CN105597489A - 甲醇制氢尾气回收方法 - Google Patents

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徐成俊
朱庆丰
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Abstract

本发明公开了一种甲醇制氢尾气回收方法，通过多个吸附塔交替吸附和脱附对甲醇制氢的混合转化气进行连续提纯得到产品气，其利用杂质气在高压下容易吸附、低压下容易脱附的原理，将放空气进行两段放空。本发明第一段逆放回收解吸气中氢含量较高，回收气可送入锅炉房当燃料利用，提高了甲醇制氢尾气的可利用热值，经济效益明显。

Description

甲醇制氢尾气回收方法
技术领域
本发明属于变压吸附(PSA)领域，具体涉及到甲醇制氢装置中PSA提纯工段放空尾气回收利用技术。
背景技术
氢是最丰富的元素，但自然氢存在极少，必须消耗大量的能量将含氢物质分解后才能得到氢气，因此寻找一种低能耗、高效率制氢方法是大势所趋。变压吸附(PressureSwingAdsorption，PSA)气体分离与提纯技术是在上世纪六十年代迅速发展起来的，目前已成为化工工业的一种生产工艺和独立的单元操作过程。变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加，减压下吸附量减少的特性，从而将混合气体分离。
由于变压吸附气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品，近年来发展非常迅速，而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。
传统的PSA技术中，吸附塔中的冲洗结束后的气体在放空时段全部直接放空。放空气中含有部分氢气和大量二氧化碳，若直接将放空气用作燃料，其可利用热值过低，经济效益不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高甲醇制氢能量效率的尾气回收分离方法。
为解决上述技术问题，本发明釆取的技术方案如下：
甲醇制氢尾气回收方法，通过多个吸附塔交替吸附和脱附对甲醇制氢的混合转化气进行连续提纯得到产品气，其利用杂质气在高压下容易吸附、低压下容易脱附的原理，将放空气进行两段放空。
上述两段放空具体为：第一段吸附床层压力为0.2～0.5MPa时，放空气经过手动阀门流出，输送到锅炉房燃烧，达到尾气再利用的目的；第二段吸附床层压力小于0.2MPa时，放空气经过手动阀门和气动阀流出，通过阻火器后排空。
本发明甲醇制氢尾气回收方法，包括如下步骤：
(1)吸附
在恒定的吸附压力下，甲醇制氢的混合转化气不断进入一个或多个吸附塔中，同时输出产品组分；吸附塔内杂质组分的吸附量逐步增加，当到达规定的吸附量时停止进入原料气，吸附终止；
(2)顺放
沿着输出产品气的方向降低吸附塔内压力，随着吸附塔内压力不断下降，吸附剂上的杂质不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，当吸附床降压到一定压力时，床内吸附剂全部吸附杂质；
(3)逆放
逆着产品气输出的方向降低压力，第一段逆放气含较多产品气，通过缓冲罐回收利用；第二段逆放气为杂质气，可直接放空，直到床层压力与大气压相等，吸附剂吸附的杂质基本脱附，吸附塔内杂质含量降低；
(4)冲洗
利用其它吸附塔顺向降压过程排出的产品气，在过程最低压力下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床层；经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量，再生终止；
(5)升压
经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力、床内杂质吸留量为最少，在此条件下用其它吸附塔顺放气和产品气升压到吸附压力，进行下一轮吸附。
本发明所用设备包括多台吸附塔(一般为4～12台)、多个程控阀门(一般为每个吸附塔配5～8个)、三台调节阀、若干手动阀门和配套仪表组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明第一段逆放回收解吸气中氢含量较高，回收气可送入锅炉房当燃料利用，提高了甲醇制氢尾气的可利用热值，经济效益明显。
2、控制高压解吸气放空流速，有利于减小吸附剂床层的相对运动，避免吸附剂易粉化问题。
3、解吸气放空时，防空管道中的气流变缓，极大限度的减少噪音污染。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练入员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明利用杂质气在高压下容易吸附，低压下容易脱附的原理，将放空气进行两段放空。第一段吸附床层压力较高时(约0.2～0.5MPa)，放空气经过手动阀门HV-203流出，输送到锅炉房燃烧，达到尾气再利用的目的；第二段吸附床层压力较底时(小于0.2MPa)，放空气经过手动阀门HV-203和气动阀XV-10流出，通过阻火器后排空。
本发明工作步骤如下：
吸附过程：在恒定的吸附压力下原料气不断进入一个或多个吸附塔中，同时输出产品组分。吸附塔内杂质组分的吸附量逐步增加，当到达规定的吸附量时停止进入原料气，吸附终止。此时吸附塔内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂。
顺放过程：沿着输出产品气的方向降低吸附塔内压力，流出的气体仍为产品气，主要用于其它的吸附塔的升压或冲洗。在此过程中，随吸附塔内压力不断下降，吸附剂上的杂质不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附剂床，床内杂质吸留量不变。当吸附床降压到一定压力时，床内吸附剂全部吸附杂质。
逆放过程：开始逆着产品气输出的方向降低压力，第一段逆放气含较多产品气，可通过缓冲罐回收利用。第二段逆放气基本为杂质气，可直接放空，直到床层压力与大气压相等，吸附剂吸附的杂质基本脱附，吸附塔内杂质含量降低。
冲洗过程：利用其它吸附塔顺向降压过程排出的产品气，在过程最低压力下(一般为大气压力)进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床层。经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量，再生终止。至此，吸附床完成了一个吸附再生循环过程。(特殊工艺中，可对吸附塔进行抽真空处理，吸附塔内所有气体均被抽出，塔内残留杂质含量理论上可为零。)
升压过程：经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力、床内杂质吸留量为最少，在此条件下用其它吸附塔顺放气和产品气升压到吸附压力，可进行下一轮吸附。
本发明将混合转化气(氢气含量约75％)进入吸附塔中的吸附剂床层，其中的杂质气体(二氧化碳24％、一氧化碳0.5％)被吸附剂吸附，氢气从吸附塔出气口流出，提高了甲醇制氢尾气的可利用热值，经济效益明显。
申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

