專利名稱：通過蒸汽運行的變壓吸附從還原性的有用氣體分離雜質氣體的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在使用所謂的噴射器的情況下通過變壓吸附來凈化還原性 的有用氣體的方法，該噴射器通過處于壓力下的氣體驅動并產生真空，所述真空改善變壓 吸附單元的解吸，其中，本發(fā)明利用通過用于制造有用氣體的加熱裝置產生的蒸汽作為處 于壓力下的氣體。本發(fā)明還涉及一種帶有噴射器的設備，該噴射器通過蒸汽被驅動，并且該 噴射泵的真空用于較強烈地解吸變壓吸附單元。
背景技術：
在現有技術中，還原氣體的制造是一種經常進行的過程。還原氣體制造的一個例 子是蒸汽重整過程。通過利用水蒸汽來加熱含碳水化合物的初始混合物例如能制造合成氣 體，該合成氣體是由氫氣、一氧化碳和二氧化碳組成的混合物。合成氣體很經常地被用作可 燃氣體或用作用于化學合成的原材料。另一種經常制造的還原氣體是一氧化碳。對于大部分的應用，還原氣體必須不帶有伴生氣體。經常出現的伴生氣體是在燃 燒或重整過程中產生的二氧化碳。如果人們通過所謂的CO轉化在存在水蒸汽的情況下轉 化來自合成氣體的一氧化碳，則得到氫氣和二氧化碳的混合物。二氧化碳可通過不同的方 法從合成氣體中除去。通過除去二氧化碳得到純氫氣，該純氫氣是用于許多合成和應用目 的的重要的基礎材料。另外的在還原氣體不希望的并且必須被分離的、經常出現的伴生氣 體或雜質氣體或雜質氣體成分是殘留氣體成分，如甲烷和氮。對于許多目的，為了分離不希望的伴生氣體而使用適合于所述目的的洗氣過程。 經常還使用所謂的變壓吸附裝置，該變壓吸附裝置通過吸附過程捕獲要分離的氣體。變壓 吸附裝置可以通過吸附幾乎完全地除去雜質氣體，這通過洗氣過程僅在某些條件下是可能 的。變壓吸附裝置利用吸附材料的吸附能力。經常使用的吸附材料的例子是活性炭、 分子篩、硅膠或沸石。為了氣體凈化的目的而將吸附材料包裝到合適的容器中，該容器在壓 力下被要凈化的氣體穿流。在此，雜質氣體成分被吸附，人們得到被凈化的有用氣體。在一 段確定的時間之后，吸附材料的吸收能力被耗盡。給容器降低壓力并被有用氣體沖洗，使得 吸附材料釋放所吸附的雜質氣體。然后將該雜質氣體輸送至繼續(xù)利用裝置或清理裝置。吸 附和解吸的過程以循環(huán)交替的方式進行，以便能夠持續(xù)地凈化所提供的有用氣體。為了進一步改善吸附過程的效率，可在降低壓力之后通過施加真空來促進解吸過 程。由此，可接近完全地從吸附材料除去所吸附的雜質氣體。然后，吸附材料再次完全用于 吸附過程。為了避免通過應用較昂貴的壓縮機或其它類型的機械來產生真空，使用所謂的 噴射器。該噴射器利用流出氣體的壓力通過充分利用文丘里效應來產生真空。通過合適的 閥連接，在該閥連接時流出氣體流過噴射器，可以實現變壓吸附容器的充分的排真空。EP 015413 Bl描述一種用于變壓吸附的過程，該過程提供一種變壓吸附單元的布 置結構，這些變壓吸附單元以循環(huán)交替的方式通過選擇性吸附一種成分或多種氣體成分從氣體混合物中除去所述氣體成分。為了逐步地解吸所吸附的雜質氣體而應用真空，該真空 利用噴射器產生。噴射器通過由各變壓單元流出的氣體的壓力驅動，其中通過合適地聯接 各變壓吸附單元和閥連接結構，既可以利用流出的有用氣體，也可以利用流出的、被解吸的 雜質氣體。EP 1101731 Al描述一種用于結合變壓吸附裝置來制造合成氣體的方法，通過該 變壓吸附裝置使合成氣體清除夾帶的二氧化碳。用于解吸變壓單元的真空通過噴射器產 生，其中，噴射器為了運行而充分利用加熱氣體在供給時所處的高壓。離開噴射器的氣體可 再次被用作可燃氣體。通過接收容器系統可以使可燃氣體和真空都匹配于相應的生產能 力。但通過噴射器產生的真空經常不足。由于此原因，必須使用能使真空進一步提高 的裝置。這是昂貴的并且經常與高的費用相關聯。流出氣體的壓力也并非總是高到足以驅 動噴射器從而產生足夠的真空的程度。