[發(fā)明專利]分離合成尾氣制氫的方法

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• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114751379A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設計）人: 李云;黃克旺;張飛躍;丁少軍;王任舉;張偉;張安貴;金政偉;李光琳;蔣藝初;尹飛
• 申請（專利權）人: 國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 鄒飛艷

本發(fā)明涉及氫氣制備領域，公開了一種分離合成尾氣制氫的方法，該方法包括：(1)將合成尾氣分為至少兩股氣流，分別在不同溫度下進行膜分離得到滲透氣和非滲透氣；(2)將每一股氣流經(jīng)過膜分離得到的滲透氣合并后提純得到氫氣該方法具有低能耗、氫氣收率和純度高的優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及氫氣制備領域，具體地涉及一種分離合成尾氣制氫的方法。

背景技術

隨著國內(nèi)費托合成裝置技術開發(fā)的日趨成熟，逐步走向商業(yè)化，費托合成尾氣總量具有很大的規(guī)模，因此選用先進的費托合成尾氣處理工藝，將明顯提升煤間接液化裝置的經(jīng)濟效益。當前，對于費托合成尾氣的處理方法大致可以分為4種：一是尾氣燃燒，尾氣中約含85％的氫氣和一氧化碳，可以直接或經(jīng)簡單處理后送去燃氣輪機用于發(fā)電；二是尾氣分離回收，分離掉C₂⁺低碳烴后通過轉(zhuǎn)化、催化氧化、自熱重整等方式將尾氣中以甲烷為主的烴類轉(zhuǎn)化為合成氣返回費托合成裝置，氫氣返回到費托合成、加氫精制和加氫裂化裝置；三是部分尾氣回收和燃燒，分離回收尾氣中氫氣和一氧化碳，其余尾氣燃燒發(fā)電生成蒸汽，滿足系統(tǒng)電力和蒸汽要求；四是分離回收尾氣中的低碳烴，通過深冷分餾、兩級溶劑吸收等方法分離尾氣，并回收尾氣中的低碳烴。

費托尾氣分離回收方法是目前應用較多的技術，費托尾氣分離裝置可以為全廠提供有效的氫源，提高原料碳的利用率。原料氣脫除烴類后進入膜分離單元，分離出氫氣含量高的滲透氣和氫氣含量低的非滲透氣，滲透氣可送入變壓吸附裝置進一步提純，非滲透氣可送入燃料氣管網(wǎng)，或采用催化氧化技術繼續(xù)生產(chǎn)氫氣。該裝置運行平穩(wěn)，操作性強，但隨著裝置規(guī)模的放大，費托尾氣參數(shù)波動、尾氣分離工藝負荷低、非滲透氣排放量高及氫氣收率低等問題制約了該工藝的發(fā)展，影響了經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的合成尾氣處理負荷低、能耗高、氫氣收率和純度低的問題，提供一種低能耗、高負荷、氫氣收率和純度高的分離合成尾氣制氫的方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種分離合成尾氣制氫的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將合成尾氣分為至少兩股氣流，分別在不同溫度下進行膜分離得到滲透氣和非滲透氣；

(2)將每一股氣流經(jīng)過膜分離得到的滲透氣合并后提純得到氫氣。

優(yōu)選地，該方法在裝置中進行，其中，所述裝置包括可選的氣液分離單元、可選的過濾單元、可選的兩個換熱單元、兩個膜分離單元、滲透氣提純單元和非滲透氣回收單元；

所述氣液分離單元的出料口通過管線與所述過濾單元的進料口連通，用于對合成尾氣進行預處理得到預處理合成尾氣；

所述過濾單元的出料口通過管線與至少兩個換熱單元的進料口連通，用于所述預處理合成尾氣與滲透氣和/或非滲透氣換熱；

兩個換熱單元的出料口通過管線分別連接兩個膜分離單元的進料口，所述膜分離單元由依次串聯(lián)的加熱器和膜分離組構(gòu)成；用于對所述預處理合成尾氣進行膜分離得到滲透氣和非滲透氣；

所述膜分離單元的滲透氣出料口與非滲透氣出料口通過管線分別與換熱單元的一個進料口連通，用于所述滲透氣和/或非滲透氣與預處理合成尾氣換熱；

所述換熱單元的一個出料口通過管線與滲透氣提純單元的進料口連通，用于滲透氣提純得到氫氣；

所述換熱單元的一個出料口通過管線與非滲透氣回收單元的進料口連通，用于回收非滲透氣；

優(yōu)選地，在各個工作單元的進料管線和/或出料管線設置有控制閥；

該方法包括，

(1)合成尾氣通過依次通過可選的氣液分離單元、可選的過濾單元預處理得到水含量低于0.01wppm、烷烴含量低于0.001wppm的預處理合成尾氣；