一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法技术

本发明专利技术公开了一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳方法，气化单元制取的粗合成气分为两股，一股制取纯一氧化碳气体，另一股制取纯氢气。制纯一氧化碳的过程为两部分：一部分为气化所产粗合成气经热回收单元、低温甲醇洗I单元、深冷分离单元、制取纯一氧化碳气体；另一部为深冷分离单元冷箱出口富氢气去PSA‑CO单元，制取纯一氧化碳气体。制氢气共两股进料，一股为气化所产粗合成气经变换单元、低温甲醇洗II单元净化后的变换气，含一氧化碳～1％(mol)，另一股为来自深冷分离单元再生TSA装置后的富氢气，两股气混合进入PSA‑H2单元制取纯氢气。本发明专利技术充具有一氧化碳和氢气回收率高，无解吸气循环，无外界引入再生气，投资少，能耗低，可灵活调节氢气和一氧化碳产品气规模等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种可广泛用于煤化工及石油化工行业的气化合成气同时制氢气和一氧化碳的装置和方法。具体就是采用煤气化或石油焦气化制取粗合成气，粗合成气经变换和(或)热回收单元、低温甲醇洗单元、深冷分离单元、PSA-H2单元和(或)PSA-CO单元，制取纯氢气和纯一氧化碳气体。
技术介绍
氢气是基础工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、煤化工、冶金化工、食品加工、精细有机合成等行业有着广泛的应用。一氧化碳广泛用于冶金工业和化工工业，是炼焦、炼铁的还原剂，同时是合成氨、丙酮、光气、乙二醇等化工产品或中间体的基础原料气。以煤或石油焦为原料，通过气化产生的粗合成气，有效组分氢气和一氧化碳之和约占干煤气的80％(mol)以上，而且随着气化及配套技术发展越来越成熟，其规模也越来越大，相应下游制氢或制一氧化碳规模也越来也大。以合成气为原料制取氢气和(或)一氧化碳已成为工业生产氢气和(或)一氧化碳的重要方法。河南省化工设计院有限公司申请开发了煤制合成气联产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的集成装置和方法，通过深冷分离、变压吸附、膜分离制得一氧化碳产品和高纯氢产品，但氢气产品气是冷箱富氢气和甲醇合成驰放气经变压吸附制氢单元实现，氢气产品规模受制于冷箱和甲醇合成装置的规模，制氢工艺路线复杂，产品规模调节不灵活，且冷箱富氢气经变压吸附制氢后，富氢气中一氧化碳未回收而是直接进入解吸气，若甲醇合成单元未开车或无甲醇合成单元，进入解吸气中的一氧化碳无法有效利用，造成浪费。该专利号为：CN201010124899.X。开封空分集团有限公司申请开发了一种深冷分离提纯一氧化碳和氢气的装置及方法，通过深冷分离和低温精馏制得富氢气和一氧化碳产品气，富氢气需氢气变压吸附进一步纯化。该专利号为：CN201310449360.5。上海启元空分技术发展股份有限公司申请开发了一种合成气分离制取氢气及高纯一氧化碳的方法和装置，通过三塔低温精馏法分别获得氢气和一氧化碳产品，氢气还需变压吸附进一步纯化，精馏过程中的热量需氮气吸、放热来实现，流程较为复杂。该专利号为：CN201510014562.6。上述所列专利，均未考虑变压吸附制氢时富氢气中一氧化碳的损失。常规的煤气化制氢流程中，为减少一氧化碳有效气损失，一般将PSA-H2装置的解吸气加压后送至变换单元，即采用解吸气循环流程。 该工艺有效减少了一氧化碳气体损失，但是采用循环气压缩机加压流程，增加了设备投资和压缩机操作电耗。此外粗合成气经低温甲醇洗净化后，净化气中含有少量二氧化碳和甲醇。由于变压吸附制氢和变压吸附制一氧化碳的吸附和解吸方式不同，所用吸附剂不同，导致变压吸附制氢和制一氧化碳所用吸附剂对二氧化碳和甲醇的敏感程度不同。