(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 1618729 A (43)申请公布日 2005.05.25 |
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(21)申请号 CN200410056808.8
(22)申请日 2004.08.20
(71)申请人 中国石油化工股份有限公司
地址 100029 北京市朝阳区惠新东街甲6号
(72)发明人 沈喜洲 周炎清 瞿东蕙 张敬武 刘家海 严一民 余锋 夏青 李炎生 夏明桂
(74)专利代理机构 北京万科园知识产权代理有限责任公司
代理人 张亚军
(51)Int.CI
C01B3/50
C01B31/20
B01D53/047
(54)发明名称
(57)摘要
一种以干气烃类蒸汽转化法生产出来中变气中分离氢气和二氧化碳，采用湿法脱碳串联变压吸附对中变气的组分进行分离的组合工艺。该工艺可得高纯度氢气和二氧化碳，采用该组合工艺可提高氢气回收率，并通过降低CO | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1、一种采用湿法脱碳串联变压吸附的组合工艺，该工艺从干气烃类蒸汽转化法生产出来的产物再通过中压变换器反应后所得的气体(简称中变气)中分离氢气和二氧化碳，其特征是：中变气在吸收塔内与逆流的吸收溶液即贫液充分接触，吸收了中变气中CO<sub>2</sub>的溶液(简称富液)，从吸收塔底引出送到解吸工段，先去闪蒸罐，其闪蒸气送入到低压瓦斯管网，另外闪蒸出溶解的氢、甲烷等气体的富液去CO<sub>2</sub>解吸塔的上部减压解吸，并同时被下塔热再生的CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>O热蒸汽汽提，CO<sub>2</sub>解吸塔顶部出来的高纯度CO<sub>2</sub>气体经过冷却洗涤、分液后进入CO<sub>2</sub>精制工段；从解吸塔底部出来的液体(简称贫液)经冷却、升压送到吸收塔顶部；中变气经吸收塔吸收后的气体(简称净化气)进PSA(变压吸附工段)；利用吸附剂对吸 附质在不同分压下其吸附量不同，在0.5～3.0MPa的吸附压力下，对净化气中的杂质有选择地吸附而得高纯氢并从产品端出来后进入纯氢管网；吸附了杂质的吸附剂减压脱附这些杂质后获得再生，脱附出的气体进入系统低压瓦斯管网作燃料使用。
2、根据权利要求1所述的方法，其中的吸收塔压力为0.3～3MPa，解吸塔压力为0.03～0.5MPa，吸收塔的净化气中CO<sub>2</sub>含量可在0.1％～10％(V)。
说 明 书
技术领域
本发明涉及的是一种在以轻烃、天然气、炼厂尾气、二次加工产生干气、石脑油等为原料烃——蒸汽转化法生产出来中变气中分离氢气和二氧化碳，采用湿法脱碳串联变压吸附组合方法对变换气的组分进行分离的工艺，可以得到高纯度的氢气和纯度大于98％的二氧化碳，此方法特别适合以炼厂二次加工尾气作原料制氢，其中变气N<sub>2</sub>含量高。该专业属于石油炼制领域，其技术关键：
采用湿法脱碳与变压吸附(PSA)串联技术。通过工艺条件优化。在适宜降低CO<sub>2</sub>回收率的条件下，即提高了氢收，又可以提高解析气(98％CO<sub>2</sub>)压力，降低了后续二氧化碳精制系统的生产成本。
背景技术
用于中变气氢气提纯装置分为两大类：湿法及干法。上个世纪八十年代以前主要采用湿法，湿法中苯菲尔法和MDEA法是其代表流程；其优点是氢回收率高，可获得高纯度副产品CO<sub>2</sub>，但产品纯度不高，需中、低变换甲烷化处理。八十年代后，随着变压吸附PSA技术的进步，装置大型化取得进展，PSA分离中变气获得高纯度氢技术在世界范围内炼油加氢装置获得了广泛应用。PSA具有操作成本低，操作稳定性高，产品纯度高的优点，但PSA装置的氢回收率低是运行中的PSA所遇到的共性问题。CN1248482A发明了一种从变换气分离氢、氮和纯CO<sub>2</sub>的变压吸附方法。US3,751,878介绍了对低品质天然气用沸石分子筛选择性吸附二氧化碳的PSA系统，操作系统在1000psia压力及300℃下，该系统用二氧化碳作为冲洗剂，脱出沸石上部分被吸附的甲烷和冲洗塔内空隙中的甲烷。US4,077,779介绍了碳分子筛选择性吸附分离二氧化碳与氢或甲烷的应用。在吸附步骤之后，
