[发明专利]一种含CO的精对苯二甲酸尾气变压吸附提取H2的方法

说明书

本发明公开一种含一氧化碳（CO）的精对苯二甲酸（PTA）尾气变压吸附提取氢气（H2）的方法，包括，原料气体为经过初步净化工序后的含CO富氢原料气体进入变压吸附（PSA）系统，所述PSA系统，采用多塔串联或并联或串并联工艺，交替循环操作，操作温度为10~120℃，操作压力为常压至5.0MPa，常压冲洗或真空解吸再生，均压次数不多于3次。PSA系统适用于含CO浓度为0.1~15%（体积比，以下类同）的富氢原料气体。从PSA系统中获得的产品H2，纯度大于99~99.9%，其中，CO和二氧化碳（CO2）含量均小于1~10ppm，产品H2的收率大于85~97%。

技术领域

本发明属于气体净化与分离领域，更具体的说是涉及一种含一氧化碳（CO）的精对苯二甲酸（PTA）尾气变压吸附（PSA）提取氢气（H2）的方法。

背景技术

在PTA生产过程中，会产生较多的尾气，其典型组分包括，CO、易挥发有机物（VOCs，乙酸、苯甲酸、对苯甲酸、对苯二甲酸、PT酸，及其它有机酸、醛、酮、醇醚酯类易挥发化合物）、氮气（N2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、碱、其它无机物组分、水及H2，且往往温度或压力较高，直接排放，既造成二次污染，又浪费其中的有效组分H2的资源再利用。这种情况在类似PTA尾气组成的其它石化等生产过程中时有发生。因此，从PTA尾气中回收H2，业已成为PTA行业内节能降耗与减排的重要手段之一。

从PTA尾气中回收H2的方法主要有，冷凝法、吸收法、深冷法、吸附法和膜分离法等。在实际工业应用中，一般采用常规的变压吸附法能提取高纯度的H2。但是，由于PTA尾气中含有一定量的VOCs、CO2、CO、N2、O2及大量的水等杂质组分，且高温或高压，这些杂质的存在，对PSA提取H2而言，会极大地影响H2产品的纯度与收率。比如，CO与H2的分离系数比较小，小于3，由此会导致常规PSA分离H2/CO的效率降低，而且回收的H2需要返回到PTA精制工艺中，对其中所含的CO量有严格的限制，如小于10ppm，进而常规的PSA方法需要增加设备投资及能耗。因此，在进入PSA提H2工序前，先将CO尽量脱除或转化掉，以便减轻对PSA提H2的负荷；再比如，PTA尾气中的VOCs，里面含有一些PTA生产过程中所需的醋酸、二甲苯（PX）、对二甲苯醛、粗对苯二甲酸（CTA），以及一些对PSA系统中的吸附剂有害的有机物，需要采用诸如水洗、碱洗、中和、冷凝、化学吸收等方法加以处理；对水而言，采用蒸发、冷凝、干燥等方法加以处理。其中，对杂质CO的处理，成为关键。

专利CN101301570A公开了一种PTA尾气处理的方法，其主要是通过催化燃烧法将尾气中的VOCs及CO转化为CO2，然后直接通过吸收或吸附方法，将CO2与H2分离得到H2产品；或不回收H2而直接排放，达到环保排放要求。这样做的好处是，CO2与H2的分离系数较大，容易通过吸收或吸附等方法实现分离，或不回收直接达标排放；另外，其克服了高压焚烧（HPCCU）或蓄热式氧化（RTO）消耗燃料量大、燃烧值低、CO不能有效转化、成本高等缺点。但这种方法所消耗的有效组分H2量大，使得后续的H2产品收率大大降低；同时，产生额外的CO2，增加温室气体效应；催化氧化燃烧所需的催化剂（触媒）是贵金属为活性组分，成本较高，且反应出口温度比较高，达到200~750℃，使得后续回收常温的H2的能耗浪费增大；此外，该法也在处理过程中引入了空气（N2和O2），造成后续分离提取H2工段的负荷增加。