变压吸附制一氧化碳的吸附剂，在吸附净化气中的一氧化碳时，会同时吸附净化气中的二氧化碳和甲醇，且被吸附的二氧化碳和甲醇无法通过真空解吸出来，长期积累，严重影响吸附剂的性能和寿命，而变压吸附制氢吸附剂主要吸附除氢气以外的其它组分，这些组分最终可用氢气解吸出来，故净化气中微量的二氧化碳和甲醇对制氢吸附剂影响不大。深冷分离单元TSA装置再生气可从外界引入(不经济)，也可利用深冷分离单元冷箱出口富氢气作为再生气。若采用冷箱出口富氢气作为TSA再生气，在开始再生阶段，富再生气中二氧化碳和甲醇的瞬时浓度较高，若富再生气送入PSA-CO单元制取一氧化碳，富再生气中的二氧化碳和甲醇严重影响PSA-CO催化剂性能和寿命，若富再生气直接去PSA-H2单元回收氢气，则PSA-H2解吸气中的一氧化碳含量较大，需加压后送回变换装置，否则造成一氧化碳的浪费。
技术实现思路
针对上述实际情况，本专利技术的目的是提供一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳方法，充分利用深冷分离和变压吸附制氢或变压吸附制一氧化碳的装置特点，通过优化组合，改进工艺流程， 设计出一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的装置和方法，所述装置及方法具有一氧化碳和氢气回收率高，无解吸气循环，无外界引入再生气，投资少，能耗低，可灵活调节氢气和一氧化碳产品气规模等优点。本专利技术的技术方案如下：一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的的方法，包括气化单元、热回收单元、变换单元、低温甲醇洗I单元、低温甲醇洗II单元、深冷分离单元、PSA-CO单元、PSA-H2单元、空分单元和硫回收单元，其特征是在气化单元中，煤或石油焦气化产生饱和粗合成气，粗合成气分为两股：一股粗合成气经热回收单元回收热量后，去低温甲醇洗I单元脱硫脱碳；脱硫脱碳后的净化气去深冷分离单元，净化气首先经所述的深冷分离单元的TSA吸附器脱除所含二氧化碳、甲醇等杂质，然后进入冷箱分离提纯一氧化碳，深冷分离产生富氢气、一氧化碳产品气和闪蒸气，一氧化碳作为产品送出界外，闪蒸气进入燃料气管网或送低温甲醇洗的循环气压缩机入口，富氢气去PSA-CO单元进一步回收富氢气中的一氧化碳；所述的PSA-CO单元制取的一氧化碳作为产品送出界外，所述PSA-CO单元出口富氢气去所述的深冷分离单元，作为TSA吸附器的再生气，再生TSA吸附器后的富氢气去PSA-H2单元；另一股粗合成气去变换单元，经两段耐硫深度变换后，去低温甲醇洗II单元脱硫脱碳，脱硫脱碳后的净化气，与来自TSA吸附器后的富氢气混合，进入所述的PSA-H2单元，制得的氢气产品送出界外， 解吸气送燃料气管网；空分单元为气化单元提供高压氧气，为低温甲醇洗I单元和低温甲醇洗II单元提供低压氮气，所述的低温甲醇洗I单元和所述的低温甲醇洗II单元采用双吸收单再生流程，再生工段产生的富含硫化氢的酸性气送入硫回收单元，制取硫磺或硫酸产品。其具体工艺过程如下：煤气化单元产生饱和粗合成气，合成气中水蒸汽与干基合成气体积比为1.1～1.4，饱和粗合成气分为两股：一股去热回收单元回收低温热，产生1.0MPaG和0.5MPaG的低压饱和蒸汽，温度降至40℃后(称为未变换气)送入低温甲醇洗I单元脱硫脱碳；经脱硫脱碳后的净化气总硫(硫化氢和羰基硫)小于0.1ppm，二氧化碳小于10ppm，净化气去深冷分离单元；净化气经深冷分离单元TSA吸附器脱除二氧化碳和甲醇等杂质后进入冷箱，经深冷分离和低温精馏获得一氧化碳产品气、富氢气、闪蒸气，冷箱冷量来自一氧化碳气体的膨胀和低温流股携带的冷量，冷箱出口一氧化碳作为产品气送出界外，纯度为98～99.5％(mol)，含氢约50～150ppmv。闪蒸气进入燃料气管网或通过低温甲醇洗的循环气压缩机回收有效气，富氢气含10～15％(mol)一氧化碳，去PSA-CO单元回收一氧化碳；PSA-CO单元制取的一氧化碳纯度为98～99.5％(mol)，作为产品气送出界外，PSA-CO单元出口富氢气去深冷分离单元，作为深冷分离单元的TSA吸附器的再生气；离开吸附器的富氢气携带二氧化碳和甲醇，去PSA-H2单元制取氢气产品。