれを補うことで、一酸化炭素のより大きな部分を保持して生成物として回収することができる。他の実施形態では、他の水素流れ取り出しを用いて、複数の取り出しを行なうようにしても良い。また少なくとも１つの取り出しは、必ずしも塔の上部に限定されず、塔２の他の位置で行なっても良い。
【００２６】
本発明の種々の実施形態を用いて、合成ガス１の水素全体のいろいろな割合および／または含有量を、流れ２０によって取り出しても良い。ある実施形態においては、合成ガス１の水素全体の１５％〜５０％を、流れ２０によって取り出す。代替的な実施形態においては、合成ガスの水素全体の約２６％を、流れ２０によって取り出す。
【００２７】
第２の一酸化炭素富化流れ４（通常メタンも含む）を、塔２の底部から導管を通して取り出す。種々の実施形態において、流れ４は少なくとも部分的に液体である。流れ４を、フラッシュ塔５へ導入する前に、バルブ９でフラッシュしても良い。フラッシュ塔５では、流れ４に残留する水素の一部を、第３の水素富化流れ６として、導管を通して取り出す。流れ６は、本明細書で述べたように、生成物として回収しても良いし、他の何らかの目的のために用いても良い。
【００２８】
フラッシュ塔５内の液体の一部を、流れ７として取り出して、蒸留塔１１（１．５〜３絶対ｂａｒで動作する）へ、導管を通して導入する。種々の実施形態において、流れ７を、塔１１へ供給する前にバルブ８でフラッシュさせる。第３の一酸化炭素流れ１４を、塔１１の上部から導管を通して抽出する。メタン（典型的に少なくとも部分的に液体メタン）を、塔１１の下部から導管を通して取り出して、ポンプ１０で送り出した後、導管１５を通して塔２へ戻してリサイクルする。本発明の種々の実施形態において、第３の一酸化炭素流れの中の抽出された一酸化炭素の量は、供給ガス中の一酸化炭素の約９２体積％〜約９９体積％である。
【００２９】
本プロセスでは、一酸化炭素冷却サイクルを用いる。このサイクルでは、蒸留塔１１の頂部からの一酸化炭素富化ガス１４を熱交換器１７で加熱し、サイクルコンプレッサーで圧縮した後、熱交換器へ戻す。ガスの一部はコンプレッサーで中間圧まで圧縮された後、生成物ガスとして取り出される。残りはさらに圧縮される。ガスの一部は中間温度まで冷却されて、タービンで膨張された後、コンプレッサーへリサイクルされる。残りのガスは、熱交換器１７で冷却され続けた後、フラッシュ塔５および蒸留塔１１の底部リボイラーを加熱するために用いられる。ガスは、底部リボイラーで冷却されて少なくとも部分的に凝縮した後、蒸留塔１１の頂部コンデンサーへ送られて、そこで気化される。こうして、冷却サイクルが再び結合する。
【００３０】
全ての図の実施形態において、同じ冷却サイクルを用いているので、各場合ごとに説明することはしない。
【００３１】
図２を参照して、これは本発明の方法および装置の代替的な実施形態の図である。少なくとも１つの中間的な水素富化流れ３１が、塔２の少なくとも１つの中間部分から抽出されて、生成物として回収される。回収された生成物は、前述したように、熱交換器で加熱されるか、または塔から回収される。
【００３２】
通常、供給ガス１８を供給して塔２を加熱する。塔２では、精留によって分離が起こる。精留については以前に説明しており、少なくとも１つの第１の水素富化流れ３を取り出しても良いし、また少なくとも１つの第２のガス水素流れ３１を取り出しても良い。第１の流れ３は通常、塔２の上部の周りの領域で取り出される。第２の流れ３１は、供給１８と第１の流れ３との中間の領域の周りで取り出される。
【００３３】
図３を参照して、これは本発明の方法および装置の代替的な実施形態の図である。中間的な水素富化流れ７０が、塔６２の少なくとも１つの下部中間部分から抽出されて、生成物として回収される。中間的な水素富化流れ７１が、塔６２の少なくとも１つの他の中間部分から抽出される。しかし他の種々の実施形態においては、供給と第１の水素生成物取り出しとの中間に位置するいろいろな数の取り出しが用いられる。
