[发明专利]分离合成尾气制氢的方法

说明书

本发明涉及氢气制备领域，公开了一种分离合成尾气制氢的方法，该方法包括：(1)将合成尾气分为至少两股气流，分别在不同温度下进行膜分离得到渗透气和非渗透气；(2)将每一股气流经过膜分离得到的渗透气合并后提纯得到氢气该方法具有低能耗、氢气收率和纯度高的优势。

技术领域

本发明涉及氢气制备领域，具体地涉及一种分离合成尾气制氢的方法。

背景技术

随着国内费托合成装置技术开发的日趋成熟，逐步走向商业化，费托合成尾气总量具有很大的规模，因此选用先进的费托合成尾气处理工艺，将明显提升煤间接液化装置的经济效益。当前，对于费托合成尾气的处理方法大致可以分为4种：一是尾气燃烧，尾气中约含85％的氢气和一氧化碳，可以直接或经简单处理后送去燃气轮机用于发电；二是尾气分离回收，分离掉C₂⁺低碳烃后通过转化、催化氧化、自热重整等方式将尾气中以甲烷为主的烃类转化为合成气返回费托合成装置，氢气返回到费托合成、加氢精制和加氢裂化装置；三是部分尾气回收和燃烧，分离回收尾气中氢气和一氧化碳，其余尾气燃烧发电生成蒸汽，满足系统电力和蒸汽要求；四是分离回收尾气中的低碳烃，通过深冷分馏、两级溶剂吸收等方法分离尾气，并回收尾气中的低碳烃。

费托尾气分离回收方法是目前应用较多的技术，费托尾气分离装置可以为全厂提供有效的氢源，提高原料碳的利用率。原料气脱除烃类后进入膜分离单元，分离出氢气含量高的渗透气和氢气含量低的非渗透气，渗透气可送入变压吸附装置进一步提纯，非渗透气可送入燃料气管网，或采用催化氧化技术继续生产氢气。该装置运行平稳，操作性强，但随着装置规模的放大，费托尾气参数波动、尾气分离工艺负荷低、非渗透气排放量高及氢气收率低等问题制约了该工艺的发展，影响了经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的合成尾气处理负荷低、能耗高、氢气收率和纯度低的问题，提供一种低能耗、高负荷、氢气收率和纯度高的分离合成尾气制氢的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种分离合成尾气制氢的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将合成尾气分为至少两股气流，分别在不同温度下进行膜分离得到渗透气和非渗透气；

(2)将每一股气流经过膜分离得到的渗透气合并后提纯得到氢气。

优选地，该方法在装置中进行，其中，所述装置包括可选的气液分离单元、可选的过滤单元、可选的两个换热单元、两个膜分离单元、渗透气提纯单元和非渗透气回收单元；

所述气液分离单元的出料口通过管线与所述过滤单元的进料口连通，用于对合成尾气进行预处理得到预处理合成尾气；

所述过滤单元的出料口通过管线与至少两个换热单元的进料口连通，用于所述预处理合成尾气与渗透气和/或非渗透气换热；

两个换热单元的出料口通过管线分别连接两个膜分离单元的进料口，所述膜分离单元由依次串联的加热器和膜分离组构成；用于对所述预处理合成尾气进行膜分离得到渗透气和非渗透气；

所述膜分离单元的渗透气出料口与非渗透气出料口通过管线分别与换热单元的一个进料口连通，用于所述渗透气和/或非渗透气与预处理合成尾气换热；

所述换热单元的一个出料口通过管线与渗透气提纯单元的进料口连通，用于渗透气提纯得到氢气；

所述换热单元的一个出料口通过管线与非渗透气回收单元的进料口连通，用于回收非渗透气；

优选地，在各个工作单元的进料管线和/或出料管线设置有控制阀；

该方法包括，

(1)合成尾气通过依次通过可选的气液分离单元、可选的过滤单元预处理得到水含量低于0.01wppm、烷烃含量低于0.001wppm的预处理合成尾气；