[发明专利]改造用于净化含氢气体的CO2脱除工段的方法

说明书

一种改造用于从含氢合成气中脱除二氧化碳的CO2脱除工段的方法，其中，二氧化碳脱除工段包含吸收工段(2)，其中二氧化碳被转移至吸收溶液(7)，和用于再生负载CO2溶液的汽提塔(3)，所述汽提塔包含上部区域(4)，在上部区域产生第一气态CO2流(10)和部分再生的半贫液(11)，以及作为汽提区的下部区域(5)，在下部区域中，产生第二气态CO2流(12)和再生的贫液，第二CO2流(12)是基本上纯的流，含有比第一CO2流更少的氢和杂质，其中，所述改造方法提供在汽提塔(3)内部安装密封装置(16)，所述密封装置(16)被布置成将第二气态CO2流(12)与所述第一气态CO2流(10)分离，使得所述第二气态CO2流(12)可以被单独地输出。

技术领域

本发明涉及用于生产含氢合成气的设备及其改造的领域。更具体地，本发明涉及二氧化碳脱除工段及其改造方法。

背景技术

含氢合成气的生产在本领域是已知的，例如用以生产用于工业生产氨的合成气(补充气)，即以约3:1的合适比率包含氢气(H₂)和氮气(N₂)。

用于生产含氢合成气的设备基本上包括用于生产粗合成气的烃重整工段和纯化工段。重整工段可以包括初级蒸汽重整器和随后的用空气、富氧空气或纯氧燃烧的次级重整器。纯化工段通常包括其中CO被转化为CO2的转化器、CO2脱除工段和任选的甲烷转化器。

进行CO2的脱除以净化合成气。例如，在合成氨设备中，二氧化碳会对氨的生产产生负面影响。分离的CO2可以用于另外的工业过程，例如在一体化氨/尿素设备的情况下，使用含氢合成气生产氨并且回收的CO2与氨一起用于合成尿素。

根据现有技术，CO2脱除工段通常包括吸收工段，其中CO2通过吸收溶液(例如，烷醇胺水溶液)从合成气中脱除，产生富CO2溶液(负载溶液)。脱除工段还包括再生工段，其中负载溶液通过分离输出的气态CO2而再生。再生工段包括布置在塔内的闪蒸区和汽提区，该闪蒸区位于该汽提区的上方。

负载溶液首先在闪蒸区闪蒸至0.2巴至1巴(g)的相对压力。符号巴(g)(压力计)表示相对于当前大气压力的压力读数。所述闪蒸导致最初包含在负载溶液中的约15％-25％的二氧化碳以及溶解在溶液中的基本上全部氢气和其它组分(包括甲烷、氮气、一氧化碳和氩气)的释放。因此，闪蒸步骤产生包含二氧化碳、大量氢气和少量其它组分(如氮气、甲烷、CO、氩气)的第一气流。

然后将如此获得的半贫液在下游的汽提区中进行汽提，其中剩余的75％-85％的二氧化碳被释放。因此，汽提产生包含二氧化碳和仅少量的氢气和其它杂质的第二气流。

例如，第一气流可以含有约2.5摩尔％的氢气，而第二气流通常含有约500ppm(0.05％摩尔)的氢气。

在现有技术中，从汽提区出来的“清洁”二氧化碳的第二气流与在上部区域闪蒸的第一气流混合，产生实际输出的含CO2的流。然后，基本上纯的和低氢的第二气流被第一气流污染，导致输出含有不可忽略量的氢(例如大约5000ppm(0.5％摩尔))以及其他杂质的气态CO2。这种氢含量是不希望的，因为它会导致形成爆炸性混合物，特别是在其中二氧化碳气体用于合成尿素的氨-尿素设备中。更一般地，相对高含量的氢气和杂质使得CO2的流较不适合用于其他用途，例如在食品工业中，因而降低了输出的CO2的价值。

现有技术对这个问题的解决方案是在两个分开的容器中进行闪蒸和汽提，回收两股分开的气态CO2流。然而，这种解决方案的缺点是需要两个压力容器和一个附加的泵，这增加了资金成本并且使得该解决方案更不具吸引力，尤其是当改造现有设备时。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题。特别地，本发明旨在从吸收溶液的再生中获得低氢或基本上不含氢的CO2的流，而不需要安装两个单独的压力容器。特别是，本发明旨在提供用于改造用于生产含氢合成气的设备的CO2脱除工段、获得具有低含量的氢和杂质且因此适合于工业用途的二氧化碳的成本有效的方法。