出于成本原因，壓縮氣體的應用也是不合適的。因 此，尋求一種以改善的效率來運行噴射器的低成本的可行方案。因此，本發(fā)明的目的是，提 供經濟的、處于高壓下的氣體，該氣體應盡可能通過有用氣體的制造過程來產生并且能夠 經濟地運行噴射器。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過產生熱蒸汽來實現所述目的，該熱蒸汽通過用于加熱氣體或有用氣體 的制造過程產生并因此處于高壓下。該熱蒸汽能夠有利地用于驅動噴射器。在本發(fā)明的一 種有利的實施方式中，在被解吸的雜質氣體中的蒸汽在穿過噴射器之后冷凝。冷凝水可被 再次輸入給所述過程。本發(fā)明也提供如下解決方案，即在解吸過程中使真空與相應的要求相匹配，使得 能夠優(yōu)化變壓單元的生產能力。還提出一種接收容器系統，提供這些接收容器作為用于真 空和被解吸的氣體的緩沖容器。由此可以在不削弱變壓吸附單元的凈化功率的情況下連續(xù) 地配置過程流程。根據本發(fā)明的用于運行變壓吸附單元的系統非常好地適合于蒸汽重整過 程的運行中。但原則上根據本發(fā)明的用于運行變壓吸附單元的系統適合于任何產生還原氣 體、通過變壓吸附進行凈化并且提供熱的煙氣或加熱氣體的過程，利用該熱的煙氣或加熱 氣體能制造用于運行噴射器的蒸汽。特別是要求保護一種用于通過變壓吸附從還原性的有用氣體分離雜質氣體的方 法，其中，·通過合適的方法制造還原性的有用氣體，所述還原性的有用氣體除還原成分外 還含有要吸附的雜質成分或雜質氣體，和·在提高的壓力下將該氣體輸入變壓吸附單元以分離可吸附的氣體，所述變壓吸 附單元通過吸附過程抑留要吸附的氣體，從而得到凈化的有用氣體，和 通過對變壓吸附單元降低壓力能將所吸附的氣體與有用氣體相混合地重新釋放 并且繼續(xù)應用或清理，其特征在于·在降低壓力之后，在變壓吸附單元上利用噴射器施加真空以進行解吸，由此能夠 從變壓吸附單元取出殘余的、所吸附的氣體，以及
·所述噴射器利用蒸汽被驅動，所述蒸汽通過利用熱的有用氣體或利用來自用于 產生有用氣體的加熱過程的煙氣進行的加熱來產生。根據本發(fā)明，用于運行噴射器的蒸汽既可以在用于加熱氣體的輸出裝置中產生， 也可以在用于有用氣體的輸出裝置中產生。產生蒸汽也可以在過程流程中的兩個位置處進 行，然后可以任意地混合所產生的蒸汽流并通過相應的管道輸送到噴射器中。如果僅在過 程流程中的所述位置之一處將一個蒸汽發(fā)生器用作換熱器，則可以在另外的不產生蒸汽的 位置之一處設有一常規(guī)構造的冷卻器，例如空氣冷卻器。在這些過程步驟之后得到經冷卻 的合成氣體。本發(fā)明也要求保護一種方法，利用該方法能夠使用于運行噴射器的蒸汽冷凝，從 而該蒸汽能被再次回輸到用于產生蒸汽的過程中。也可能的是，將經冷凝的蒸汽輸入給用 于產生有用氣體的過程。原則上可以將經冷凝的蒸汽用于所有任意目的。優(yōu)選地，用于產生有用氣體的過程是重整過程，該重整過程利用含碳水化合物的 初始氣體，以利用水蒸汽通過重整過程在提高的溫度下制造合成氣體。作為含碳水化合物 的初始氣體優(yōu)選使用天然氣。但也可以使用LPG氣體或液化氣。也可以使用石腦油或輕汽 油和所有其它適合用作重整過程原材料的材料。最后，根據本發(fā)明的用于運行噴射器的過 程原理上也可以用在所有其它用于產生還原氣體的過程中。因此例如也可能的是，根據本 發(fā)明的變壓吸附單元用在用于使煤炭氣化的過程中。最后也可能的是，例如在制造煉焦煤 氣時使用所述過程。在制造合成氣體時，根據過程實施的不同，人們得到一種含有較大量一氧化碳的 合成氣體。根據應用目的，這在得到的合成氣體中是不希望的。由于此原因，經常通過所 謂的CO轉化從過程氣體中除去一氧化碳。在CO轉化中，通過添加水蒸汽使在合成氣體中 所含的一氧化碳轉化成二氧化碳，二氧化碳接著例如可以通過洗酸氣裝置從合成氣體中除 去。在轉化中得到氫氣。