本發(fā)明涉及工業(yè)尾氣中二氧化碳捕集回收領(lǐng)域，具體是甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法。

背景技術(shù)：

1、目前，國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)二氧化碳主要是利用工業(yè)含碳廢氣(co2含量＞80％)為原料進(jìn)行分離提純生產(chǎn)。工業(yè)含碳廢氣中除了含co2外，還會含有h2、co、h2s、cos、h2o、c2h4、c2h6、c3h6、c6h6、ch3oh等雜質(zhì)。co2產(chǎn)品可通過高壓法、低壓深冷法、變壓吸附法、淺低溫吸附精餾法、洗滌吸附與低溫精餾組合法、催化氧化與精餾組合法等方法獲得，不同方法獲得的二氧化碳產(chǎn)品質(zhì)量不同，用途也有差別，高壓法、低壓深冷法、變壓吸附法、淺低溫吸附精餾法生產(chǎn)獲得的二氧化碳產(chǎn)品均為工業(yè)級二氧化碳，只能用于一般工業(yè)用途，洗滌吸附與低溫精餾組合法則較適宜于酒精廠發(fā)酵氣生產(chǎn)工業(yè)級液體二氧化碳，催化氧化與精餾組合法可生產(chǎn)獲得食品級二氧化碳，但催化氧化脫烴會產(chǎn)生大量的固廢，對環(huán)境造成污染，且該法采用的生產(chǎn)裝置占地面積大，投資成本高、運(yùn)行能耗高，利潤低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，目的在于提供甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，該方法以甲醇裂解制氫過程排放的解析氣為原料，能夠生產(chǎn)工業(yè)級二氧化碳及食品級二氧化碳，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生固廢，工藝安全性好，提高原料的利用率，減少生產(chǎn)過程中co2的排放，同時利用變壓吸附(psa)提純技術(shù)，生產(chǎn)高純度氫氣，實現(xiàn)資源綜合利用，變廢為寶。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，包括：

4、(1)脫水分離

5、將co2含量為65-71％的甲醇裂解制氫過程排放的解析氣作為原料送入原料壓縮機(jī)加壓處理后送入干燥塔，經(jīng)干燥預(yù)冷器冷卻、干燥分離器脫水后送入二氧化碳脫重塔；

6、(2)工業(yè)級二氧化碳分離提純

7、脫水分離后的低溫原料在二氧化碳脫重塔塔底經(jīng)脫重塔再沸器加熱，二氧化碳脫重塔塔頂出來的輕組分氣體經(jīng)脫重塔冷凝器冷凝和脫重塔分離器分離處理，脫重塔分離器底部分離出的液態(tài)物料分二路，第一路回流進(jìn)入二氧化碳脫重塔，第二路進(jìn)入二氧化碳脫輕塔，二氧化碳脫重塔塔釜采出工業(yè)級二氧化碳后進(jìn)入產(chǎn)品過冷器冷卻送入工業(yè)級二氧化碳儲罐；

8、(3)食品級二氧化碳分離提純

9、從二氧化碳脫輕塔塔頂出來的輕組分雜質(zhì)與二氧化碳脫重塔塔頂出來的輕組分氣體并線后進(jìn)入脫重塔冷凝器，從二氧化碳脫輕塔塔釜采出液態(tài)食品級二氧化碳經(jīng)產(chǎn)品過冷器冷卻后送入食品級二氧化碳儲罐；

10、(4)高純氫氣分離提純

11、脫重塔分離器頂部分離出不凝氣體送入脫輕塔冷凝器冷凝、脫輕塔分離器分離，脫輕塔分離器底部分離出的液態(tài)物料回流送入二氧化碳脫輕塔，脫輕塔分離器頂部分離出的低溫富氫組分作為冷源流經(jīng)干燥預(yù)冷器，再經(jīng)變壓吸附系統(tǒng)分離出高純氫氣進(jìn)行充裝。

12、進(jìn)一步地，所述脫重塔再沸器的熱源來自于氨壓縮機(jī)加壓的氣氨，氣氨經(jīng)脫重塔再沸器換熱后進(jìn)入氨液分離器，氨液分離器底部出來的低溫液氨作為冷源分兩路分別進(jìn)入脫重塔冷凝器、產(chǎn)品過冷器換熱，換熱后均回流進(jìn)入氨液分離器繼續(xù)循環(huán)，氨液分離器頂部出來的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)繼續(xù)循環(huán)。

13、進(jìn)一步地，進(jìn)入二氧化碳脫輕塔的液態(tài)物料在塔底經(jīng)脫輕塔回?zé)崞鲹Q熱后進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器分離出的液態(tài)二氧化碳作為冷源進(jìn)入脫輕塔冷凝器，換熱后回流進(jìn)入氣液分離器循環(huán)，氣液分離器分離出的氣態(tài)二氧化碳作為熱源進(jìn)入脫輕塔回?zé)崞?，換熱后進(jìn)入二氧化碳壓縮機(jī)加壓，再送入二氧化碳脫輕塔。

