[发明专利]带有CO2捕获的氢生产

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2012年6月12日提交的欧洲专利申请EP12171700.3的优先权，所述申请通过引用结合到本文中。

背景

存在对于从工业过程减少二氧化碳排放的增长的压力。用于生产氨、氢、甲醇、合成气等的蒸汽甲烷重整(SMR)过程是CO₂排放的重要贡献者之一。大型氢生产厂可每年产生高达900,000公吨二氧化碳，因此，可认为它是重要的二氧化碳源。

在欧洲、加拿大和加利福尼亚，正逐步实行二氧化碳削减法规。这意味温室气体(GHG)法规仍然是未来项目中的关键考虑。对此问题的目前认识是，新厂必须为二氧化碳捕获作出计划，但可能不需要在项目投入生产的日期安装和操作这些系统。因此，工业上期望能够在需要时实行的灵活二氧化碳捕获的现成设计。

蒸汽甲烷重整器有两个主要二氧化碳源，其中50至65%在高压下作为蒸汽重整和变换反应副产物与合成气一道产生。通过在大约环境压力下在重整器炉中燃烧燃料，产生其余CO₂。对于包括甲烷转化器的合成气生产过程，用酸性气体去除系统（例如MEA、aMDEA、Benfield等）选择性去除来自高压合成气流的CO₂，以作为总过程的一部分从过程气体捕获CO₂。

也可从设计用来生产高纯度H₂产物的蒸汽甲烷重整器捕获一部分CO₂排放物。可安装酸性气体去除系统以去除变压吸附器(PSA)单元上游的过程气体中的CO₂。PSA用来生产H₂产物流和副产物尾气流。这一选择可捕获从蒸汽甲烷重整器产生的总碳排放物的约50至65%。具有酸性气体去除系统对于过程气流的的优势是它在CO₂去除系统中在CO₂的高分压下操作，并且需要相对低的能量用于CO₂汽提。在很多情况下，可能利用过程气流冷却列中剩余废热的显著部分，而不需要以低压蒸汽的形式输入另外的能量。安装酸性气体去除系统以去除CO₂对于在高压过程侧的劣势是它需要较多的改造工作、显著的停工时间，并且干扰当前工厂运行。

如果重整器炉改造或设计为带有燃烧后CO₂回收系统，例如Fluor的Econamine FG Plus^SM或Mitsubishi的KM CDR Process^?，则可捕获另外的CO₂。这些系统从来自重整器炉烟道的烟道气体去除CO₂。烟道气流处于比过程气流低得多的压力。

带有在烟道气中的CO₂回收的设备能够从该设备捕获总CO₂排放物的约90%。如果用作改造，该方法对现有设备的设计或操作具有最小影响，并且是一种“附加”技术。

然而，从低压烟道气去除CO₂具有对每单位去除的CO₂相当大的能量需要。用高能量去除CO₂一般需要来自外部源的另外的蒸汽输入，或者使用重整器设备产生的高压输出蒸汽的一部分供CO₂汽提。两种选择均造成显著效率损失和另外的操作成本。

工业期望通过蒸汽-烃重整产生氢，同时捕获二氧化碳，从而减少或消除二氧化碳排放。

为了隔离、增强油回收或其它用途，工业期望从工业过程捕获CO₂。

工业期望高纯度CO₂。工业期望CO₂产物流中按干量计至少95摩尔%的CO₂纯度。

工业期望减少温室气体排放，特别是CO₂排放。

工业期望用证明过的单元操作和设备从工业过程捕获CO₂。

工业期望能量有效和成本有效改造解决方法用于从现有设备捕获CO₂。

工业期望与常规方法比较具有减少的二氧化碳排放的能量有效大规模氢生产方法。

工业的这些和其它期望可由本发明的方法满足。

概述

本发明涉及生产H₂产物气体和CO₂产物气体的方法。方法的数个方面如下概述。

方面1. 一种生产H₂产物气体和CO₂产物气体的方法，所述方法包括：