EP 1878782 Al描述了一種用于將一氧化碳轉化成二氧化碳的合 適的過程。在本發(fā)明的一種實施方式中，在轉化過程之前冷卻合成氣體，其中，該冷卻可以 用作熱交換過程或用于產生蒸汽。也可以在產生熱量的CO轉化過程步驟之后產生蒸汽，并 可將該蒸汽輸入到用于運行噴射器的蒸汽流中。如果在用于轉化的過程步驟之后沒設置蒸 汽發(fā)生器，則也可以在那里設有一常規(guī)的冷卻器。在這些過程之后得到經冷卻的、無一氧化 碳的合成氣體。為了完全從合成氣體中除去二氧化碳，通常使用變壓吸附裝置。變壓吸附裝置可 以單獨地或與任意構造的洗酸氣裝置相結合地使用。在要吸附的氣體份額較小的情況下， 通常運行一變壓吸附裝置而不使用上述洗酸氣裝置就足夠了。變壓吸附裝置可以為除去酸 氣而簡單地構造，并在常壓下被加載，使得僅為解吸被加載的吸附劑而必須施加負壓。變壓 吸附可例如連續(xù)地運行，從而僅通過吸附劑的吸附力來吸附要吸附的氣體。但在一種有利 并優(yōu)選的實施形式中，變壓吸附單元卻在過壓下運行，以便更好地充分利用吸附劑的吸附 力。用于運行變壓吸附單元的典型的壓力為5至50巴的壓力。為了解吸而對該單元 降低壓力。為使過程仍能連續(xù)地運行，必須以循環(huán)交替的方式進行吸附和解吸。為此通常 使用組件，在這些組件中5到50個用于變壓吸附的單元并排地運行。一部分單元在提高的 壓力下被要凈化的氣體穿流，從而由吸附劑抑留雜質氣體。得到凈化的有用氣體。另一部分單元被降低壓力，由此所吸附的氣體與有用氣體相混合地被釋放。在接下來對容器抽真 空時，基本上收回被解吸的雜質氣體。降低壓力和解吸也可以分級地或分步驟地進行，以便 更進一步提高變壓吸附單元的分離作用。被解吸的氣體通常大部分由被吸附的雜質氣體組成。但根據過程實施的不同，它 也可以還含有較大份額的未消耗的有用氣體。因為該未消耗的有用氣體仍具有熱值，盡管 該熱值由于所混有的、但通常不可燃燒的雜質氣體而被降低，所以它仍可以用于產生有用 氣體的燃燒過程中。在一種有利的實施形式中，為了使用于加熱過程的燃燒值保持足夠高， 將它與新鮮的加熱氣體相混合。在本發(fā)明的一種實施方式中，為了使產生有用氣體的過程 與變壓吸附的過程相分離，在變壓吸附容器與到加熱氣體中的輸入裝置之間設有緩沖容 器，在該緩沖容器中可以中間存儲被解吸的雜質氣體。但也可以例如在燃燒管路中清理被 解吸的氣體。這可以暫時地或持久地進行。為了不影響在可燃氣體供給管路中的壓力保持，噴射器和在與之連接的緩沖容器 中的壓力優(yōu)選被調節(jié)成，使得以相同或相似的壓力提供要輸入的被解吸的雜質氣體，利用 該壓力將加熱氣體輸入用于產生有用氣體的加熱過程中。有用氣體的產生是指重整過程， 因此加熱氣體優(yōu)選是天然氣。用于輸入燃燒過程中的加熱氣體的典型的壓力為1. 2至5 巴。為了達到該壓力，還可以在緩沖容器與到加熱氣體管路中的輸入位置之間也設有調節(jié) 裝置。這既可以是壓縮機，也可以是降壓裝置。被解吸的雜質氣體既可以直接在燃燒器之 前通過合適的混合裝置輸入，也可以被輸入用于可燃氣體的供給管路中。在本發(fā)明的另一實施方式中，所產生的真空有利地通過一緩沖容器中間存儲。該 緩沖容器也可以稱作真空接收容器。由此能夠根據要求對不同的變壓吸附容器施加真空。 也可以以這種方式分步驟地降低真空，以便改善變壓吸附單元的分離作用。接收容器中的 負壓可通過合適的裝置加強。用于噴射器的驅動氣體對于根據本發(fā)明的方法來說是來自用于產生有用氣體的 加熱過程的蒸汽，該驅動氣體也可以被以其它氣體加載，以產生對于驅動噴射器所需的壓 力。因此，為驅動噴射器也可以使用處于壓力下的雜質氣體或新鮮蒸汽。最后，為驅動噴射 器也可以使用有用氣體或原料氣體，如EP 015413 Bl中提出的。為實施根據本發(fā)明的方法， 將該雜質氣體與蒸汽混合。最后，也可以有時利用根據本發(fā)明產生的蒸汽來運行噴射器。但 也可以將蒸汽與雜質氣體或與雜質蒸汽或與合成氣體相混合，并根據本發(fā)明用作用于噴射 器的驅動介質。