【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢气纯化
[0001]本专利技术涉及一种用于氢气纯化的设备和方法，其包括变吸附(SA)阶段和经吹扫的气态杂质的再循环。
技术介绍
[0002]在蒸汽重整过程中生产氢气需要一个纯化步骤。在蒸汽重整中，这是通过变压吸收(PSA)完成的。然而，PSA也会保留部分氢气，这就是该技术通常提供80
‑
90％氢气产率的原因。剩余的氢气在低压尾气中流失，该尾气最适合用于工厂其他地方的加热。
[0003]需要比PSA更有效的氢气分离技术，这可以避免蒸汽重整设备的过度设计。
技术实现思路
[0004]提供了一种用于从烃进料中提供富H2气流的设备，所述设备包括：
[0005]‑
重整段，其被布置为接收所述烃进料，且在至少一个在第一压力下进行的重整步骤中将其重整，以提供合成气流；
[0006]‑
CO2去除阶段，其被布置为接收来自所述重整段的合成气流，并从合成气流中分离CO2，以提供富CO2流和贫CO2流；
[0007]‑
变吸附(SA)阶段，所述SA阶段包括吸附材料和压力等于或高于第一压力的第一吹扫流；且所述SA阶段被布置为接收来自CO2去除阶段的贫CO2流；
[0008]‑
其中，所述SA阶段包括第一状态(A)和第二状态(B)，其中：
[0009]○
在所述第一状态(A)中，贫CO2流被布置为接触吸附材料，使得
[0010]■
来自所述贫CO2流的至少一部分气态杂质，和
[0011]■>来自所述贫CO2流的一部分氢气，
[0012]被吸附到所述吸附材料上，从而提供富H2流；
[0013]○
在所述第二状态(B)中，第一吹扫流被布置为接触吸附材料，使得吸附的气态杂质的至少一部分和所述吸附的氢气的至少一部分从所述吸附材料释放并进入第一吹扫流；从而提供包含所述第一吹扫流、氢气和气态杂质的第一再循环流；
[0014]‑
所述设备(100)被布置为将所述第一再循环流作为重整步骤的进料再循环至重整段。
[0015]本专利技术的技术还提供了一种从烃进料中提供富H2气流的方法。该方法包括以下一般步骤：
[0016]i.提供本文所述的设备；
[0017]ii.将烃进料进料至重整段，且在至少一个在第一压力下进行的重整步骤中将其重整，以提供合成气流；
[0018]iii.将来自重整段的合成气流进料至CO2去除阶段，且从合成气流中分离CO2，提供富CO2流和贫CO2流；
[0019]iv.将来自CO2去除阶段的贫CO2流进料至变吸附(SA)阶段，变吸附(SA)阶段包括吸
附材料和压力等于或高于第一压力的第一吹扫流，其中所述SA阶段包括第一状态(A)和第二状态(B)，其中：
[0020]○
在所述第一状态(A)中，贫CO2流与吸附材料接触，使得
[0021]■
来自所述贫CO2流的至少一部分气态杂质，和
[0022]■
来自所述贫CO2流的一部分氢气，
[0023]被吸附到所述吸附材料上，从而提供富H2流；
[0024]○
在所述第二状态(B)中，第一吹扫流与吸附材料接触，使得吸附的气态杂质的至少一部分和所述吸附的氢气的至少一部分从所述吸附材料释放并进入第一吹扫流；从而提供包含所述第一吹扫流、氢气和气态杂质的第一再循环流；以及
[0025]v.将所述第一再循环流作为重整步骤的进料再循环至重整段。
[0026]本专利技术的技术的更多细节在以下详细描述、附图和所附权利要求中呈现。
[0027]附图的简要说明
[0028]图1示出了根据本专利技术的制氢设备的示意性布局。
[0029]专利技术详述
[0030]当一个段、单元或阶段被“布置为接收”来自另一段、单元或阶段的特定气体时，其通常被布置为直接接收。然而，在某些情况下，存在中间的段、单元或阶段，由此特定气体可以通过该中间段、单元或阶段。
具体实施方式
[0031]在下文中，缩写％vol将用于表示气体的体积百分比。
[0032]提供了一个制氢设备，即从烃进料中提供富H2气流的设备。术语“富H
2”应理解为大约95％vol或更多。
[0033]烃进料通常选自天然气、城市煤气、石脑油或沼气，优选为天然气。烃进料的特点是含有大量(即超过50％)的烃，例如甲烷、乙烷、乙烷、丙烷、丁烷、丁烷等。此外，可能存在氮气、氩气和二氧化碳等。注意，在重整段内，烃进料将与含有氢气、蒸汽、二氧化碳或氧气的物流混合，以促进重整反应。
[0034]通常，该设备包括：
[0035]‑
重整段；
[0036]‑
CO2去除阶段；和
[0037]‑
变吸附(SA)阶段。
[0038]重整段被布置用于接收烃进料，并在至少一个重整步骤中将其重整，以提供合成气流。将烃重整为合成气是已知的程序，此处无需详细讨论。
[0039]通常，如图1所示，重整段包括一个或多个初级重整器单元，以及任选的一个或多个布置在所述重整器单元上游的烃进料中的预重整器单元。如果不存在预重整器单元，则烃进料由初级重整器单元接收。如果存在预重整器单元，则烃进料由预重整器单元接收。一个或多个初级重整器单元可选自自热反应器(ATR)、蒸汽甲烷重整反应器(SMR)、对流重整反应器和/或催化氧化(CATOX)型重整反应器。
