[發(fā)明專利]碳?xì)淞霞託溥^程冷高分氣的膜分離與尾氣膨脹機使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710119694.4
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN108467747A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何巨堂
• 申請（專利權(quán)）人: 何巨堂
• 主分類號: C10G67/00
• 分類號: C10G67/00;C10G67/02;C10G1/06;C10G1/00;C01B3/50
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碳?xì)淞霞託溥^程冷高分氣的膜分離與尾氣膨脹機使用方法，適用于大型煤加氫直接液化反應(yīng)過程R10產(chǎn)物的冷高分氣的凈化過程；R10富產(chǎn)常規(guī)氣體烴C₁～C₄和難溶于水的雜質(zhì)氣體如CO、CO₂、N₂，故常規(guī)的冷高分氣一級膜分離尾氣的二級膜分離過程具有的一級尾氣數(shù)量大、分離選擇性差、壓力能損失巨大而不經(jīng)濟的缺點，本發(fā)明碳?xì)淞霞託溥^程冷高分氣的處理方法是一級膜分離、一級膜分離尾氣膨脹機降壓回收能量、膨脹機排出氣氫氣回收的組合方法，通過回收能量提高能量利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳?xì)淞霞託溥^程冷高分氣的膜分離與尾氣膨脹機使用方法，適用于大型煤加氫直接液化反應(yīng)過程R10產(chǎn)物的冷高分氣的凈化過程；R10富產(chǎn)常規(guī)氣體烴C₁～C₄和難溶于水的雜質(zhì)氣體如CO、CO₂、N₂，故常規(guī)的冷高分氣一級膜分離尾氣的二級膜分離過程具有的一級尾氣數(shù)量大、分離選擇性差、壓力能損失巨大而不經(jīng)濟的缺點，本發(fā)明碳?xì)淞霞託溥^程冷高分氣的處理方法是一級膜分離、一級膜分離尾氣膨脹機降壓回收能量、膨脹機排出氣氫氣回收的組合方法，通過回收能量提高能量利用效率。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及富氫氣氣源的氫氣提純。

低濃度氫氣的氫氣提純回收工藝，主要有深冷分離法、膜分離法、變壓吸附法(PSA)三種，由于這些工藝的投資遠(yuǎn)低于新建制氫裝置(可低至十分之一)，且操作簡單，所以實現(xiàn)了商業(yè)化，在合適的工業(yè)過程廣泛應(yīng)用。

深冷分離氫氣提純工藝，利用氫氣與其它組分的沸點和氣液平衡常數(shù)的不同，在低溫下實現(xiàn)氫氣與其它組分的分離。由于氫氣的相對揮發(fā)度比烴類高，通過部分冷凝形成氣液兩相物料，液相中富含沸點較高的烴組分，氣相中富含在沸點較低的氫氣和甲烷，經(jīng)過幾級分離(預(yù)冷段、深冷段)后，得到高純度氫氣；通常，預(yù)冷段使用外部致冷(大都使用液氨或氟利昂常規(guī)制冷劑)，預(yù)冷溫度在-60～-30℃之間，深冷段需要低溫輕烴如甲烷減壓節(jié)流閃蒸產(chǎn)生的焦耳-湯姆遜致冷效應(yīng)提供冷量，深冷溫度在-160～-70℃之間，因此要求原料氣中甲烷含量不能太低，一般要求甲烷含量大于24％，已達(dá)到自身致冷平衡，在節(jié)流膨脹過程中，還可以利用膨脹機回收能量，起到節(jié)能和致冷兼收的效果；同時，將多組分原料氣分離為氫氣、甲烷、C₂⁺產(chǎn)品，C₂⁺產(chǎn)品進(jìn)一步分離為C₂、C₃等產(chǎn)品。深冷分離氫氣提純工藝，是最早工業(yè)化應(yīng)用的氫氣提純工藝，在20世紀(jì)20年代時其技術(shù)已經(jīng)成熟，1925年德國林德公司開發(fā)并投產(chǎn)了世界第一套工業(yè)裝置(3500NM³/h)，用于分離焦?fàn)t氣中的氫氣。常用于催化裂化副產(chǎn)氣、催化重整副產(chǎn)氣、焦化裝置副產(chǎn)氣、加氫精制排放氣、煉廠燃料氣的氫氣分離，其特點有：

①氣源數(shù)量范圍寬，在數(shù)千至數(shù)十萬標(biāo)立方/小時范圍，工業(yè)裝置有1180～177000NM³/h；

②氣源壓力范圍寬，可以低至1.05MPa(表壓)；

③多組分分離聯(lián)產(chǎn)功能，可將氣源中的H₂、CH₄、C₂⁺清晰分離，用于煉油廠氣體分離，乙烯回收率＞95％、氫氣回收率＞95％，氫氣純度90～95⁺％；

④特別適合于H₂濃度在30～80％、CH₄和C₂H₆含量在40％左右的氣源，其氫回收率可達(dá)95％，缺點是氫氣純度低僅90～95％；

當(dāng)氣源中CH₄和C₂H₆含量低于20％、H₂濃度＞60％時，需要外供冷源，能耗較大；

⑤操作負(fù)荷彈性小；