【００３４】
図４を参照して、これは本発明の装置の代替的な実施形態の図である。一酸化炭素の回収と水素のストリッピングとを増大させることを、再生されたメタンの流れ７５を導入することで実現できる。メタン流れ７５は、蒸留塔６５の底部から取り出されて、ポンプ６７で送り出された後、一部はフラッシュ塔の中間領域に送られて、一酸化炭素（フラッシュ塔６４内でのストリッピングの間に放出された水素中に残存する）をさらに洗浄（scrub out）する。再生メタンは、洗浄塔６２からの供給の上方であればフラッシュ塔６４のどの位置で導入しても良い。種々の実施形態において、冷却トラップ７７が、再生メタンの供給点の下方にある。しかしこのような他のおよびさらなる実施形態においては、異なる配置および／またはメタン源を用いて、フラッシュ塔６４の水素をさらに取り出すことを助けても良い。この再生メタンを導入するという特徴は、洗浄塔６２で水素富化流体の中間的な取り出しが全くない場合にも用いることができる。
【００３５】
図５を参照して、これは本発明の装置の代替的な実施形態の図であり、一酸化炭素の生成を増大させる代替的な方法が示されている。流れ８２（種々の実施形態において液体である）を、塔６２の下部から取り出してフラッシュ塔６４へ供給する。種々の実施形態において、取り出された混合物を、必要に応じてまた当該技術分野において一般的であるように、減圧しても良い。凝縮された未精製（crude）の流れ８３（典型的に少なくとも部分的に液体）を、塔６２から取り出して塔６４へ供給する。種々の実施形態において、流れ８３を少なくとも部分的に、熱交換器６３で気化しても良い。種々の実施形態において、塔６４内の水素および一酸化炭素のストリッピングを助けるために、リボイラー７６を用いて蒸気を供給する。また種々の実施形態において、洗浄（scrubbing）のためのメタン富化流れ８１を、塔６２から取り出して塔６４の上部へ供給しても良い。この結果、洗浄液体が塔６４の上部に与えられて、塔６４から取り出される水素中への一酸化炭素の損失を低減することがさらに助けられる。メタン流れを塔６２から取り出すことによって、フラッシュ塔およびまたは蒸留塔内への還流をより大きくできるため、一酸化炭素の回収がさらに助けられる。
【００３６】
その他の実施形態においては、単一の流れを洗浄塔から取り出した後、この取り出した流れを他の塔へ導入する前に、取り出した流れを分離しても良い。例えば、ある実施形態においては、流れを洗浄塔から取り出して、第１および第２のサブ流れに分離する。第１のサブ流れはサブ冷却して、フラッシュ塔内へ導入する。第２のサブ流れは気化して、フラッシュ塔内へ、第１のサブ流れの導入よりも下方の位置で導入する。他の実施形態においては、流れをフラッシュ塔から取り出して、その流れを第１および第２のサブ流れに分離する。この実施形態においては、第１のサブ流れをサブ冷却して、蒸留塔内へ導入する。第２のサブ流れを気化して、蒸留塔内へ、第１のサブ流れの導入よりも下方の位置で導入する。
【００３７】
また本発明は、合成ガスなどからの水素および一酸化炭素の生成を増大するための方法およびプロセスに向けられている。一般的に本方法は、供給ガス（例えば合成ガス）をコールドボックスシステム（洗浄塔、フラッシュ塔、および蒸留塔を備える）へ通す工程と、少なくとも１つの第２の水素富化流れを洗浄塔の中間部分から取り出す工程とを含む。本発明の方法のさらなる実施形態においては、取り出した第２の水素富化流れの一部を膨張させて、本プロセス、他のプロセス、または他のエネルギー回収のための冷却をもたらすことをさらに含んでいても良い。その他の実施形態形においては、取り出した第２の水素富化流れに対する他の用途、および／またはコールドボックスシステム内の他のプロセスを含んでいても良い。また他の実施形態においては、少なくとも１つのメタン富化蒸気および／または洗浄塔からの液体の取り出しを用いて、還流を供給し、および／またはフラッシュ塔内の水素のストリッピングを助けても良い。
