[发明专利]煤液化反应系统和煤直接液化工艺中提纯氢气的方法

权利要求书

1.一种煤直接液化装置，其特征在于，所述煤液化反应系统包括：煤液化反应系统(1)，用于将原料煤进行煤直接液化反应，得到裂解气；分离系统(2)，与所述煤液化反应系统连通，用于将所述裂解气进行分离，得到富氢气体；除液系统，与所述分离系统(2)连通，用于将所述富氢气体进行纯化，得到富氢净化气；氢气提纯系统(3)，与所述除液系统连通，用于将所述富氢净化气进行分离，得到高纯氢；所述氢气提纯系统(3)包括：

一级膜分离单元(7)，与所述除液系统通过第一管线(21)连通，用于将所述富氢净化气进行初次膜分离，得到高纯氢和第一尾气；所述一级膜分离单元(7)的渗透侧与所述煤液化反应系统(1)通过第三管线(23)连通，用于将所述高纯氢循环引入所述煤液化反应系统(1)中；

二级膜分离单元(9)，与所述一级膜分离单元(7)的非渗透侧通过第四管线(24)连通，用于将所述第一尾气进行二次膜分离，得到第二氢气和第二尾气；

脱硫单元，与所述二级膜分离单元(9)的渗透侧连通，用于将所述第二氢气进行脱硫处理；

跨线(22)，连通所述第一管线(21)和所述第三管线(23)。

2.根据权利要求1所述的煤直接液化装置，其中，所述跨线(22)上设有第一切断阀(12)和第一流量调节阀(13)。

3.根据权利要求1或2所述的煤直接液化装置，其中，所述除液系统包括：气液分离器(4)和与所述气液分离器(4)顶部连通的除雾器(5)；

优选地，所述除液系统与所述分离系统(2)连通的管线上设有冷却器(18)，用于将所述富氢气体进行冷却。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的煤直接液化装置，其中，所述第一管线(21)上设有第一加热器(6)，用于将所述富氢净化气进行加热；

优选地，所述第一管线(21)上设有第二切断阀(11)，用于将所述除液系统与所述一级膜分离单元(7)进行连通或隔断。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的煤直接液化装置，其中，所述第三管线(23)上设有第一压力调节阀(14)，用于控制所述一级膜分离单元(7)的渗透侧的压力；

优选地，所述第四管线(24)上设有第二压力调节阀(15)，用于控制所述一级膜分离单元(7)的非渗透侧的压力；

优选地，所述第四管线(24)上设有第二加热器(8)，用于将所述第一尾气进行加热。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的煤直接液化装置，其中，所述一级膜分离单元(7)上设有第一压力联锁装置，用于监测所述一级膜分离单元(7)的渗透侧和非渗透侧的压差；

优选地，所述二级膜分离单元(9)上设有第二压力联锁装置，用于监测所述二级膜分离单元(9)的渗透侧和非渗透侧的压差。

7.一种煤直接液化工艺中提纯氢气的方法，其特征在于，在权利要求1-6中任意一项所述的煤直接液化装置中进行，所述方法包括：

S1、将原料煤在煤液化反应系统(1)中进行煤直接液化反应，得到裂解气，接着将所述裂解气在分离系统(2)中进行分离，得到富氢气体；

S2、将所述裂解气在除液系统中进行除液，得到富氢净化气；

S3、判断所述富氢净化气的组成是否同时满足以下条件：以所述富氢净化气的总体积计，所述富氢净化气中，氢气的含量≥70％、C₃⁺烃类的含量≤5％、氨的含量≤500ppm、硫化氢的含量≤3000ppm；

当所述富氢净化气的组成同时满足所述条件时，将所述富氢净化气在一级膜分离单元(7)中进行初次膜分离，得到高纯氢和第一尾气；接着将所述第一尾气在所述二级膜分离单元(9)中进行二次膜分离，得到第二氢气和第二尾气；再将所述第二氢气引入所述脱硫单元进行脱硫；

当所述富氢净化气的组成不满足所述条件时，将所述富氢净化气经跨线(22)引入所述煤液化反应系统(1)中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述煤液化反应系统的反应条件包括：温度为445-470℃，压力为16-21MPa；运行负荷为55-110％。