這也可以有時實現。為了支持運行，也可以利用真空發(fā)生裝置來支持噴射器。該外來真空可以以任意 的方式和方法產生。這可以是例如產生真空的活塞泵或隔膜泵。也可以在任意位置處利用 壓縮機或產生壓力的泵來支持該過程。本發(fā)明也要求保護一種設備，利用該設備能夠實施根據本發(fā)明的過程。特別是要 求保護一種用于通過變壓吸附從還原性的有用氣體分離雜質氣體的設備，該設備·包括一個帶有用于產生有用氣體的加熱裝置的設備部分，其中，·在用于產生有用氣體的設備部分上連接一個帶有用于分離雜質氣體的變壓吸附 的設備部分，以及 所述用于變壓吸附的設備部分能通過適合于產生負壓的噴射器被加載真空以進 行完全的解吸，
其特征在于·在所述加熱裝置或用于產生有用氣體的設備部分后面設有蒸汽發(fā)生器，該蒸汽 發(fā)生器利用來自加熱過程的熱的煙氣和/或熱的有用氣體來產生熱蒸汽，以及 來自蒸汽發(fā)生器的蒸汽用于驅動所述噴射器。要使用的噴射器可以是任意構造的。該噴射器可以例如根據文丘里原理工作。但 也可以是真空發(fā)生裝置，該真空發(fā)生裝置利用渦輪借助壓力氣體來產生真空。為實施本發(fā)明以及為進一步地利用，在噴射器后面、在排出側上設有用于冷凝蒸 汽的裝置。這可以是一般的冷凝冷卻器，但這也可以是換熱器。也可以使用制冷機來支持 冷凝過程。優(yōu)選在冷凝裝置上連接有管道，利用這些管道能將冷凝物回輸到初始氣體的水 蒸汽中。也可以在這些裝置后面設有蒸發(fā)器，利用這些蒸發(fā)器能使冷凝物蒸發(fā)以便再次輸 入產生有用氣體的過程中。通過冷凝過程得到干燥的冷卻的解吸氣體。所得到的解吸氣體可以含有各種合適 的酸氣，所述酸氣可以通過變壓吸附被從有用氣體中分離出?？衫米儔何綇臍怏w中分 離出的酸氣例如是二氧化碳、硫化氫、氨或鹵化氫。如果要清理解吸氣體，則過程流程還包 含適合于此的裝置。因此，可以在冷凝裝置后面在解吸氣體側也設有燃燒裝置。在根據本發(fā)明的、用于執(zhí)行變壓吸附的裝置前面，可以設有用于洗酸氣的裝置。該 洗酸氣優(yōu)選以物理溶劑執(zhí)行，該物理溶劑可簡單地通過解吸再生并因此能很好地與變壓吸 附裝置相組合?？蛇B接在根據本發(fā)明的用于變壓吸附的系統前面的、用于合適的洗酸氣的 例子由EP968748 A2公開。如果用于產生有用氣體的過程是蒸汽重整過程，則該過程可以利用已知的方法實 施。能用于產生合成氣體的蒸汽重整過程的例子描述于WO 2006/119812 Al中。如果用于 產生有用氣體的過程是煉焦過程，則該過程可以利用已知的裝置實施。EP 1230321 Al描述 了用于產生煉焦煤氣的裝置的例子。根據本發(fā)明，由用于產生有用氣體的過程產生蒸汽。為此在產生有用氣體的裝置 中設有換熱器，該換熱器構造成蒸汽發(fā)生器。如果有用氣體是煉焦煤氣，則蒸汽發(fā)生器例如 可以位于用于煉焦煤氣的輸出管路中。如果有用氣體是來自蒸汽重整過程的合成氣體，則 蒸汽發(fā)生器可位于用于煙氣的輸出管路中，所述煙氣在用于制造合成氣體的加熱時產生。在一種優(yōu)選的實施形式中，所得到的、來自蒸汽重整過程的合成氣體在得到之后 經受冷卻。為此使用合適的冷卻裝置。這例如可以是空氣冷卻器。也可以為冷卻所得到的、 作為有用氣體的合成氣體而使用換熱器，通過該換熱器產生蒸汽。根據本發(fā)明，該蒸汽也可 以用于運行噴射器。也可以省去在煙氣輸出裝置中的蒸汽發(fā)生器，而僅使用在冷卻有用氣 體時得到的蒸汽來運行噴射器。在一種優(yōu)選的實施形式中，在用于產生有用氣體的過程或用于冷卻有用氣體的裝 置后面設有一用于將一氧化碳轉化成二氧化碳的過程。要吸附的酸氣便絕大部分是二氧化 碳。在EP 1878782 Al中的一種合適的實施形式中描述了 CO轉化過程。在用于CO轉化的單元后面的過程流程中設置有根據本發(fā)明的、用于變壓吸附的 裝置。EP 015413 Bl描述了帶有合適數量的不同變壓吸附容器的、用于變壓吸附的合適裝 置的例子。在該教導下例如還描述一種噴射器，可利用該噴射器來為根據本發(fā)明的方法產 生真空。