Claims (5)

1.甲醇制氢尾气回收方法，通过多个吸附塔交替吸附和脱附对甲醇制氢的尾气进行连续提纯，其特征在于：其利用杂质气在高压下容易吸附、低压下容易脱附的原理，将放空气进行两段放空。
2.如权利要求1所述的甲醇制氢尾气回收方法，其特征在于，所述两段放空分别为：
第一段吸附床层压力为0.2～0.5MPa时，放空气经过手动阀门流出，输送到锅炉房燃烧，达到尾气再利用的目的；
第二段吸附床层压力小于0.2MPa时，放空气经过手动阀门和气动阀流出，通过阻火器后排空。
3.如权利要求1所述的甲醇制氢尾气回收方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)吸附
在恒定的吸附压力下，甲醇制氢的混合转化气不断进入一个或多个吸附塔中，同时输出产品组分；吸附塔内杂质组分的吸附量逐步增加，当到达规定的吸附量时停止进入原料气，吸附终止；
(2)顺放
沿着输出产品气的方向降低吸附塔内压力，随着吸附塔内压力不断下降，吸附剂上的杂质不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，当吸附床降压到一定压力时，床内吸附剂全部吸附杂质；
(3)逆放
逆着产品气输出的方向降低压力，第一段逆放气含较多产品气，通过缓冲罐回收利用；第二段逆放气为杂质气，可直接放空，直到床层压力与大气压相等，吸附剂吸附的杂质基本脱附，吸附塔内杂质含量降低；
(4)冲洗
利用其它吸附塔顺向降压过程排出的产品气，在过程最低压力下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床层；经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量，吸附剂床层得到再生；
(5)升压
经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力、床内杂质吸留量为最少，在此条件下用其它吸附塔顺放气和产品气升压到吸附压力，进行下一轮吸附。
4.如权利要求1所述的甲醇制氢尾气回收方法，其特征在于：所述步骤(4)冲洗过程最低压力为大气压力。
5.如权利要求1所述的甲醇制氢尾气回收方法，其特征在于：所述吸附塔为4～12台，且每个吸附塔配5～8个程控阀门。
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