一种制氢驰放气资源化的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种制氢驰放气资源化的处理方法。该方法包括对制氢驰放气进行压缩；将压缩后的制氢驰放气进行脱水处理，得到预处理的制氢驰放气；将预处理的制氢驰放气进行CO2捕集；将脱除CO2的制氢驰放气进行CO捕集；其中，该制氢驰放气中CO2的摩尔百分比为30-60％，CO的摩尔百分比为10-30％，并含有H2和CH4。本发明专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法可以在回收制氢驰放气中能源物质的同时获得CO2产品气和CO合成气，还可以通过处理后净化气的回收与循环利用提高整个制氢系统的氢气产率，从而有效实现制氢驰放气的高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种驰放气资源化的处理方法，属于石油炼制与资源回收

技术介绍
制氢驰放气主要来源于石油炼制与化肥工业等的氢提纯单元中的变压吸附系统(PSA)，是PSA的解吸气。PSA为得到纯度很高氢气，一般解吸气中含有高浓度甲烷、氢气、一氧化碳等可燃性气体，如果直接排入大气，不仅造成能源浪费，还造成大气污染。据统计，制氢能力12000Nm3/h的制氢装置约产生1.46亿Nm3/a的驰放气，国内大连西太平洋石化公司、中国石化安庆分公司、克石化、独山子石化公司等都有同等规模的制氢装置，年产生制氢驰放气总量约10亿标准立方米，气源量巨大、资源化利用前景非常可观。目前，工业上主要将制氢驰放气作为燃料，由于气源中含有大量的CO2气体，它本身不能燃烧，也不助燃，燃烧过程中热量损失巨大。从制氢驰放气中分离二氧化碳，不仅能提高净化气的利用效率，而且能得到高浓度的二氧化碳产品，可进行直接利用或精制再用。变压吸附脱除CO2后产生的净化气CO含量约16％，直接进入制氢转化炉系统利用，高浓度的CO可能会引起催化剂中毒结焦的风险，因此进一步考虑从脱除CO2后的净化气中分离CO，不仅能提高净化气的利用效率，而且得到的一氧化碳产品气，可直接作为燃料利用或作为化工原料。因此，采用两段变压吸附法对制氢驰放气进行资源化处理，对其利用价值最大化具有十分重要的意义。变压吸附(PSA)作为一个化工单元技术，由于其具有操作简单、易于控制、产品纯度高、投资少、能耗低、运行成本低等优点，现已广泛地用于气体的分离。目前利用变压吸附法从合成氨变换气中分离提纯CO2的工艺应用十分广泛，此工艺特点采用两段变压吸附工艺，前一段变压吸附获得高浓度CO2，后一段变压吸附单元是对净化气进一步处理，从而获得高纯度H2、CH4等有用气体。北京科技大学、华东理工大学等高校也分别对炼油厂干气和甲醇裂解气中二氧化碳分离与回收利用工艺进行了研究。在钢铁企业工业应用中十分常见的是采用变压吸附法对炼钢转炉气进行二氧化碳分离与精制再利用。CN1235862A、CN1248482A、CN1357404A等提出了采用两段变压吸附装置脱除合成氨变换气中二氧化碳的方法，该方法在合适的吸附压力条件下，可以将合成氨变换气中的二氧化碳提纯用于尿素生产。CN1349841A公开了一种由甲醇合成工艺驰放气以变压吸附方式分离制取高纯度氢和二氧化碳的方法。但是，目前还没有针对制氢驰放气资源化的处理方法，因此，提供一种制氢驰放气资源化的处理方法是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种制氢驰放气资源化的处理方法，该方法在炼厂变压吸附提氢的制氢装置中实施，可以在从制氢驰放气中获得高摩尔百分比的CO2产品气和CO合成气的同时，对H2和CH4进行回收与循环利用以提高整个制氢装置的氢气产率，从而有效实现制氢驰放气的高效利用。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种制氢驰放气资源化的处理方法，该方法包括以下步骤：步骤一：制氢驰放气缓冲后，进行压缩，出口压力为0.3-2.0MPa，出口温度为30-40℃，优选出口压力为0.3-0.7MPa；步骤二：将压缩后的制氢驰放气进行脱水处理，得到预处理的制氢驰放气；步骤三：将预处理的制氢驰放气进行CO2捕集：首先进行CO2吸附，采用的吸附剂为CO2吸附剂，采用的吸附塔的塔数为2-8，优选为3-5；吸附压力为0.1-2.0MPa，优选为0.3-0.7MPa；吸附温度为0-50℃，优选为30-40℃，得到脱除CO2的制氢驰放气；然后对吸附有CO2的CO2吸附剂进行CO2脱附，脱附压力为-0.06至-0.098MPa，优选为-0.07至-0.08MPa；脱附温度为0-50℃，优选为30-40℃，得到CO2产品气；部分CO2产品气作为置换气；将部分所述脱除CO2的制氢驰放气作为终冲压气，用于将吸附塔中的CO2的吸附压力维持在0.1-2.0MPa；对进行CO2脱除的制氢驰放气进行顺放，用于将吸附塔的脱附压力控制为300-500Pa，并且将置换气循环重复进行步骤一至步骤三；通过CO2脱除单元的顺放和置换气的循环，使得到的CO2产品气中CO2的摩尔百分比更高；步骤四：将部分脱除CO2的制氢驰放气进行CO捕集：脱除CO2的制氢驰放气缓冲稳定后，进行CO吸附，采用吸附剂为CO吸附剂，得到净化气，采用的吸附塔的塔数为2-8，优选为3-5；吸附压力为0.1-2.0MPa，优选为0.3-0.7MPa；吸附温度为0-50℃，优选为30-40℃；净化气中主要含有H2和CH4，可以作为制氢的原料气；然后对吸附有CO的CO吸附剂进行CO脱附，脱附压力为-0.06至-0.098MPa，优选为-0.07至-0.08MPa；脱附温度为0-50℃，优选为30-40℃，得到CO合成气，完成对制氢驰放气的处理。