根據本發(fā)明，也可以在用于轉化一氧化碳的裝置后面的過程流程中設置用于有用 氣體的冷卻裝置。該冷卻裝置在本發(fā)明的一種示例性實施方式中構造成換熱器或蒸汽發(fā)生 器。以這種方式同樣可以為噴射器產生蒸汽。根據本發(fā)明可能的是，或者在用于加熱氣體的 輸出裝置中設置蒸汽發(fā)生器，或者在用于有用氣體的輸出裝置中、在一氧化碳轉化裝置前 面設置蒸汽發(fā)生器，或者在另一實施形式中在被轉化的有用氣體的輸出單元后面設置蒸汽 發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器在過程流程中的所述位置處的設置也可以多重地和以所有組合進行。為了實施本發(fā)明方法，用于變壓吸附的單元與合適數量的閥和管道相連接。所述 閥和管道與用于變壓吸附的容器相連接，從而以此能夠循環(huán)地運行雜質氣體的吸附和解 吸。在變壓吸附單元后面可以有利地設有用于存儲真空的容器，從而這根據要求可連接于 變壓吸附單元。在噴射器上可以在排出側連接一冷凝器，通過該冷凝器使在排出氣體中獲得的蒸 汽冷凝。冷凝物可以被回送到用于產生有用氣體的過程中。已被除去水蒸汽的解吸氣體優(yōu) 選被送入一用于加熱氣體的接收容器中。由該接收容器可將被解吸的雜質氣體回送到用于 與加熱氣體相混合的過程中。該容器也被稱作加熱接收容器。在噴射器后面也可以設置一 能夠加強噴射器的真空的裝置。根據本發(fā)明的設備還包括管道和閥，利用所述管道和閥能夠連接和控制用于根據 本發(fā)明的方法的各裝置。在根據本發(fā)明的設備中，也可以在過程的任意位置處設有用于冷 卻的冷卻器或用于加熱氣體的裝置。根據本發(fā)明的設備還包括壓縮機或真空泵，該壓縮機 或真空泵在過程流程中的每個任意位置處支持所述過程。根據本發(fā)明的過程還包括溫度 計、壓力測量儀器或其它分析儀器以及與之相連的控制裝置，利用所述控制裝置能夠控制 所述過程。根據本發(fā)明的方法提供一種用于凈化要還原的氣體的經濟且有效的過程。該過程 另外以有利的方式利用來自產生有用氣體的加熱過程的熱量。另外提出了一種有效的措施 來利用被雜質氣體污染的被部分吸附的氣體的熱值。


參照兩個示意圖來詳細說明根據本發(fā)明的方法的過程流程，其中，根據本發(fā)明的 方法并不限于這些實施形式。圖1和圖2示出根據本發(fā)明的方法的過程流程，其中分別帶 有和不帶有真空接收容器。
具體實施例方式圖1示例性地示出一重整爐(1)，該重整爐被供給含碳水化合物的原料氣體(2)和 水蒸汽(3)。該重整爐被以含碳水化合物的加熱氣體(4)和空氣(5)加熱。在此得到合成 氣體，該合成氣體這里例如是氫氣和一氧化碳的混合物。在加熱氣體燃燒時產生廢氣(4a)， 該廢氣通過一換熱器(6)產生蒸汽(6a)。廢氣隨后被冷卻而作為煙氣(6b)排出。蒸汽可 根據需要被直接回輸到初始氣體中(6c)或通過一閥被吹出(6d)。得到的未處理的合成氣 體(3a)流入冷卻裝置(7)，在該冷卻裝置中該合成氣體被冷卻并被繼續(xù)導入用于轉化一氧 化碳的裝置(8)中(7a)。如果冷卻裝置是換熱器，則可以由熱的有用氣體得到蒸汽(7b)。 在CO轉化(8)中，未處理的合成氣體中所含的一氧化碳(CO)被轉化成二氧化碳(CO2)。在此，得到包括過剩的二氧化碳的合成氣體(8a)。該合成氣體被導入用于變壓吸附的裝置 (9)中。在該單元中，這里例如除去二氧化碳，從而得到凈化的合成氣體(9a)，該凈化的合 成氣體主要由氫氣組成。在對吸附容器降低壓力時主要得到被解吸的雜質氣體(％)，該被 解吸的雜質氣體仍含有被一同吸附的合成氣體。其被送入用于加熱氣體(10)的接收容器 中。從那里可以將其任意地輸入用于合成氣體產生的加熱氣體中(10a)。