РАЗДЕЛЕНИЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА

1. Способ удаления диоксида углерода из сырьевого потока синтез-газа в установке для криогенного разделения, включающей одну стадию криогенного разделения или, по меньшей мере, две стадии криогенного разделения, осуществляемых последовательно, причем указанные стадии последовательности обозначают выражениями «стадия 1», «стадия N», причем N представляет собой количество стадий последовательности; единственная стадия или каждая стадия последовательности включает следующие стадии: (а) конденсация диоксида углерода в составе синтез-газа путем охлаждения синтез-газа с помощью бесконтактного теплообмена с внешним хладагентом с получением сжиженного диоксида углерода, (б) отделение сжиженного диоксида углерода от синтез-газа, причем, если осуществляют одну стадию разделения, на ней производят выгрузку конечного потока сжиженного диоксида углерода и обогащенного водородом потока синтез-газа, или, если осуществляют несколько последовательных стадий, производят охлаждение синтез-газа до более низких температур на каждой стадии последовательности, по мере прохождения синтез-газа от стадии 1 до стадии N, таким образом, осуществляют отдельное удаление конечного потока сжиженного диоксида углерода на каждой из стадий, а на стадии N выгружают обогащенный водородом поток парообразного синтез-газа, отличающийся тем, что:
(I) сырьевой поток синтез-газа включает от 40 до 65 мол.% водорода, и его подают на единственную стадию или первую стадию последовательности при давлении, составляющем от 46 до 76 бар (абс.);
(II) работу единственной стадии или стадии N последовательности осуществляют при температуре, составляющей от -53 до -48°С, и давлении, составляющем от 44 до 74 бар (абс.), таким образом, что на единственной стадии или на всех стадиях последовательности совместно удаляют от 70 до 80% общего количества молей диоксида углерода из сырьевого потока синтез-газа; и
2
(III) поток (потоки) конечного сжиженного CO, удаленный (удаленные) на стадии (стадиях) установки криогенного разделения, изолируют и/или применяют в химическом процессе.
2
2. Способ по п.1, в котором жидкий поток (потоки) конечного COприменяют для добычи нефти улучшенными способами, а затем изолируют.
3. Способ по п.1, в котором в установке криогенного разделения из сырьевого потока синтез-газа удаляют от 75 до 80% общего количества молей диоксида углерода.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором сырьевой поток синтез-газа включает водород, диоксид углерода и сероводород, причем сероводород удаляют из потока синтез-газа с помощью конденсации на единственной стадии или на каждой из стадий криогенного разделения последовательности, и сероводород выгружают на единственной стадии или на каждой из стадий последовательности в составе потока (потоков) конечного сжиженного диоксида углерода.
5. Способ по п.4, в котором на единственной стадии или на всех стадиях последовательности из сырьевого потока синтез-газа удаляют от 80 до 90% общего количества молей сероводорода.
6. Способ по п.1, в котором сырьевой поток синтез-газа охлаждают выше по потоку от установки криогенного разделения до температуры в диапазоне от 20 до 50°С, при этом конденсируется конденсат, который отделяют от охлажденного потока синтез-газа.
2
7. Способ по п.6, в котором сырьевой поток синтез-газа сушат перед направлением в установку для конденсации CO таким образом, чтобы содержание воды в сырьевом потоке синтез-газа составляло менее чем 1 част./млн в расчете на моли.
2
2
2
8. Способ по п.1, в котором сырьевой поток синтез-газа направляют в теплообменник предварительного охлаждения установки конденсации CO, в котором осуществляют предварительное охлаждение сырьевого потока синтез-газа с помощью холодного потока процесса, выбранного из жидкого потока конечного CO и холодного обогащенного Н газообразного потока пара.
9. Способ по п.8, в котором предварительное охлаждение сырьевого потока синтез-газа осуществляют в многоканальном теплообменнике путем пропускания сырьевого потока синтез-газа, по меньшей мере, через один канал многоканального теплообменника, а несколько холодных потоков процесса пропускают через другие каналы многоканального теплообменника.
10. Способ по п.1, в котором падение давления на единственной стадии или последовательности стадий установки криогенного разделения составляет от 2 до 10 бар.
