[发明专利]由重整气体生产氢并同时捕捉共产生的CO2

说明书

本发明涉及一种生产氢并捕捉同时产生的CO₂的方法。

大多数氢由烃类，更特别是甲烷的蒸汽重整(SMR)供应。通常将该重整气体送至轮换反应器(水煤气轮换反应器)以生产更多氢。水煤气轮换反应是指一氧化碳与水反应并形成二氧化碳和水的反应。产生的气体通常具有以下特性：

-压力为15-40巴(绝对)；

-温度接近环境温度(冷却后)；

-组成(以mol％计)：60-80％H₂；15-25％CO₂；0.5-5％CO；3-7％CH₄；0-6％N₂，用水饱和(saturated with)；

-流动速度：几千至几十万Nm³/h。

然后通常将该气体直接送至氢PSA(变压吸附)从而产生高纯度氢(99-99.9999mol％)。

来自PSA的废弃物含有所有的CO₂，极大部分的CH₄和CO，大部分N₂和取决于PSA单元产率的量的氢(75-90％，取决于所需效率)。

将其中含有CO₂的废弃物在蒸汽重整炉中燃烧。回收部分可利用热后，将来自该单元的废气排入大气中。

然而，气候变化构成了最大的环境挑战之一。大气中二氧化碳浓度的增加是全球变暖的非常大的原因。就降低CO₂排放而言，必须设计捕捉至少部分排放的CO₂。

已知在PSA上游通过洗涤，例如用胺洗涤而从该流体中取出CO₂。

该解决方法的缺点主要是捕捉问题的能量成本不合适。

其他解决方法基于吸附。

文献EP 0 341 879 B1处理来自H₂PSA的废弃物从而经由PSA和制冷而由此提取CO₂。

文献WO 2006/054008也经由PSA和低温单元处理来自H₂PSA的废弃物。

文献US 5 026 406描述了使用PSA生产两种高纯度级分。实施例2部分对应于这里提出的问题。获得了富CO₂(99.7mol％)级分和含有约90mol％H₂的级分。实际上，该级分必须在第二单元例如H₂PSA类型的PSA中处理从而获得99％纯度的H₂。必须使用真空泵和/或再循环以实现预期性能。

文献US 2007/0227353也涉及相同的技术问题。推荐的解决方法也是使用PVSA，即具有真空步骤的吸附单元。已知尽管这类步骤就性能而言是有效的，但它们就资金投入(真空泵)而言和就能量而言是昂贵的。

此外，文献FR 2 884 304描述了一种在10巴(绝对)的最大压力下操作并产生富CO₂气体的吸附单元，将该气体送至低温单元，使该气体富集高达最小80mol％。在冷却之后或不在冷却之后，将来自吸附单元的贫CO₂气体膨胀从而提供低温单元的制冷功率。在膨胀之后或不在膨胀之后，将来自低温单元的至少一部分贫CO₂气体再循环至PSA。将来自低温单元的至少一部分贫CO₂气体用作燃料。所述吸附单元可为VSA、VPSA或PSA。

文献FR 2 884 304中设计的方法和/或工厂仅包括单吸附单元。

该文献基本基于在10巴(绝对)下回收流体中的CO₂，并不涉及连接的氢生产。特别是，它不涉及SMR输出气体。