[发明专利]一种制氢过程变换气脱除二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明属于气体分离领域，具体涉及一种制氢过程变换气脱除二氧化碳的方法。

背景技术

在制氢装置的生产过程中，所产生的中变气中含有约15-20％的CO₂气体，常用变压吸附和化学吸收等方法除去以提高氢气的纯度至99％以上。变压吸附法在一定压力下利用CO₂在吸附剂上的高吸附容量将其从混合气体中分离开来，再在低压下使CO₂脱附从而实现吸附剂的再生，具有工艺流程简单、操作弹性大、装置可靠性高及能耗较低等特点。变压吸附法为达到要求的气体纯度，常采用6个或8个吸附塔，塔数较多，且虽然被认为过程不产生污染，环境效益好，但过程中升压降压同样是能量的消耗。化学吸收法常利用单一或复合的醇胺溶液作为吸收剂，在低温时吸收CO₂，高温下解吸，具有吸收速率快、吸收容量大、CO₂脱除程度高等优点，但同时存在能耗较高的问题，适用于系统压力低、CO₂含量较低的情况。

CN201020142942介绍了一种富集回收CO₂气体的装置，该装置以聚乙二醇二甲醚(NHD)为溶剂，主要由气体换热器、分水器、吸收塔、闪蒸塔、真空泵、贫液泵、氨冷器和压缩机等组成，该工艺仅利用物理吸收的原理，变换气净化后纯度难以达到要求。CN200810018343.5介绍了一种二氧化碳捕集的方法和装置，由预处理系统、吸收塔、再生塔、排气洗涤系统、溶液加热回收器和产品气处理系统等组成，系统比较复杂，适用于燃煤电厂烟气中二氧化碳的捕集，不适用于制氢过程二氧化碳的脱除。CN200310106567.9提出了一种采用复合胺吸收液作为溶剂从气体混合物中脱除CO₂的方法，即采用两段吸收两段再生的工艺流程利用化学吸收法从混合气体中脱除CO₂，该工艺适用于混合气中CO₂分压较低的情况，不适用于CO₂分压较高的情况，且过程能耗较高。

US6667022介绍了一种捕集合成气中CO₂的方法，该工艺主要由两个流化床组成，一个用合成气流化，另一个用水蒸气和氧气流化，Fe₂O₃和CaO在两个流化床之间循环；当合成气经过床层时，其中的CO₂与CaO反应生成CaCO₃，CO通过水煤气变换反应生成CO₂和H₂，其余CO与Fe₂O₃生成FeO；CaCO₃和FeO在第二个流化床进行再生，FeO氧化为Fe₂O₃，反应放出的热量使CaCO₃分解成CaO，如此循环往复。该方法为干法脱碳，虽然工艺流程简单，但反应控制较难，反应温度远远高于湿法脱碳，如第一个流化床反应温度400～500℃，再生流化床800～1200℃，能耗高，CO₂的脱除率难以达到工艺要求，且固体反应物易夹带到净化气中。

制氢过程变换气中CO₂的分压较高，一般情况下为2～4MPa，充分利用这部分能量对减少整个分离系统的能耗具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制氢过程中变换气二氧化碳脱除的新工艺，将物理吸收和化学吸收相结合，在提高二氧化碳脱除效率的同时尽可能降低过程能耗。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种制氢过程变换气脱除二氧化碳的方法，其特征在于所述方法包括以下几个步骤：

A、需要脱除CO₂的制氢过程变换气先进入物理吸收塔的下部进行初步吸收后，从塔顶排出；

B、从A步骤来的部分脱除CO₂的气体进入化学吸收塔的下部进行二次吸收，吸收过的物理溶剂经富液泵送入低压闪蒸罐进行再生，再生后的物理溶剂贫液经物理溶剂贫液泵返回物理吸收塔；

C、从B步骤过来脱除CO₂后的变换气经吸收塔冷凝器气液分离后送入下一工序，化学吸收液富液经化学吸收液富液泵送入再生塔进行再生，再生后的化学吸收液贫液经化学吸收液贫液泵返回化学吸收塔；

D、再生塔塔顶CO₂气体经再生塔冷凝器气液分离后和从闪蒸罐顶部分离出来的CO₂一起经加压储存利用。