14、進(jìn)一步地，原料壓縮機(jī)將原料加壓至3.5mpa。

15、進(jìn)一步地，干燥預(yù)冷器冷卻原料至-25℃。

16、進(jìn)一步地，二氧化碳脫重塔的操作壓力為2.5mpa，二氧化碳脫輕塔的操作壓力為2.0mpa。

17、進(jìn)一步地，進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)前的富氫氣體壓力為1.8mpa。

18、進(jìn)一步地，所述變壓吸附系統(tǒng)包括緩沖罐和多臺吸附器，緩沖罐與并聯(lián)設(shè)置的多臺吸附器相連接，每個吸附器內(nèi)裝填有用于吸附富氫氣體中雜質(zhì)組分的吸附填料，各臺吸附器定時切換，交替吸附和再生，使富氫氣體不斷輸入，高純氫氣不斷輸出。

19、本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢和進(jìn)步在于：

20、1.本發(fā)明的方法實現(xiàn)了對含中濃度co2(co2含量為65-71％)工業(yè)尾氣的co2捕集回收，并且先提純甲醇裂解制氫過程排放的解析氣中含量較大的二氧化碳，再提純含量較少的氫氣，設(shè)備占地面積大幅減小，尤其是變壓吸附系統(tǒng)中吸附器體積和占地面積顯著減小，設(shè)備投資低，對系統(tǒng)內(nèi)部能量的綜合利用，系統(tǒng)運(yùn)行能耗較低，產(chǎn)生的固廢較少，對環(huán)境的污染大幅降低，工業(yè)安全性提高，同時聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級、食品級二氧化碳和高純氫氣，工業(yè)級二氧化碳純度可達(dá)99.98％，食品級二氧化碳純度可達(dá)99.995％，高純氫氣的純度可達(dá)99.999％。

技術(shù)特征：

1.甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：所述脫重塔再沸器的熱源來自于氨壓縮機(jī)加壓的氣氨，氣氨經(jīng)脫重塔再沸器換熱后進(jìn)入氨液分離器，氨液分離器底部出來的低溫液氨作為冷源分兩路分別進(jìn)入脫重塔冷凝器、產(chǎn)品過冷器換熱，換熱后均回流進(jìn)入氨液分離器繼續(xù)循環(huán)，氨液分離器頂部出來的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)繼續(xù)循環(huán)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：進(jìn)入二氧化碳脫輕塔的液態(tài)物料在塔底經(jīng)脫輕塔回?zé)崞鲹Q熱后進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器分離出的液態(tài)二氧化碳作為冷源進(jìn)入脫輕塔冷凝器，換熱后回流進(jìn)入氣液分離器循環(huán)，氣液分離器分離出的氣態(tài)二氧化碳作為熱源進(jìn)入脫輕塔回?zé)崞鳎瑩Q熱后進(jìn)入二氧化碳壓縮機(jī)加壓，再送入二氧化碳脫輕塔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：原料壓縮機(jī)將原料加壓至3.5mpa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：干燥預(yù)冷器冷卻原料至-25℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：二氧化碳脫重塔的操作壓力為2.5mpa，二氧化碳脫輕塔的操作壓力為2.0mpa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)前的富氫氣體壓力為1.8mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，其特征在于：所述變壓吸附系統(tǒng)包括緩沖罐和多臺吸附器，緩沖罐與并聯(lián)設(shè)置的多臺吸附器相連接，每個吸附器內(nèi)裝填有用于吸附富氫氣體中雜質(zhì)組分的吸附填料，各臺吸附器定時切換，交替吸附和再生，使富氫氣體不斷輸入，高純氫氣不斷輸出。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開甲醇裂解制氫尾氣中氫回收與復(fù)疊制冷二氧化碳捕集方法，涉及工業(yè)尾氣中二氧化碳捕集回收領(lǐng)域。該方法包括：(1)脫水分離；(2)工業(yè)級二氧化碳分離提純；(3)食品級二氧化碳分離提純；(4)高純氫氣分離提純。本發(fā)明的方法先提純甲醇裂解制氫過程排放的解析氣中含量較大的二氧化碳，再提純含量較少的氫氣，設(shè)備占地面積大幅減小、設(shè)備投資低，對系統(tǒng)內(nèi)部能量的綜合利用，系統(tǒng)運(yùn)行能耗較低，工業(yè)安全性提高，同時聯(lián)產(chǎn)工業(yè)級、食品級二氧化碳和高純氫氣，產(chǎn)生的固廢較少，對環(huán)境的污染大幅降低。

技術(shù)研發(fā)人員：梁雄,尹愛華,王小波,謝小明,張家珉,柴亞梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州裕隆氣體股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19