[发明专利]一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的方法和系统

说明书

本发明涉及一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的方法和系统，该方法包括：S1：使天然气制氢解析气依次进行第一级COsubgt;2/subgt;膜分离，得到第一渗余气和第一渗透气，使第一渗透气继续进行第二级COsubgt;2/subgt;膜分离，得到COsubgt;2/subgt;气体和第一尾气；S2：使重整解析气进行第一氢膜分离，得到Hsubgt;2/subgt;产品和第二渗余气，使第一渗余气与第二渗余气混合后进入第二氢膜分离，得到富氢气体和第三渗余气；S3：使第三渗余气继续进行第三氢膜分离，得到燃气产品和第二渗透气。本发明的方法和系统通过特定工艺实现了各类制氢装置含氢尾气回收过程的协同处理，使得各股气流之间能够相互促进，共同提高了氢气产品纯度和回收率以及二氧化碳产品化率，同时使得燃气热值处于合理的热值区间。

技术领域

本发明涉及气体分离领域，具体地，涉及一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的方法和系统。

背景技术

随着世界各国对全球气候变化的逐渐重视，碳达峰、碳中和等一系列碳排放规划逐步落地。中国要在2030年和2060年前分别实现碳达峰、碳中和的目标，就需要大力发展清洁能源，氢能就是清洁能源中很重要的一种。然而，我国现阶段仍以化石燃料制氢为主，在制氢过程中产生超过2亿吨的二氧化碳，急需解决氢能发展与碳减排相互制约的问题。现阶段典型的天然气制氢等过程产生的富氢尾气普遍是作为燃料气利用，这种利用方式存在氢气放热量低、CO₂吸热升温耗能高及CO₂排放量大等问题，能否综合回收利用制氢装置尾气，直接关系到能否实现低碳清洁制氢。

而且，炼厂中普遍同时存在着多种制氢装置，各种制氢装置产生的含氢尾气复杂多样，如以天然气和煤等为原料的制氢装置产生的尾气组成以氢气和二氧化碳为主，重整制氢产生的尾气主要是氢气和轻烃为主、而现阶段的制氢装置含氢尾气回收工艺，主要是针对单一制氢装置的含氢尾气进行回收利用，并没有考虑对多种类制氢装置尾气进行协同回收利用，单一的天然气和煤制氢产生的解析气由于含有大量二氧化碳，在进行碳减排同步回收氢气的过程中，回收的富氢气体中氢气浓度较低直接进入PSA处理，会增加PSA的吸附负荷，同时作为燃气利用的尾气热值较低很难稳定燃烧。在重整制氢工艺中用单级膜回收氢气，氢气产品达标时，外排气中含有大量氢气，导致氢气回收率较低。

发明内容

本发明为了实现多种类制氢装置含氢尾气综合回收高价值利用，提供了一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的方法和系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的方法，所述方法包括：

S1：使天然气制氢解析气依次进行第一级CO₂膜分离，得到第一渗余气和第一渗透气，使第一渗透气继续进行第二级CO₂膜分离，得到CO₂气体和第一尾气；

S2：使重整解析气进行第一氢膜分离，得到H₂产品和第二渗余气，使所述第一渗余气与所述第二渗余气混合后进入第二氢膜分离，得到富氢气体和第三渗余气；

S3：使所述第三渗余气继续进行第三氢膜分离，得到燃气产品和第二渗透气。

本发明第二方面提供一种多种类制氢装置含氢尾气协同处理的系统，所述系统包括：第一级CO₂膜组件(M-1)、第二级CO₂膜组件(M-2)、第一氢膜组件(M-5)、第二氢膜组件(M-3)和第三氢膜组件(M-4)；

所述天然气制氢解析气的原料入口与所述第一级CO₂膜组件(M-1)的入口连通，所述第一级CO₂膜组件(M-1)的渗透侧出口与所述第二级CO₂膜组件(M-2)的入口连通；