11. Способ по п.1, в котором обогащенный водородом парообразный поток синтез-газа, выходящий из сепаратора единственной стадии криогенного разделения или стадии N последовательности стадий криогенного разделения, пропускают через канал многоканального теплообменника с осуществлением теплообмена с сырьевым потоком синтез-газа, а затем охлаждают путем расширения до пониженного давления в первом турборасширителе, после чего подают в дополнительный канал многоканального теплообменника, и обогащенный водородом поток пара, необязательно, охлаждают путем расширения до пониженного давления во втором турборасширителе, после чего направляют в еще один канал многоканального теплообменника, таким образом, осуществляют предварительное охлаждение сырьевого потока синтез-газа до температуры в диапазоне от -15 до -35°С.
12. Способ по п.11, в котором обогащенный водородом парообразный поток синтез-газа, выгружаемый с единственной стадии криогенного разделения или последней стадии (стадии N) установки криогенного разделения, включает, по меньшей мере, 70 мол.% водорода, предпочтительно, по меньшей мере, 80 мол.% водорода, и расширенный обогащенный водородом поток пара применяют в качестве потока топлива для камеры сгорания газовой турбины, которая приводит в действие электрический генератор, при этом получают электроэнергию, при условии, что обогащенный водородом поток пара не был расширен до давления, которое ниже чем желаемое давление подачи газообразного топлива в камеру сгорания.
2
2
2
2
2
2
2
13. Способ по п.1, в котором жидкий поток СО, выгружаемый с единственной стадии криогенного разделения или соединенный жидкий поток CO, выгружаемый из последовательности стадий криогенного разделения, включает, по меньшей мере, 90 мол.% CO, конкретно, по меньшей мере, примерно 94 мол.% CO, жидкий поток CO или соединенный жидкий поток CO подают в ректификационную колонну, а из нижней части ректификационной колонны, или рядом с ней, выгружают жидкий поток конечного CO, включающий менее чем 1 об.% водорода.
2
2
14. Способ по п.1, в котором сжиженный поток конечного COперемещают по трубопроводу в принимающую установку нефтяного промысла или газового промысла, в которой поток конечного CO вводят под давлением в резервуар нефтяного промысла или резервуар, содержащий газообразную текучую среду.
15. Способ разделения потока синтез-газа на обогащенный водородом поток пара и обогащенный диоксидом углерода поток, данный способ включает следующие стадии:
а) охлаждение потока синтез-газа до температуры, при которой образуется двухфазная смесь,
б) направление охлажденного потока, полученного на стадии (а), непосредственно или опосредованно в сосуд разделения газа и жидкости, причем поток, направляемый в сосуд разделения газа и жидкости, находится при давлении, составляющем менее 150 бар (отн.),
2
в) выгрузка из разделительного сосуда обогащенного водородом потока пара и потока жидкого CO,
г) подача отделенного обогащенного водородом потока пара в систему расширения, включающую несколько расширителей, установленных последовательно, причем обогащенный водородом поток пара подвергают расширению в каждом турборасширителе последовательности таким образом, что расширенный обогащенный водородом поток пара выгружают из каждого из турборасширителей при пониженной температуре и последовательно понижающемся давлении, и
д) применение, по меньшей мере, одного расширенного обогащенного водородом потока пара в качестве хладагента.
16. Способ по п.15, в котором расширенный обогащенный водородом поток пара применяют для охлаждения одного или более потоков, выбранных из обогащенного водородом потока газа, потока диоксида углерода и потока синтез-газа.
17. Способ по п.15, в котором в расширителях осуществляют изоэнтропийное расширение обогащенного водородом пара в каждом из расширителей последовательности с получением движущей силы.
18. Способ по п.15, дополнительно включающий увеличение давления отделенного потока диоксида углерода.
2
19. Способ по любому из пп.15-18, дополнительно включающий прямое или опосредованное направление отделенного обогащенного водородом потока в дополнительный сосуд разделения газа и жидкости и выгрузку из сосуда разделения второго отделенного обогащенного водородом потока пара и второго жидкого потока CO.