根據需要也可以 使之與解吸氣體返回混合(zurilckvermischen) (IOb)。為了進一步解吸(9c)，在變壓吸附 單元上施加真空，該真空通過一真空管路(9c)從一真空接收容器(11)取出。在該接收容 器(U)中的真空經由一真空管路(Ila)通過一噴射器(12)產生，該噴射器通過來自蒸汽 發(fā)生器(6)的處于壓力下的蒸汽(6a)被驅動。噴射器(12)至少大部分地產生真空接收容 器(11)中的真空。在排出側得到被真空解吸的氣體(12a)，該氣體被導入一冷凝器(13) 中。由此得到冷凝物(13a)，該冷凝物可被輸出、可被回輸給過程以產生蒸汽或者可作為初 始氣體(3)被回送到水蒸汽中(13b)。得到的解吸氣體可通過一燃燒管路(13c)被燃燒，被 輸入用于加熱氣體的接收容器(10)中(13d)或直接輸入加熱氣體中(13e)。如果將冷凝物 送入初始氣體(3)中，則有利地通過中間加熱器(13f)使之再次蒸發(fā)。
圖2示出根據本發(fā)明的過程，其中省去真空接收容器。在重整爐(1)中產生合成 氣體，該重整爐被供給含碳水化合物的原料氣體(2)和水蒸汽(3)。重整爐被以含碳水化 合物的加熱氣體(4)和空氣(5)加熱。在此得到合成氣體，該合成氣體這里例如是氫氣和 一氧化碳的混合物。在加熱氣體燃燒時產生廢氣(4a)，該廢氣通過一換熱器(6)產生蒸汽 (6a)。廢氣隨后被冷卻而作為煙氣排出(6b)。蒸汽可根據需要被直接回輸到初始氣體中 (6c)或通過一閥被吹出(6d)。得到的未處理的合成氣體(3a)流入冷卻裝置(7)，在該冷卻 裝置中該合成氣體被冷卻并被繼續(xù)導入用于轉化一氧化碳的裝置(8)中(7a)。如果冷卻 裝置是一換熱器，則可以由熱的有用氣體得到蒸汽(7b)。在CO轉化裝置(8)中，在未處理 的合成氣體中所含的一氧化碳(CO)被轉化成二氧化碳(CO2)。在此得到包括過剩的二氧化 碳的合成氣體(8a)。該合成氣體被導入用于變壓吸附的裝置(9)中。在該單元中，這里例 如除去二氧化碳，從而得到凈化的合成氣體(9a)，該合成氣體主要由氫氣組成。在對吸附 容器降低壓力時主要得到被解吸的雜質氣體(9b)，該雜質氣體仍含有被一同吸附的合成氣 體。其被解吸并被送入用于加熱氣體的接收容器(10)中。從那里可以將其任意地輸入用 于合成氣體產生的加熱氣體中(IOa)。在進行解吸過程之后，通過噴射器(12)施加真空，所 述解吸氣體通過真空經由一真空管路而被解吸(9c)。根據需要也可以使之與解吸氣體返回 混合(10b)。在噴射器(12)的排出側得到被真空解吸的氣體(12a)，該氣體被導入一冷凝 器(13)中。由此得到冷凝物(13a)。得到的解吸氣體可通過一燃燒管路(13c)被燃燒，被 送入用于加熱氣體的接收容器(10)中(13d)或直接輸入加熱氣體中(13e)。附圖標記列表
1重整爐
2含碳水化合物的原料氣體
3水蒸汽
3a未處理的合成氣體
4加熱氣體
4a廢氣[00615空氣[00626換熱器或蒸汽發(fā)生器[00636a蒸汽[00646b煙氣[00656c蒸汽回輸[00666d蒸汽吹出閥[00677用于合成氣體的冷卻裝置[00687a被冷卻的合成氣體[00697b蒸汽[00708CO轉化[00718a包括過剩的二氧化碳的合成氣體[00729用于變壓吸附的裝置[00739a凈化的合成氣體[00749b被解吸的雜質氣體[00759c真空管路[007610用于加熱氣體的接收容器[0077IOa輸入加熱氣體[0078IOb加熱氣體回輸管路[007911真空接收容器[0080Ila真空管路[008112噴射器[008212a被真空解吸的氣體[008313冷凝器[008413a冷凝水或冷凝物[008513b冷凝物回輸[008613c燃燒管路[008713d干燥的解吸氣體回輸到接收容器中[008813e干燥的解吸氣體回輸到加熱氣體中[008913f中間加熱器
權利要求