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法中，优选地，所述制氢驰放气中CO2的摩尔百分比为30-60％，CO的摩尔百分比为10-30％，并含有H2和CH4。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法中，优选地，采用的CO2吸附剂包括沸石分子筛、活性炭或碳分子筛。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法中，优选地，采用的CO2吸附剂包括静态吸附量大于30mL/g的含烃混合气中分离CO2的分子筛；更优选地，所述分子筛为SiO2与Al2O3的摩尔比为2.6-3.0:1的分子筛。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法中，优选地，采用的CO吸附剂包括5A分子筛、金属吸附剂或CuCl负载型吸附剂。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法中，优选地，采用的CuCl负载型吸附剂的静态吸附量大于30mL/g。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法制得的CO2产品气中CO2摩尔百分比控制在90-99％，一般为93-96％，CO合成气中CO摩尔百分比控制在60-99％，一般为60-80％。其中，CO2产品气中CO2的摩尔百分比达90％以上，可用于CO2驱油与埋存的气源或精制后利用；CO合成气中CO的摩尔百分比达60％以上，CH4的摩尔百分比达15％以上，可作合成气利用；最终脱除CO2和CO的净化气中H2的摩尔百分比达50％以上，CH4的摩尔百分比达35％以上，可回收用作制氢的原料气。本专利技术提供的制氢驰放气资源化的处理方法，具体包括以下步骤：步骤一：将制氢装置变压吸附单元中的制氢驰放气经缓冲罐缓冲后，进入离心式气体压缩单元，进行压缩，出口压力为0.3-2.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制氢驰放气资源化的处理方法，该方法包括以下步骤：步骤一：将制氢驰放气缓冲后，进行压缩，出口压力为0.3‑2.0MPa，出口温度为30‑40℃；步骤二：对压缩后的制氢驰放气进行脱水处理，得到预处理的制氢驰放气；步骤三：对所述预处理的制氢驰放气进行CO2捕集：首先进行CO2吸附，采用的吸附剂为CO2吸附剂，采用的吸附塔的塔数为2‑8，吸附压力为0.1‑2.0MPa，吸附温度为0‑50℃，得到脱除CO2的制氢驰放气；然后对吸附有CO2的CO2吸附剂进行CO2脱附，脱附压力为‑0.06至‑0.098MPa，脱附温度为0‑50℃，得到CO2产品气；部分所述CO2产品气作为置换气；将部分所述脱除CO2的制氢驰放气作为终冲压气，用于将吸附塔中的CO2的吸附压力维持在0.1‑2.0MPa；对进行CO2脱除的制氢驰放气进行顺放，用于将吸附塔的脱附压力控制为300‑500Pa，并且将置换气循环重复进行步骤一至步骤三；步骤四：将部分所述脱除CO2的制氢驰放气进行CO捕集：首先进行CO吸附，采用的吸附剂为CO吸附剂，采用的吸附塔的塔数为2‑8，吸附压力为0.1‑2.0MPa，吸附温度为0‑50℃，得到净化气；然后对吸附有CO的CO吸附剂进行CO脱附，脱附压力为‑0.06至‑0.098MPa，脱附温度为0‑50℃，得到CO合成气，完成对制氢驰放气的处理。...

【技术特征摘要】
1.一种制氢驰放气资源化的处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将制氢驰放气缓冲后，进行压缩，出口压力为0.3-2.0MPa，出口温度为
30-40℃；
步骤二：对压缩后的制氢驰放气进行脱水处理，得到预处理的制氢驰放气；
步骤三：对所述预处理的制氢驰放气进行CO2捕集：
首先进行CO2吸附，采用的吸附剂为CO2吸附剂，采用的吸附塔的塔数为2-8，
吸附压力为0.1-2.0MPa，吸附温度为0-50℃，得到脱除CO2的制氢驰放气；
然后对吸附有CO2的CO2吸附剂进行CO2脱附，脱附压力为-0.06至-0.098MPa，
脱附温度为0-50℃，得到CO2产品气；
部分所述CO2产品气作为置换气；将部分所述脱除CO2的制氢驰放气作为终冲
压气，用于将吸附塔中的CO2的吸附压力维持在0.1-2.0MPa；
对进行CO2脱除的制氢驰放气进行顺放，用于将吸附塔的脱附压力控制为
300-500Pa，并且将置换气循环重复进行步骤一至步骤三；
步骤四：将部分所述脱除CO2的制氢驰放气进行CO捕集：
首先进行CO吸附，采用的吸附剂为CO吸附剂，采用的吸附塔的塔数为2-8，
吸附压力为0.1-2.0MPa，吸附温度为0-50℃，得到净化气；
然后对吸附有CO的CO吸附剂进行CO脱附，脱附压力为-0.06至-0.098MPa，
脱附温度为0-50℃，得到CO合成气，完成对制氢驰放气的处理。
2.根据权利要求1所述的制氢驰放气资源化的处理方法，其中，所述制氢驰放
气中CO2的摩尔百分比为30-60％，CO的摩尔百分比为10-30％，并含有H2和CH4。
3.根据权利要求1所述的制氢驰放气资...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万福，云箭，于笑丹，庄亮亮，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11