20. Способ разделения потока синтез-газа на обогащенный водородом поток пара и поток, обогащенный диоксидом углерода, включающий следующие стадии:
а) охлаждение потока газа до температуры, при которой образуется двухфазная смесь,
б) направление охлажденного потока, полученного на стадии (а), непосредственно или опосредованно в первый сосуд разделения газа и жидкости, причем давление сырья, подаваемого в сосуд разделения газа и жидкости, составляет менее 150 бар (отн.),
2
в) выгрузка из разделительного сосуда обогащенного водородом потока пара и потока жидкого СО,
2
г) направление обогащенного водородом потока пара, полученного на стадии (в), напрямую или опосредованно, во второй сосуд разделения газа и жидкости, и выгрузка из разделительного сосуда второго обогащенного водородом потока пара и жидкого потока CO,
д) подача отделенного обогащенного водородом потока пара в систему расширения, включающую, по меньшей мере, один расширитель, причем обогащенный водородом поток пара подвергают расширению в расширителе системы, таким образом, что расширенный обогащенный водородом поток пара выгружают из расширителя при пониженной температуре и пониженном давлении, и
е) применение расширенного обогащенного водородом потока пара в качестве хладагента.
21. Способ по п.20, дополнительно включающий охлаждение отделенного обогащенного водородом потока выше по потоку от второго сосуда разделения.
22. Способ удаления диоксида углерода из сырьевого потока синтез-газа в установке для криогенного разделения, включающей одну стадию криогенного разделения или, по меньшей мере, две стадии криогенного разделения, осуществляемых последовательно, причем указанные стадии последовательности обозначают выражениями «стадия 1», «стадия N», причем N представляет собой количество стадий последовательности; единственная стадия или каждая стадия последовательности включает следующие стадии: (а) конденсация диоксида углерода в составе синтез-газа путем охлаждения синтез-газа с помощью бесконтактного теплообмена с внешним хладагентом с получением сжиженного диоксида углерода, (б) отделение сжиженного диоксида углерода от синтез-газа, причем, если осуществляют одну стадию разделения, на ней производят выгрузку конечного потока сжиженного диоксида углерода и обогащенного водородом потока синтез-газа; или осуществляют последовательное охлаждение синтез-газа до более низких температур на каждой стадии последовательности, по мере прохождения синтез-газа от стадии 1 до стадии N, таким образом, осуществляют отдельное удаление конечного потока сжиженного диоксида углерода на каждой из стадий, а на стадии N выгружают обогащенный водородом поток парообразного синтез-газа, причем:
(I) сырьевой поток синтез-газа включает от 40 до 65 мол.% водорода, и его подают на единственную стадию или первую стадию последовательности при давлении, составляющем от 46 до 90 бар (абс.);
(II) работу единственной стадии или стадии N последовательности осуществляют при температуре, составляющей от -53 до -48°С, и давлении, составляющем от 44 до 90 бар (абс.), таким образом, что на единственной стадии или на всех стадиях последовательности совместно удаляют от 70 до 80% общего количества молей диоксида углерода из сырьевого потока синтез-газа; и
2
(III) поток (потоки) конечного сжиженного CO, удаленный (удаленные) на стадии (стадиях) установки криогенного разделения, изолируют и/или применяют в химическом процессе.
2
2
23. Способ по п.22, в котором сырьевой поток синтез-газа направляют в систему теплообмена, в которой сырьевой поток синтез-газа охлаждают с помощью более холодного потока процесса, выбранного из жидкого потока конечного CO и потока, обогащенного Н, предпочтительно, сырьевой поток синтез-газа охлаждают в многоканальном теплообменнике путем пропускания сырьевого потока синтез-газа через, по меньшей мере, один канал многоканального теплообменника, а несколько более холодных потоков процесса пропускают через другие каналы многоканального теплообменника.
24. Способ по п.23, в котором обогащенный водородом поток пара, выходящий из сосуда разделения, пропускают через канал многоканального теплообменника с осуществлением теплообмена с сырьевым потоком синтез-газа, а затем охлаждают путем расширения до пониженного давления в первом турборасширителе, после чего подают в другой канал многоканального теплообменника, и обогащенный водородом поток пара, необязательно, охлаждают путем расширения до пониженного давления во втором турборасширителе, а затем подают в еще один канал многоканального теплообменника.