用于通過變壓吸附(9)從還原性的有用氣體分離雜質氣體的方法，其中，通過合適的方法制造還原性的有用氣體(3a)，該還原性的有用氣體除還原成分外還含有要吸附的雜質成分或雜質氣體，和在提高的壓力下將該氣體輸入變壓吸附單元(9)以分離能吸附的氣體，所述變壓吸附單元通過吸附過程抑留要吸附的氣體(8a)，從而得到凈化的有用氣體(9a)，和通過對變壓吸附單元(9)降低壓力能將所吸附的氣體與有用氣體(9a)相混合地重新釋放并且繼續(xù)使用或清理，其特征在于在降低壓力之后，在變壓吸附單元(9)上利用噴射器(12)施加真空(9c)以進行解吸，由此能夠從變壓吸附單元(9)取出殘余的、所吸附的氣體，以及所述噴射器(12)利用蒸汽(6a)被驅動，所述蒸汽通過利用熱的有用氣體(3a)或利用來自用于產生有用氣體(3a)的加熱過程的煙氣(4a)進行的加熱來產生。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在所述噴射器(12)后面通過合適的裝 置(13)冷凝蒸汽，冷凝水(13b)被輸入到用于產生有用氣體的過程中或者用于運行噴射器 (12)的蒸汽發(fā)生器(6)中。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述有用氣體(3a)是合成氣體，所 述用于產生有用氣體的過程是蒸汽重整過程。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于作為用于產生合成氣體的 過程氣體(2)，使用天然氣或輕質碳氫化合物與水蒸汽組成的混合物。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于在用于產生有用氣體的過 程(1)之后并在變壓吸附(9)之前，借助水蒸汽將一氧化碳轉化(8)成二氧化碳和氫氣。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于在變壓吸附單元(9)中被 吸附的氣體被用作用于產生有用氣體(3a)的加熱氣體(4)，或者與新鮮的加熱氣體相混合 地被用作用于產生有用氣體(3a)的可燃氣體(4)。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于通過噴射器(12)被解吸和取出的氣體直 接通過合適地調整噴射器(12)或者通過合適的裝置被以相同的壓力提供，利用該壓力將 用于產生有用氣體(3a)的加熱氣體(4)輸入到燃燒過程中。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于被解吸的氣體在回輸(13e) 到用于產生有用氣體(3a)的加熱過程中之前被引導到一接收容器(10)中，該接收容器能 用于存儲被解吸的氣體或用于存儲與加熱氣體相混合的被解吸的氣體。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于解吸在變壓吸附裝置(9)中 分兩級地這樣進行，即，解吸(9)首先通過對變壓吸附單元(9)降低壓力、然后通過施加真 空(9c)來進行。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于用于解吸變壓吸附單元 (9)的負壓和被解吸的氣體被存儲在一接收容器(11)中。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其特征在于由噴射器(12)產生的負 壓能通過另一真空發(fā)生裝置在過程流程中在任意位置處提高，或者所述負壓能在接收容器 (11)中提高。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于有時或部分地或者有時2且部分地利用雜質氣體或合成氣體或這兩種氣體的混合物來運行噴射器(12)。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于所述雜質氣體完全是或者部分是來自 外部的源的蒸汽。
