[發明專利]一種含CO的精對苯二甲酸尾氣變壓吸附提取H2的方法

有效

• 申請號: 201710031972.0
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN108310909B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 鐘雨明;劉開莉;陳運;葉建紅;汪蘭海;蔡躍明
• 申請（專利權）人: 四川天采科技有限責任公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種含一氧化碳（CO）的精對苯二甲酸（PTA）尾氣變壓吸附提取氫氣（H2）的方法，包括，原料氣體為經過初步凈化工序后的含CO富氫原料氣體進入變壓吸附（PSA）系統，所述PSA系統，采用多塔串聯或并聯或串并聯工藝，交替循環操作，操作溫度為10~120℃，操作壓力為常壓至5.0MPa，常壓沖洗或真空解吸再生，均壓次數不多于3次。PSA系統適用于含CO濃度為0.1~15%（體積比，以下類同）的富氫原料氣體。從PSA系統中獲得的產品H2，純度大于99~99.9%，其中，CO和二氧化碳（CO2）含量均小于1~10ppm，產品H2的收率大于85~97%。

技術領域

本發明屬于氣體凈化與分離領域，更具體的說是涉及一種含一氧化碳（CO）的精對苯二甲酸（PTA）尾氣變壓吸附（PSA）提取氫氣（H2）的方法。

背景技術

在PTA生產過程中，會產生較多的尾氣，其典型組分包括，CO、易揮發有機物（VOCs，乙酸、苯甲酸、對苯甲酸、對苯二甲酸、PT酸，及其它有機酸、醛、酮、醇醚酯類易揮發化合物）、氮氣（N2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、堿、其它無機物組分、水及H2，且往往溫度或壓力較高，直接排放，既造成二次污染，又浪費其中的有效組分H2的資源再利用。這種情況在類似PTA尾氣組成的其它石化等生產過程中時有發生。因此，從PTA尾氣中回收H2，業已成為PTA行業內節能降耗與減排的重要手段之一。

從PTA尾氣中回收H2的方法主要有，冷凝法、吸收法、深冷法、吸附法和膜分離法等。在實際工業應用中，一般采用常規的變壓吸附法能提取高純度的H2。但是，由于PTA尾氣中含有一定量的VOCs、CO2、CO、N2、O2及大量的水等雜質組分，且高溫或高壓，這些雜質的存在，對PSA提取H2而言，會極大地影響H2產品的純度與收率。比如，CO與H2的分離系數比較小，小于3，由此會導致常規PSA分離H2/CO的效率降低，而且回收的H2需要返回到PTA精制工藝中，對其中所含的CO量有嚴格的限制，如小于10ppm，進而常規的PSA方法需要增加設備投資及能耗。因此，在進入PSA提H2工序前，先將CO盡量脫除或轉化掉，以便減輕對PSA提H2的負荷；再比如，PTA尾氣中的VOCs，里面含有一些PTA生產過程中所需的醋酸、二甲苯（PX）、對二甲苯醛、粗對苯二甲酸（CTA），以及一些對PSA系統中的吸附劑有害的有機物，需要采用諸如水洗、堿洗、中和、冷凝、化學吸收等方法加以處理；對水而言，采用蒸發、冷凝、干燥等方法加以處理。其中，對雜質CO的處理，成為關鍵。

專利CN101301570A公開了一種PTA尾氣處理的方法，其主要是通過催化燃燒法將尾氣中的VOCs及CO轉化為CO2，然后直接通過吸收或吸附方法，將CO2與H2分離得到H2產品；或不回收H2而直接排放，達到環保排放要求。這樣做的好處是，CO2與H2的分離系數較大，容易通過吸收或吸附等方法實現分離，或不回收直接達標排放；另外，其克服了高壓焚燒（HPCCU）或蓄熱式氧化（RTO）消耗燃料量大、燃燒值低、CO不能有效轉化、成本高等缺點。但這種方法所消耗的有效組分H2量大，使得后續的H2產品收率大大降低；同時，產生額外的CO2，增加溫室氣體效應；催化氧化燃燒所需的催化劑（觸媒）是貴金屬為活性組分，成本較高，且反應出口溫度比較高，達到200~750℃，使得后續回收常溫的H2的能耗浪費增大；此外，該法也在處理過程中引入了空氣（N2和O2），造成后續分離提取H2工段的負荷增加。