25. Способ по п.22, в котором обогащенный водородом поток применяют в качестве топлива камеры сгорания газовой турбины.
2
2
26. Способ по п.22, в котором сжиженный поток конечного COперемещают по трубопроводу в принимающую установку нефтяного промысла или газового промысла, в которой поток конечного CO вводят под давлением в резервуар нефтяного промысла или резервуар, содержащий газообразную текучую среду.
27. Способ удаления диоксида углерода из потока газообразного сырья в установке для криогенного разделения, включающей единственную стадию криогенного разделения или, по меньшей мере, две стадии криогенного разделения, осуществляемых последовательно, причем указанные стадии последовательности обозначают выражениями «стадия 1», «стадия N», причем N представляет собой количество стадий последовательности; единственная стадия или каждая стадия последовательности включает следующие стадии: (а) конденсация диоксида углерода в составе газа путем охлаждения газа с помощью бесконтактного теплообмена с хладагентом с получением сжиженного диоксида углерода, (б) отделение сжиженного диоксида углерода от газа, или последовательное охлаждение газа до более низких температур на каждой стадии последовательности, по мере прохождения газа от стадии 1 до стадии N, таким образом, осуществляют отдельное удаление конечного потока сжиженного диоксида углерода на каждой из стадий, а на стадии N выгружают газообразный поток пара.
28. Система разделения потока синтез-газа на обогащенный водородом поток пара и поток, обогащенный диоксидом углерода, включающая:
а) систему охлаждения, предназначенную для охлаждения потока газа до температуры, при которой образуется двухфазная смесь,
2
б) сосуд разделения газа и жидкости, предназначенный для прямой или опосредованной подачи в него двухфазной смеси, поступающей из системы охлаждения, при давлении менее 150 бар, причем из разделительного сосуда выходит обогащенный водородом поток пара и жидкий поток CO,
в) систему расширения, установленную ниже по потоку от разделительного сосуда, в которую поступает обогащенный водородом поток пара, система расширения включает несколько расширителей, установленных последовательно, таким образом, что обогащенный водородом поток пара подвергают расширению в каждом расширителе последовательности, таким образом, что обогащенный водородом поток пара можно выгружать из каждого из расширителей при пониженной температуре и последовательно понижающемся давлении,
г) проточный контур, предназначенный для подачи расширенного обогащенного водородом потока в систему охлаждения.
29. Система по п.28, дополнительно включающая компрессор или насос, предназначенный для увеличения давления отделенного потока диоксида углерода.
30. Система разделения потока синтез-газа на обогащенный водородом поток пара и поток, обогащенный диоксидом углерода, включающая:
а) систему охлаждения, предназначенную для охлаждения потока синтез-газа до температуры, при которой образуется двухфазная смесь,
2
б) первый сосуд разделения газа и жидкости, предназначенный для прямой или опосредованной подачи в него охлажденного потока, причем сырье, поступающее в сосуд разделения газа и жидкости, находится при давлении менее 150 бар, а на выходе из него получают первый обогащенный водородом поток и жидкий поток CO,
2
в) второй сосуд разделения газа и жидкости, расположенный ниже по потоку от первого разделителя, предназначенный для прямой или опосредованной подачи в него первого обогащенного водородом потока, а на выходе из указанного сосуда разделения получают второй обогащенный водородом поток и жидкий поток CO,
г) систему расширения, включающую, по меньшей мере, один расширитель, установленную, предпочтительно, ниже по потоку от второго разделительного сосуда, в которую поступает обогащенный водородом поток пара и подвергается расширению в расширителе системы, таким образом, что из расширителя можно выгружать расширенный обогащенный водородом поток пара при пониженной температуре и пониженном давлении,
д) проточный контур, предназначенный для подачи расширенного обогащенного водородом потока пара в систему охлаждения.
31. Система по п.30, дополнительно включающая компрессор или насос, предназначенный для увеличения давления отделенного потока диоксида углерода.