[发明专利]一种变压吸附、吸收、膜分离联用的蒸汽重整气分离系统

摘要

本发明属于化工技术领域，提供了一种变压吸附、吸收、膜分离联用的蒸汽重整气分离系统，变压吸附用于提纯H₂、吸收装置用于提纯CO₂、膜分离装置用于提浓H₂。煤合成气或天然气经蒸汽重整获得的混合气。首先，重整气经过变压吸附装置提纯获得高纯度氢气产品，解吸气进入吸收装置分离得到CO₂产品；经吸收装置脱除CO₂的解吸气进入氢气膜分离装置，膜渗透获得提浓的H₂返回变压吸附装置，获得高纯度氢气产品。本发明使用变压吸附、吸收、膜分离联用的方法实现了蒸汽重整气中氢气及二氧化碳的分离，同时得到H₂、CO₂产品，H₂收率高，多个分离单元协同耦合增效的优势，具有很好的经济效益和社会效益。

主权项

1.一种变压吸附、吸收、膜分离联用的蒸汽重整气分离系统，其特征在于，所述的蒸汽重整气分离系统包括变压吸附装置、CO₂吸收装置以及H₂膜分离装置；来自煤合成气或天然气经蒸汽重整获得的混合气，主要成分为H₂、CO₂、CH₄、CO和N₂；首先，混合气经过变压吸附装置(18)提纯获得高纯度氢气产品，解吸气进入CO₂吸收装置分离得到CO₂产品；经CO₂吸收装置脱除CO₂的解吸气进入H₂膜分离装置，膜渗透侧获得提浓的H₂返回变压吸附装置，获得高纯度氢气产品；所述混合气中含有浓度约为50～80mol％的H₂和10～50mol％的CO₂，进入变压吸附装置(18)，得到高纯度氢气，其解吸气进入吸收塔(1)底部；CO₂吸收装置包括吸收塔(1)、第1#循环泵(2)、第1#换热器(3)、解吸塔(4)、第2#循环泵(5)、第2#换热器(6)、第3#换热器(7)和第4#换热器(8)；变压吸附装置(18)的解吸气经吸收塔(1)底部进入CO₂吸收装置；从吸收塔(1)顶部得到脱除CO₂后的混合气体，进入后续分离提纯工艺流程；吸收剂、补充的吸收剂及水从吸收塔(1)顶部进入CO₂吸收装置；在吸收塔(1)吸收CO₂后，从吸收塔(1)塔底得到含有较高CO₂浓度的吸收剂富液，吸收剂富液在第1#循环泵(2)的作用下，经在第1#换热器(3)与解吸塔(4)塔底贫液换热后，富液从解吸塔(4)塔顶淋下，富液与由第4#换热器(8)加热介质产生的吸收剂蒸气在解吸塔(4)中逆流接触，富液中的CO₂在高温下从液相吸收剂中解吸出来，从解吸塔(4)顶进入第3#换热器(7)部分冷凝，气相得到摩尔浓度大于99mol％的CO₂产品，液相吸收剂回流回解吸塔(4)中；解吸塔(4)塔底得到含CO₂浓度较低可重复利用的吸收剂贫液，吸收剂贫液在第2#循环泵(5)的作用下，分为两路，一路经过第4#换热器(8)换热后从解吸塔(4)塔底进入，另一路经由第1#换热器(3)与第2#换热器(6)的降温后，与补充的吸收剂和水混合后回到吸收塔(1)塔顶；从吸收塔(1)顶部得到脱除CO₂后的混合气体流股经第1#除雾器(9)进行液滴的去除后，再通过第1#压缩机(10)加压后，其压力为2～5MPa，压缩后流股出口较高，在第5#换热器(11)中使用公用工程冷却水移除部分热量，使之温度降低到30～80℃，从而符合进入第2#除雾器(12)和精密过滤器(13)的要求；过程流股经过第2#除雾器(12)和精密过滤器(13)去除其中的液滴和微小固体颗粒；之后在氢膜分离器(14)中经过膜分离装置提浓H₂，在膜渗余侧得到H₂摩尔浓度较低的膜渗余气，作为燃料气；在膜渗透侧得到提浓的H₂浓度为85～95mol％的渗透气，其压力为0.1‑0.5MPa，经第6#换热器(15)冷却至35～45℃后，经第2#压缩机(16)加压至2.5～3MPa；经压缩后流股温度较高，使用第7#换热器(17)进行冷却至40℃后，渗透气返回与制氢装置产生的蒸汽重整气混合进入变压吸附装置(18)进行变压吸附处理提纯H₂，其产品H₂摩尔浓度达98.5～100％。