另一股饱和粗合成气去变换单元，经两段耐硫深度变换后，变换气中含一氧化碳0.3～1.8％(mol)，并产生2～4MPaG中压过热蒸汽、1.0MPaG和0.5MPaG的低压饱和蒸汽，有效回收了变换产生的热量，变化气去低温甲醇洗II单元脱硫脱碳；经脱硫脱碳后的净化气总硫(硫化氢和羰基硫)小于0.1ppm，二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法，包括气化单元、热回收单元、变换单元、低温甲醇洗I单元、低温甲醇洗II单元、深冷分离单元、PSA‑CO单元、PSA‑H2单元、空分单元和硫回收单元，其特征在于：气化单元制取的粗合成气分为两股，一股制取纯一氧化碳气体，另一股制取纯氢气；制纯一氧化碳的过程为两部分：一部分为气化所产粗合成气经热回收单元、低温甲醇洗I单元、深冷分离单元、制取纯一氧化碳气体；另一部为深冷分离单元冷箱出口富氢气去PSA‑CO单元，制取纯一氧化碳气体；制取纯氢气共两股进料，一股为气化所产粗合成气经变换单元、低温甲醇洗II单元净化后的变换气，含一氧化碳1％，另一股为来自深冷分离单元再生TSA装置后的富氢气，两股气混合进入PSA‑H2单元制取纯氢气。

【技术特征摘要】
1.一种气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法，包括气化单元、热回收单元、变换单元、低温甲醇洗I单元、低温甲醇洗II单元、深冷分离单元、PSA-CO单元、PSA-H2单元、空分单元和硫回收单元，其特征在于：气化单元制取的粗合成气分为两股，一股制取纯一氧化碳气体，另一股制取纯氢气；制纯一氧化碳的过程为两部分：一部分为气化所产粗合成气经热回收单元、低温甲醇洗I单元、深冷分离单元、制取纯一氧化碳气体；另一部为深冷分离单元冷箱出口富氢气去PSA-CO单元，制取纯一氧化碳气体；制取纯氢气共两股进料，一股为气化所产粗合成气经变换单元、低温甲醇洗II单元净化后的变换气，含一氧化碳1％，另一股为来自深冷分离单元再生TSA装置后的富氢气，两股气混合进入PSA-H2单元制取纯氢气。2.如权利要求1所述的气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的方法，其特征在于：在气化单元中，煤或石油焦气化产生饱和粗合成气，粗合成气分为两股：一股粗合成气经热回收单元回收低温热，产生1.0MPaG和0.5MPaG的低压饱和蒸汽，温度降至40℃后成为未变换气，送入低温甲醇洗I单元脱硫脱碳；脱硫脱碳后的净化气去深冷分离单元，净化气首先经所述的深冷分离单元的TSA吸附器脱除所含杂质，然后进入冷箱分离提纯一氧化碳，深冷分离产生富氢气、一氧化碳产品气和闪蒸气，一氧化碳作为产品送出界外，闪蒸气进入燃料气管网或送低温甲醇洗的循环气压缩机入口，富氢气去PSA-CO单元进一步回收富氢气中的一氧化碳；
\tPSA-CO单元制取的一氧化碳作为产品送出界外，PSA-CO单元出口富氢气去深冷分离单元，作为TSA吸附器的再生气，再生TSA吸附器后的富氢气去PSA-H2单元制取氢气产品；另一股粗合成气去变换单元，经两段耐硫深度变换后，去低温甲醇洗II单元脱硫脱碳，脱硫脱碳后的净化气，与来自TSA吸附器后的富氢气混合，进入PSA-H2单元，制得的氢气产品送出界外，解吸气送燃料气管网；空分单元为气化单元提供高压氧气，为低温甲醇洗I单元和低温甲醇洗II单元提供低压氮气，所述的低温甲醇洗I单元和所述的低温甲醇洗II单元采用双吸收单再生流程，再生工段产生的富含硫化氢的酸性气送入硫回收单元，制取硫磺或硫酸产品。3.如权利要求1或2所述的气化无解吸气循环同时制取纯氢气和纯一氧化碳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺鑫平，张镇，陈斌，赵国强，曹培忠，许珂，山秀丽，
申请(专利权)人：华陆工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61