[发明专利]回收氢气并俘获二氧化碳的方法

权利要求书

1.在制氢装置中制备氢气并俘获二氧化碳的方法，所述方法包括步骤：

a)使来自合成气制备装置(31)的合成气(15)经受加工装置(0)以得到氢气产物流(23)和贫氢气工艺流(1)；

b)在二氧化碳分离装置(4)中将至少一部分工艺流(1)压缩，冷却至等于或小于-10℃的温度，并提纯/分离以产生富二氧化碳液流(6)和贫二氧化碳不可冷凝料流(5)；

c)将贫二氧化碳不可冷凝料流(5)从二氧化碳分离装置(4)中取出并使贫二氧化碳不可冷凝料流(5)通过氢气选择性膜分离装置(7)以形成富氢渗透物流(8)，贫二氧化碳不可冷凝料流(5)中的其余组分形成贫氢气残余物流(9)；

d)使贫氢气残余物流(9)通过二氧化碳选择性膜分离装置(10)以形成富二氧化碳渗透物流(11)，贫氢气残余物流(9)中的其余组分形成贫二氧化碳残余料流(12)；

e)任选将富氢渗透物流(8)或其一部分在压缩机(13)中压缩，并使至少一部分富氢渗透物流(8)再循环以用作合成气制备装置(31)、加工装置(0)或二者中的补充进料流，和/或用作合成气制备装置的燃料；

f)使至少一部分富二氧化碳渗透物流(11)在压缩以前或者在压缩阶段之间的压缩内以工艺流(1)再循环至二氧化碳分离装置(4)中，或者将富二氧化碳渗透物流(11)在另一压缩机中压缩并使富二氧化碳渗透物流(11)在二氧化碳分离装置(4)中再循环，并使贫二氧化碳残余料流(12)再循环以用作合成气制备装置(31)的补充进料流和/或用作合成气制备装置(31)或蒸汽发生或另一方法中的燃料，

且其中：

-使工艺流(1)经受提纯装置以除去杂质如水、烃、醇、NH₃、H₂S，且

-将富氢渗透物流(8)或富二氧化碳渗透物流(11)或者它们二者作为在不同压力下的两种或更多种渗透物流取出。

2.根据权利要求1的方法，其中将含烃进料流(16)在合成气制备装置(31)中处理以得到合成气(15)。

3.根据权利要求1的方法，其中至少一部分贫二氧化碳残余料流(12)用作燃料。

4.根据权利要求1的方法，其中至少一部分氢气产物流(23)用作合成气制备装置(31)的燃料或者用作蒸汽发生的燃料。

5.根据权利要求1、2或3的方法，其中来自氢气制备方法的二氧化碳总俘获率等于或大于80％。

6.根据权利要求1的方法，其中加工装置(0)为变压吸附装置且工艺流(1)为来自变压吸附装置的尾气。

7.根据权利要求1的方法，其中合成气制备装置(31)为烃蒸汽重整器。

8.根据权利要求1的方法，其中冷工艺流在二氧化碳分离装置(8)中的分离和提纯通过单步骤或多步骤部分液化、压缩和蒸馏，或者单步骤或多步骤部分液化、压缩和蒸馏的任何组合进行。

9.根据权利要求1的方法，其中将取出的富二氧化碳液流(9)气化以产生富二氧化碳气流，或者抽送并任选加热以产生高压CO₂料流。

10.根据权利要求1的方法，其中提纯装置包含吸附装置。

11.根据权利要求1的方法，其中将工艺流(1)压缩至35绝对巴以上的压力并冷却至等于或小于-30℃的温度。

12.根据权利要求1的方法，其中使富氢渗透物流(8)在再循环至水煤气变换反应器(21)、加工装置(0)或者水煤气变换装置(21)和加工装置(0)中以前在任选水煤气变换反应器(32)中经受变换反应，优选水煤气变换反应器(32)为低温水煤气变换反应器。

13.根据权利要求1的方法，其中使贫二氧化碳不可冷凝料流(5)在通过氢气和二氧化碳膜分离装置(7、10)以前在任选水煤气变换反应器(33)中经受变换反应，优选水煤气变换反应器(33)为低温水煤气变换反应器。

14.根据权利要求1的方法，其中将富氢渗透物流(5)分离成第一富氢气渗透物流初级馏分(5.1)和第一富氢气渗透物流次级馏分(5.2)，所述初级馏分在引入水煤气变换反应器(25)中以前用作补充进料流加入合成气料流(24)中，所述次级馏分在引入变压吸附装置(0)中以前用作补充进料流加入进料气体(19)中，其中各馏分的比例取决于蒸汽甲烷重整器(19)中产量的百分数。