14.用于通過變壓吸附(9)從還原性的有用氣體分離雜質氣體的設備，該設備包括一個帶有用于產生有用氣體(3a)的加熱裝置的設備部分，其中，在用于產生有用氣體的設備部分上連接一個帶有用于分離雜質氣體的變壓吸附(9) 的設備部分，以及所述用于變壓吸附(9)的設備部分能通過適合于產生負壓的噴射器(12)被加載真空 以進行完全的解吸，其特征在于在所述加熱裝置或用于產生有用氣體的設備部分(1)后面設有蒸汽發(fā)生器(7)，該蒸 汽發(fā)生器利用來自用于產生熱蒸汽的加熱過程的熱的煙氣(4a)和/或熱的有用氣體(3a)， 以及來自蒸汽發(fā)生器的蒸汽用于驅動噴射器(12)。
15.根據權利要求14所述的設備，其特征在于在噴射器(12)的驅動側的排出管路上 設有一裝置(13)，利用該裝置能將用于驅動噴射器(12)的蒸汽冷凝。
16.根據權利要求15所述的設備，其特征在于在冷凝裝置(13)上連接有管道，利用 這些管道能將冷凝物作為初始成分(13b)回輸到產生有用氣體的過程中。
17.根據權利要求14至16中任一項所述的設備，其特征在于在用于產生有用氣體 (1)的裝置后面設有用于轉化一氧化碳的裝置(8)，該用于轉化一氧化碳的裝置將包含在 還原性的有用氣體中的一氧化碳轉化成二氧化碳和氫氣的混合物(8a)。
18.根據權利要求14至17中任一項所述的設備，其特征在于在用于產生有用氣體的 產生單元(1)和用于轉化一氧化碳的裝置(8)之間設有用于有用氣體的冷卻裝置(7)。
19.根據權利要求18所述的設備，其特征在于用于有用氣體的冷卻裝置(7)是蒸汽 發(fā)生器。
20.根據權利要求14至19中任一項所述的設備，其特征在于在用于轉化一氧化碳的 裝置(8)后面設有用于有用氣體的冷卻裝置。
21.根據權利要求20所述的設備，其特征在于在用于轉化一氧化碳的裝置后面的用 于有用氣體的冷卻裝置是蒸汽發(fā)生器。
22.根據權利要求14至21中任一項所述的設備，其特征在于在變壓吸附單元(9)后 面、在噴射器(12)的抽吸側上設有用于所產生的真空的接收容器(11)。
23.根據權利要求14至22中任一項所述的設備，其特征在于在變壓吸附單元(9)后 面設有用于加熱氣體的接收容器(10)，也能經由噴射器(12)的排出側或者經由連接在噴 射器(12)后面的冷凝器(13)經由管道(13d)為所述接收容器供給被解吸的雜質氣體。
24.根據權利要求14至23中任一項所述的設備，其特征在于在抽吸側在噴射器(12) 后面設有真空發(fā)生裝置，從而能夠利用該真空發(fā)生裝置加強通過噴射器(12)產生的真空。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過變壓吸附裝置(9)凈化合成氣體的方法，該變壓吸附裝置利用通過所謂的噴射器(12)產生的真空被解吸，該噴射器以通過換熱器(6，7)產生的蒸汽運行，所述換熱器利用煙氣通道或有用氣體通道中的熱量，其中變壓裝置有利地在過壓吸附、降壓解吸和真空解吸的循環(huán)交替中運行，通過噴射器被解吸的氣體在冷卻器(13)中被冷卻，使得其中所含的蒸汽冷凝并可被取出或有利地被回輸到用于得到合成氣體的初始氣體中，由變壓裝置解吸的至少部分含有仍未消耗的加熱氣體的雜質氣體(9b)被回送到加熱氣體中。在一種有利的實施方式中，來自噴射器的真空存儲在一中間容器(11)中，并在真空解吸循環(huán)中被施加到變壓吸附單元上。本發(fā)明還涉及一種用于運行該方法的設備。
文檔編號C01B3/56GK101959576SQ200980107744
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權日2008年3月5日
發(fā)明者M·維紹夫斯基, T·馮特羅塔, V·劉 申請人:猶德有限公司