[發(fā)明專利]一種制氫過程變換氣脫除二氧化碳的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310060237.4
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103991845A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊玉敏;張瑞波;劉志龍;時東興;李克文;王建
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化洛陽工程有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;C01B3/52;C01B31/20;B01D53/14
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體分離領(lǐng)域，具體涉及一種制氫過程變換氣脫除二氧化碳的方法。

背景技術(shù)

在制氫裝置的生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的中變氣中含有約15-20％的CO₂氣體，常用變壓吸附和化學吸收等方法除去以提高氫氣的純度至99％以上。變壓吸附法在一定壓力下利用CO₂在吸附劑上的高吸附容量將其從混合氣體中分離開來，再在低壓下使CO₂脫附從而實現(xiàn)吸附劑的再生，具有工藝流程簡單、操作彈性大、裝置可靠性高及能耗較低等特點。變壓吸附法為達到要求的氣體純度，常采用6個或8個吸附塔，塔數(shù)較多，且雖然被認為過程不產(chǎn)生污染，環(huán)境效益好，但過程中升壓降壓同樣是能量的消耗。化學吸收法常利用單一或復合的醇胺溶液作為吸收劑，在低溫時吸收CO₂，高溫下解吸，具有吸收速率快、吸收容量大、CO₂脫除程度高等優(yōu)點，但同時存在能耗較高的問題，適用于系統(tǒng)壓力低、CO₂含量較低的情況。

CN201020142942介紹了一種富集回收CO₂氣體的裝置，該裝置以聚乙二醇二甲醚(NHD)為溶劑，主要由氣體換熱器、分水器、吸收塔、閃蒸塔、真空泵、貧液泵、氨冷器和壓縮機等組成，該工藝僅利用物理吸收的原理，變換氣凈化后純度難以達到要求。CN200810018343.5介紹了一種二氧化碳捕集的方法和裝置，由預處理系統(tǒng)、吸收塔、再生塔、排氣洗滌系統(tǒng)、溶液加熱回收器和產(chǎn)品氣處理系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)比較復雜，適用于燃煤電廠煙氣中二氧化碳的捕集，不適用于制氫過程二氧化碳的脫除。CN200310106567.9提出了一種采用復合胺吸收液作為溶劑從氣體混合物中脫除CO₂的方法，即采用兩段吸收兩段再生的工藝流程利用化學吸收法從混合氣體中脫除CO₂，該工藝適用于混合氣中CO₂分壓較低的情況，不適用于CO₂分壓較高的情況，且過程能耗較高。

US6667022介紹了一種捕集合成氣中CO₂的方法，該工藝主要由兩個流化床組成，一個用合成氣流化，另一個用水蒸氣和氧氣流化，F(xiàn)e₂O₃和CaO在兩個流化床之間循環(huán)；當合成氣經(jīng)過床層時，其中的CO₂與CaO反應(yīng)生成CaCO₃，CO通過水煤氣變換反應(yīng)生成CO₂和H₂，其余CO與Fe₂O₃生成FeO；CaCO₃和FeO在第二個流化床進行再生，F(xiàn)eO氧化為Fe₂O₃，反應(yīng)放出的熱量使CaCO₃分解成CaO，如此循環(huán)往復。該方法為干法脫碳，雖然工藝流程簡單，但反應(yīng)控制較難，反應(yīng)溫度遠遠高于濕法脫碳，如第一個流化床反應(yīng)溫度400～500℃，再生流化床800～1200℃，能耗高，CO₂的脫除率難以達到工藝要求，且固體反應(yīng)物易夾帶到凈化氣中。

制氫過程變換氣中CO₂的分壓較高，一般情況下為2～4MPa，充分利用這部分能量對減少整個分離系統(tǒng)的能耗具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種制氫過程中變換氣二氧化碳脫除的新工藝，將物理吸收和化學吸收相結(jié)合，在提高二氧化碳脫除效率的同時盡可能降低過程能耗。

為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種制氫過程變換氣脫除二氧化碳的方法，其特征在于所述方法包括以下幾個步驟：

A、需要脫除CO₂的制氫過程變換氣先進入物理吸收塔的下部進行初步吸收后，從塔頂排出；

B、從A步驟來的部分脫除CO₂的氣體進入化學吸收塔的下部進行二次吸收，吸收過的物理溶劑經(jīng)富液泵送入低壓閃蒸罐進行再生，再生后的物理溶劑貧液經(jīng)物理溶劑貧液泵返回物理吸收塔；

C、從B步驟過來脫除CO₂后的變換氣經(jīng)吸收塔冷凝器氣液分離后送入下一工序，化學吸收液富液經(jīng)化學吸收液富液泵送入再生塔進行再生，再生后的化學吸收液貧液經(jīng)化學吸收液貧液泵返回化學吸收塔；

D、再生塔塔頂CO₂氣體經(jīng)再生塔冷凝器氣液分離后和從閃蒸罐頂部分離出來的CO₂一起經(jīng)加壓儲存利用。