CN214990268U - 分离提纯合成气中co和h2的装置 - Google Patents
分离提纯合成气中co和h2的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214990268U CN214990268U CN202120816476.8U CN202120816476U CN214990268U CN 214990268 U CN214990268 U CN 214990268U CN 202120816476 U CN202120816476 U CN 202120816476U CN 214990268 U CN214990268 U CN 214990268U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- gas
- desorption
- pressure swing
- swing adsorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本实用新型涉及煤化工技术领域，具体地涉及分离提纯合成气中CO和H2的装置，所述装置包括依次连通的第一变压吸附脱单元、第二变压吸附脱单元和膜分离器单元，所述第一变压吸附脱单元用于将所述合成气中的CO2脱除，得到第一净化气；所述第二变压吸附脱单元用于将所述第一净化气中的CH4脱除，得到第二净化气；所述膜分离器单元，用于对所述第二净化气进行分离，得到CO产品和富氢气体。本实用新型具有回收效率高、提纯后气体纯度高等优点，有效降低装置投资和能量消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤化工技术领域，具体地涉及分离提纯合成气中CO和H2的装置。
背景技术
现代煤化工、天然气化工的基本产业路线是先进行气化生成合成气，合成气再进一步合成其他化学品，其中有很大一类化学品的合成涉及将合成气中CO和H2分离提纯后，分别作为进料使用，如合成气经草酸酯路线制乙二醇。因此，合成气CO/H2分离提纯在整个合成气化工中具有承前启后的重要作用。
目前，合成气制乙二醇装置普遍采用深冷分离装置和变压吸附装置组合对CO/H2的混合气进行分离，主要步骤如下：粗合成气(CO/H2混合气)首先采用低温甲醇洗脱法进行酸性气脱除，除去硫化物和CO2等酸性气体，得到脱除酸性气体杂质的合成气进入深冷分离，在低温下将合成气冷凝，未冷凝的富氢尾气送往变压吸附提纯H2，冷凝的气体利用不同组份沸点不同，通过精馏的方法依次脱除氮气、甲烷，最终在脱甲烷塔顶部得到纯度达到98％以上的CO。
但深冷分离装置和变压吸附装置组合仍存在如下缺点：(1)深冷分离需在低温条件下进行，运行能耗和设备投资较大；(2)混合气体在进入深冷前需要进行深度净化，完全脱除原料气中的H2O和CO2等易凝固组分，增加了酸性气体脱除(如低温甲醇洗)的能耗。因此，目前煤制乙二醇等化工行业中，合成气中H2和CO的分离技术仍然存在一定改进空间。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的分离CO和H2的装置运行能耗和设备投资较大的问题，提供一种分离提纯合成气中CO和H2的装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种分离合成气中CO和H2的装置，所述装置包括依次连通的第一变压吸附脱单元、第二变压吸附脱单元和膜分离器单元，其中，所述第一变压吸附脱单元用于将所述合成气中的CO2脱除，得到第一净化气；所述第二变压吸附脱单元用于将所述第一净化气中的CH4脱除，得到第二净化气；所述膜分离器单元用于将所述第二净化气进行分离，得到CO产品和富氢气体。
优选地，还包括与所述膜分离器单元连通的压缩单元，用于将所述富氢气体进行压缩，得到压缩富氢气。
优选地，所述压缩单元设置以使所述压缩富氢气的压力为3-5MPa。
优选地，还包括与所述压缩单元连通的第三变压吸附脱单元，用于将所述压缩富氢气中的杂质组分脱除。
优选地，所述第三变压吸附脱单元的底端与所述膜分离器单元连通，用于将所述杂质组分循环引入所述膜分离器单元中进行分离。
优选地，所述第一变压吸附脱单元包括至少两个并联的第一脱附塔。
优选地，所述第二变压吸附脱单元包括至少两个并联的第二脱附塔。
优选地，所述第三变压吸附脱单元包括至少两个并联的第三脱附塔。
通过上述技术方案，本实用新型采用膜分离单元与多个变压吸附脱单元结合的装置，能够对含CO2、CH4等杂质的合成气中的CO和H2进行分离和提纯，得到纯度99.9％以上的H2和纯度98.5％以上的CO产品。
本实用新型具有回收效率高、提纯后气体纯度高等优点，有效降低装置投资和能量消耗。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施方式的分离提纯合成气中CO和H2的装置的结构示意图。
附图标记说明
100、第一变压吸附脱单元 200、第二变压吸附脱单元
300、膜分离器单元 400、压缩单元
500、第三变压吸附脱单元
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”通常是指相对于各部件本身的轮廓的内外；“远、近”通常是指相对于各部件本身的轮廓的远近。
图1是根据本实用新型一实施方式的分离提纯合成气中CO和H2的装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供一种分离合成气中CO和H2的装置，所述装置包括依次连通的第一变压吸附脱单元100、第二变压吸附脱单元200和膜分离器单元300，其中，所述第一变压吸附脱单元100用于将所述合成气中的CO2脱除，得到第一净化气；所述第二变压吸附脱单元200用于将所述第一净化气中的CH4脱除，得到第二净化气；所述膜分离器单元300用于对所述第二净化气进行分离，得到CO产品和富氢气体。