用二氧化碳高压冲洗，而后降压及脱出二氧化碳，然后在中压下用外部气体诸如空气清洗。接着再对该塔抽真空，脱出外部气体和残余二氧化碳。US4,915,711记述了一种变压吸附方法，该法生产两种高纯度的产物，采用二次产物(二氧化碳)低压冲洗塔中产物(甲烷)，和在近似1-4psia的真空条件下再生该吸附剂。这种方法包括在放空过程中塔间压力平衡的任选步骤。US5,026,406是US4,915,711方法部分稍加改进的延伸部分。CN1349841A发明了一种由甲醇合成工艺弛放气以变压吸附方式分离制取高纯度氢和CO<sub>2</sub>的方法。用PSA提取CO<sub>2</sub>，得到解吸的CO<sub>2</sub>压力低，增加了CO<sub>2</sub>的压缩成本。随着原油价格的上升，如何提高制氢装置H<sub>2</sub>回收率及CO<sub>2</sub>的利用率，同时降低其综合能耗、成本已成为该领域未来技术的发展方向。
发明内容
本发明采用湿法脱碳工艺串联变压吸附(PSA)新的组合工艺，即用化学吸收法(湿法)脱除中变气中的CO<sub>2</sub>，可以用来生产食品级和工业级CO<sub>2</sub>；净化气进PSA装置提纯H<sub>2</sub>，由于净化气中氢气浓度提高，与单纯采用PSA 工艺装置相比，可
以提高整个系统的氢回收率5％以上，有较好的经济前景。即提高氢收，又可达到废气利用的目的。
此外，由于炼厂从制氢装置提取CO<sub>2</sub>，采用湿法脱碳的方法回收CO<sub>2</sub>，其回收率要求不高，该发明是利用增加解吸塔压力，减速少CO<sub>2</sub>回收率，来实现降低CO<sub>2</sub>压缩成本，达到效益最大化的目的。
附图说明
图1为中变气湿法脱碳串联变压吸附(PSA)组合工艺的工艺框图。
图中：A.吸收塔 B.冷换1 C.分液1 D.PSA E.闪蒸F.解吸塔 G.冷换2 H.洗涤 I.分液2 J.二氧化碳业制段K.冷换3 L.升压
图2为实施例1中所述中变气湿法脱碳工艺流程图。
图中：1.再沸器E-303 2.再生塔T-302 3.空冷器E-3014.后冷器E-302 5.V-301 6.V-302
7.中变气锅炉水预热器后分离器Z-103
8.中变气空冷A-101 9.分离器Z-102 10.回流泵P-301/1，2
11.贫液泵P-302/1，2 12.半贫液泵P-303/1，2 13.E-304
14.E-305 15.吸收塔T-301 16.净化气冷却器E-307
17.V-303 18.V-304 19.分离器Z-104 20.水冷器E-104
21.储罐V-304 22.冷E-306
<mode-for-invention><p>具体实施方式
本发明是这样实现的：压力为0.3～3Mpa、温度为40～70℃，CO<sub>2</sub>含量在11％～20％的中变气在吸收塔(A)内与温度为40～60℃的来自解吸塔的吸收溶液(即贫液)逆流充分接触，吸收了中变气中CO<sub>2</sub>的富液，从吸收塔(A)底引出送到解吸工段，在压力为0.03～0.5Mpa条件下先去闪蒸罐(E)闪蒸，其闪蒸气送入到低压瓦斯管网，另外闪蒸出溶解的氢、甲烷等气体的富液从闪蒸罐(E)底部进入解吸塔(F)在压力为0.03～0.5Mpa、温度为
100～120℃进行解吸，解吸塔(F)顶部出来的高纯度CO<sub>2</sub>气体经过冷却冷却器(G)洗涤、分液器(G)分液后进入CO<sub>2</sub>精制工段。从解吸塔(F)底部出来的贫液经冷却器(K)冷却到40～60℃再升压到0.3～3Mpa送到吸收塔(A)顶部 CO<sub>2</sub>含量在0.1％～10％的净化气经冷却器(B)冷却再经分液器(C)分液后进PSA(D)，利用吸附剂对吸附质在不同分压下其吸附量不同，在0.5～3.0MPa的吸附压力下，对净化气中的杂质有选择地吸附而得高纯氢并从产品端出来后进入纯氢管网。吸附了杂质的吸附剂减压脱附这些杂质后获得再生，脱附出的气体进入系统低压瓦斯管网作燃料使用。
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