[0040]二氧化碳去除阶段被布置为接收所述重整段的合成气，并从合成气流中分离出二氧化碳，以提供富CO2流和贫CO2流。贫CO2蒸汽中的CO2含量通常低于2％，而富CO2流可能包含
超过90％的CO2。CO2去除阶段是指利用工艺，例如化学吸收，从工艺气体中去除CO2的单元。在化学吸收中，含CO2的气体通过一种溶剂，该溶剂与CO2反应并以这种方式将其结合。大多数化学溶剂是胺类，分为单乙醇胺(MEA)和二甘醇胺(DGA)等伯胺，二乙醇胺(DEA)和二异丙醇胺(DIPA)等仲胺，或三乙醇胺(TEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)等叔胺，但也可以使用氨和液态碱金属碳酸盐，如K2CO3和NaCO3。
[0041]变吸附(SA)阶段包括吸附材料和第一吹扫流。吸附材料可以选自沸石、活性炭或金属有机骨架、或它们的混合物。吸附材料通常是在SA阶段内部的吸附床的形式。变吸附是指用于吸附选定化合物的单元。在这种类型的设备中，气体分子在吸附材料上的吸附和解吸之间建立了动态平衡。气体分子的吸附可由空间、动力学或平衡效应引起。确切的机理将由所用的吸附剂决定，平衡饱和度将取决于温度和压力。通常，吸附材料在混合气体中进行处理，直到最重的化合物接近饱和，随后需要再生。再生可以通过改变压力或温度，或用另一股流吹扫来完成。实际上，这意味着使用至少有两个单元的工艺，首先在一个单元中将吸附剂在高压或低温下饱和，然后切换单元，此时通过降低压力或升高温度或用另一股流吹扫从同一单元解吸吸附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从烃进料(101)提供富H2气流(409)的设备(100)，所述设备(100)包括：
‑
重整段(200)，其被布置为接收所述烃进料(101)并在至少一个重整步骤中将其进行重整，以提供合成气流(201)，所述至少一个重整步骤在第一压力下进行；
‑
CO2去除阶段(300)，其被布置为接收来自所述重整段(200)的合成气流(201)，并从合成气流(201)中分离CO2，以提供富CO2流(303)和贫CO2流(304)；
‑
变吸附(SA)阶段(400)，所述SA阶段(400)包括吸附材料(401)和压力等于或高于第一压力的第一吹扫流(405)；且所述SA阶段被布置为接收来自CO2去除阶段(300)的贫CO2流(304)；
‑
其中，所述SA阶段(400)包括第一状态(A)和第二状态(B)，其中:ο在所述第一状态(A)中，贫CO2流(304)被布置为接触吸附材料(401)，使得
·
来自所述贫CO2流(304)的至少一部分气态杂质(407)，和
·
来自所述贫CO2流(304)的一部分氢气，被吸附到所述吸附材料(401)上，从而提供富H2流(409)；ο在所述第二状态(B)中，第一吹扫流(405)被布置为接触吸附材料(401)，使得吸附的气态杂质(407)的至少一部分和所述吸附的氢气的至少一部分从所述吸附材料(401)释放并进入第一吹扫流(405)；从而提供包含所述第一吹扫流(405)、氢气和所述气态杂质(407)的第一再循环流(408)；
‑
所述设备(100)被布置为将所述第一再循环流(408)作为重整步骤的进料再循环至重整段(200)。2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中SA阶段(400)被布置为在所述第一状态(A)和第二状态(B)之间交替进行。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中SA阶段在第二状态(B)中的温度高于其在所述第一状态(A)中的温度。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中在给定时间下，所述SA阶段(400)具有处于不同阶段(A、B)下的多个平行吸附反应。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述SA阶段(400)包括第二吹扫流(406)并且包括第三状态(C)，其中所述第二吹扫流(406)被布置为在用第一吹扫再循环流(405)吹扫之后，吹扫吸附材料(401)，使得至少一部分气态杂质(407)从所述吸附材料(401)释放；从而提供再循环至所述重整段(200)的重整步骤上游的第二再循环流。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述吸附材料(301)选自沸石、活性炭或金属有机骨架、或它们的混合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中所述第一吹扫流(405)是过热蒸汽流。8.根据权利要求7所述的设备(100)，其中所述过热蒸汽流被布置为提供所述SA阶段(400)从所述第一状态到所...
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