本实用新型中，所述第一变压吸附脱单元100能够将合成气中的CO2组分进行吸附并脱除，在第一变压吸附脱单元100的底端得到CO2组分，在所述第一变压吸附脱单元100的顶端得到脱除CO2组分的合成气，也即第一净化气；所述的第一变压吸附脱单元100的顶端与所述的第二变压吸附脱单元200连通，将第一净化气中的CH4进行吸附脱除，在第二变压吸附脱单元200的底端得到CH4组分，在所述第二变压吸附脱单元200的顶端得到脱除CH4组分的合成气，也即第二净化气；所述的第二变压吸附脱单元200的顶端与所述的膜分离器单元300连通，膜分离器单元300内设置有气体膜，能够对第二净化气内的CO和H2进行分离，H2的渗透速率相对于CO较快，优先透过所述气体膜并被富集，得到富氢气体，CO以及其它微量的渗透速率相对较慢的气体在膜的截留侧富集，得到CO产品。
进一步地，所述的装置还包括与所述膜分离器单元300的渗透气出口连通的压缩单元400，用于将所述富氢气体进行压缩，得到压缩富氢气，从而使富氢气体的压力能够满足后续的第三变压吸附脱除的要求，优选的，所述压缩单元设置以使所述压缩富氢气的压力为3-5MPa。
在本实用新型的一些优选实施方式中，还对所述压缩富氢气进行纯化，得到纯化的氢气，优选条件下，所述装置还包括与所述压缩单元400连通的第三变压吸附脱单元500，用于将所述压缩富氢气中的杂质组分脱除，并在所述第三变压吸附脱单元500的顶端得到氢气产品，在所述第三变压吸附脱单元500的底部得到杂质组分。
在本实用新型的一些优选实施方式中，为了进一步实现杂质组分中的CO和H2的分离和纯化，优选条件下，所述第三变压吸附脱单元500的底端与所述膜分离器单元300的入口连通，用于将所述杂质组分循环引入所述膜分离器单元中进行分离。
在本实用新型的一些优选实施方式中，为了维持装置的稳定运行，所述第一变压吸附脱单元100包括至少两组并联的第一脱附塔，每组并联的第一脱附塔包括若干个串联的吸附塔。通过设置至少两组并联的第一脱附塔，各第一吸附塔能够交替进行CO2的吸附和脱附。通过第一脱附塔内吸附剂对CO2的吸附作用，除去合成气中的CO2组分，未被吸附的气体(第一净化气)从第一吸附塔的塔顶流出，当一组第一脱附塔达到吸附末期(吸附饱和)后，切换合成气进入另一组第一脱附塔进行吸附，通过降低吸附末期的吸附塔压力，使被吸附的CO2脱附出来，实现了第一吸附塔的再生。
在本实用新型的一些优选实施方式中，所述第二变压吸附脱单元200包括至少两个并联的第二脱附塔，每组并联的第二脱附塔包括若干个串联的吸附塔。通过设置至少两组并联的第二脱附塔，各第二吸附塔能够交替进行CH4的吸附和脱附。通过第二脱附塔内吸附剂对CH4的吸附作用，除去第一净化气中的CH4组分，未被吸附的气体(第二净化气)从第二吸附塔的塔顶流出，当一组第二脱附塔达到吸附末期(吸附饱和)后，切换第一净化气进入另一组第二脱附塔进行吸附，通过降低吸附末期的吸附塔压力，使被吸附的CH4脱附出来，实现了第二吸附塔的再生。
在本实用新型中，所述膜分离器单元300内的气体膜以气体膜两侧气体的压力差为驱动力，其中，H2为渗透气，CO为非渗透气，从而达到CO和H2分离目的。
在本实用新型的一些优选实施方式中，所述第三变压吸附脱单元500包括至少两个并联的第三脱附塔，每组并联的第三脱附塔包括若干个串联的吸附塔。通过设置至少两组并联的第三脱附塔，各第三吸附塔能够交替进行H2的吸附和脱附。通过第三脱附塔内吸附剂对H2的吸附作用，除去富氢气体中的杂质组分，未被吸附的气体(H2)从第三吸附塔的塔顶流出，当一组第三脱附塔达到吸附末期(吸附饱和)后，切换第一净化气进入另一组第三脱附塔进行吸附，通过降低吸附末期的吸附塔压力，使被吸附的H2脱附出来，实现了第三吸附塔的再生。
在本实用新型中，所述第一变压吸附脱单元100、第二变压吸附脱单元200和第三变压吸附脱单元300内均设置有吸附剂，本实用新型对所述吸附剂的种类没有特殊的要求，只要能够吸附相应的气体(CO2、CH4或H2)即可，可以为本领域技术人员所知。第一变压吸附脱单元100、第二变压吸附脱单元200和第三变压吸附脱单元300对所述第一变压吸附脱单元100、第二变压吸附脱单元200和第三变压吸附脱单元300的操作条件没有特殊的要求，主要能够实现相应的气体(CO2、CH4或H2)的吸附和脱附即可，可以为本领域技术人员所知。
本实用新型中，所述合成气的压力范围为2-6MPa，CO产品的压力范围为2-6MPa，H2的压力范围可根据下游用户需求设置，例如可以为3-5MPa。
本实用新型采用变压吸附单元与膜分离单元结合，本实用新型采用膜分离单元与多个变压吸附脱单元结合的装置，能够对含CO2、CH4等杂质的合成气中的CO和H2进行分离和提纯，得到纯度99.9％以上的H2和纯度98.5％以上的CO产品。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种分离提纯合成气中CO和H2的装置，其特征在于，所述装置包括依次连通的第一变压吸附脱单元(100)、第二变压吸附脱单元(200)和膜分离器单元(300)，其中，
所述第一变压吸附脱单元(100)用于将所述合成气中的CO2脱除，得到第一净化气；
所述第二变压吸附脱单元(200)用于将所述第一净化气中的CH4脱除，得到第二净化气；
所述膜分离器单元(300)，用于将所述第二净化气进行分离，得到CO产品和富氢气体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述膜分离器单元(300)连通的压缩单元(400)，用于将所述富氢气体进行压缩，得到压缩富氢气。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压缩单元(400)设置以使所述压缩富氢气的压力为3-5MPa。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述压缩单元(400)连通的第三变压吸附脱单元(500)，用于将所述压缩富氢气中的杂质组分脱除。