【００３８】
さらなる実施形態においは、本発明は、少なくとも一酸化炭素と水素とからなる供給ガスの分離を改善するためのプロセスであって、混合物を液体メタンで洗浄して、少なくとも部分的に第１の一酸化炭素富化流れと第１の水素富化流れとを分離し、第１の一酸化炭素富化流れを分離して、少なくとも第２の一酸化炭素富化流れにし、第２の一酸化炭素富化流れをさらに分離して、第３の一酸化炭素富化流れにし、本改善は、
少なくとも１つの第２の水素富化流れを、洗浄塔から、第１の水素流れと一酸化炭素流れとの中間の位置で取り出す工程を含むことを特徴とするプロセスである。
【００３９】
【実施例】
従来のメタン洗浄コールドボックスを２７ｂａｒ絶対圧力を用いて設置した。その結果、５４４４Ｎｍ3／ｈのＨ2回収が、５５４０Ｎｍ3／ｈのＨ2量を含む供給合成ガスからなされた。５ｐｐｍ未満のＣＯを精製Ｈ2中に実現するために必要とされたＣＨ4洗浄は、３４００Ｎｍ3／ｈであった。サイクル電力消費は６４０ｋＷであった。
【００４０】
これらと同じ条件を用いて、Ｈ2富化ガスの中間的な抽出を１４５０Ｎｍ3／ｈのＨ2で行なうことによって、ＣＯが５ｐｐｍ未満の４０３９Ｎｍ3／ｈのＨ2生成物を抽出することができた。中間的なＨ2抽出によって、洗浄塔内で合成ガスを洗浄するために必要なメタンの量が減った。結果として、フラッシュ塔およびＣＯ／ＣＨ4蒸留塔への供給量が減り、電力消費の節約と投資の節約との両方がなされた。メタン洗浄リサイクルは１９００Ｎｍ3／ｈに減り、電力消費は４９０ｋＷに減った。フラッシュ塔の圧力が８から９．７絶対ｂａｒに増加したため、ＣＯの回収が９５．３９％から９５．８６％に増加した。
【００４１】
中間的な取り出し中に損失されるＣＯの量は、フラッシュ塔におけるＣＯ回収の改善に比べれば取るに足らないものである。ＣＨ4洗浄リサイクルを減らすことで、フラッシュ塔の下部をよりＣＯ富化にできる。従って、所定のＣＯリサイクル圧力に対してより高い圧力で運転できるため、フラッシュ塔の頂部でのＣＯ損失を小さくでき、ＣＯ回収が増加する。
【００４２】
またＣＨ4洗浄フローを減らすことでＨ2回収も増加する。すなわち中間部分から１４５０Ｎｍ3／ｈを抽出しても依然として、上部で４０３９Ｎｍ3／ｈの回収ができた。これは、ＣＨ4洗浄が少なくなれば、ＣＨ4へのＨ2損失が少なくなるからである。
【００４３】
また、中間部分から取り出したＨ2を膨張させて、従来のＣＯ／Ｎ2膨張と取り替えることで、１４０ｋＷ／ｈの節約がさらにできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一実施形態を示す図。
【図２】本発明の装置の代替的な実施形態を示す図。
【図３】本発明の装置の代替的な実施形態を示す図。
【図４】本発明の装置の代替的な実施形態を示す図。
【図５】本発明の装置の代替的な実施形態を示す図。
【符号の説明】
１…供給ガス
２…メタン洗浄塔
４…一酸化炭素富化流れ
５…フラッシュ塔
８…バルブ
９…バルブ
１０…ポンプ
１１…蒸留塔
１４…一酸化炭素富化ガス
１５…導管
１６…膨張器
１７…熱交換器
１８…供給ガス
６２…洗浄塔
６３…熱交換器
６４…フラッシュ塔
６５…蒸留塔
６７…ポンプ
７６…リボイラー
７７…冷却トラップ
８１…メタン富化流れ
【図１】
0004125527.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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