5.根据权利要求4中所述的装置，其特征在于，所述第三变压吸附脱单元(500)的底端与所述膜分离器单元(300)连通，用于将所述杂质组分循环引入所述膜分离器单元(300)中进行分离。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第一变压吸附脱单元(100)包括至少两组并联的第一脱附塔。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第二变压吸附脱单元(200)包括至少两组并联的第二脱附塔。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述第三变压吸附脱单元(500)包括至少两组并联的第三脱附塔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120816476.8U CN214990268U (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 分离提纯合成气中co和h2的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120816476.8U CN214990268U (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 分离提纯合成气中co和h2的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214990268U true CN214990268U (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=79093939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120816476.8U Active CN214990268U (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 分离提纯合成气中co和h2的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214990268U (zh) |
-
2021
- 2021-04-20 CN CN202120816476.8U patent/CN214990268U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2489479C (en) | Process to remove nitrogen and/or carbon dioxide from methane-containing streams | |
| US4701187A (en) | Process for separating components of a gas stream | |
| US4836833A (en) | Production and recovery of hydrogen and carbon monoxide | |
| US4398926A (en) | Enhanced hydrogen recovery from low purity gas streams | |
| US4790858A (en) | Fractionation of multicomponent gas mixtures by pressure swing adsorption | |
| KR940006239B1 (ko) | 일산화탄소 생성을 위한 통합적 방법 | |
| CN1907849B (zh) | 从合成气获得产品的方法和装置 | |
| JPH0550327B2 (zh) | ||
| CN112174102A (zh) | 一种bog气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法 | |
| JP2010500272A (ja) | 水素精製方法 | |
| CN103585856A (zh) | 一种多回流的变压吸附方法 | |
| CN110015647B (zh) | 一种从mocvd制程尾气提氢解吸气中提氮再利用的方法 | |
| WO2020079403A1 (en) | Separation of carbon monoxide from carbon monoxide/hydrogen syngas mixtures | |
| CN112678773B (zh) | 一种荒煤气制氢联产lng工艺 | |
| CN110844894A (zh) | 一种氦气提浓系统 | |
| CN113350968A (zh) | 一种用于合成氢回收尾气成分的提氢装置及工艺 | |
| JP2014516778A (ja) | 低エネルギーのサイクリックｐｓａプロセス | |
| CN102133498A (zh) | 一种同时生产高纯度氢气和一氧化碳的变压吸附方法 | |
| CN214990268U (zh) | 分离提纯合成气中co和h2的装置 | |
| CN102659104B (zh) | 中变气脱碳-变压吸附联合提取二氧化碳和氢气的工艺 | |
| CN216737597U (zh) | 一种多级膜处理与变压吸附联合提纯氦气的装置 | |
| CN102659105B (zh) | 中变气脱碳-固定床-变压吸附联合提取二氧化碳和氢气工艺 | |
| CN214243809U (zh) | 一种荒煤气制氢联产lng系统 | |
| CN210030042U (zh) | 一种脱碳气提氢系统 | |
| CN113735080B (zh) | 一种含氦天然气常温梯级提取超纯氦气的方法及生产装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |