合成尾氣的分離方法技術

本發明專利技術涉及氫氣制備領域，具體地涉及一種合成尾氣的分離方法，該方法包括：將合成尾氣依次進行至少兩段膜分離，其中，第N段膜分離得到的非滲透氣作為第N+1段膜分離的進料，且第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度；其中，N≥1。該方法具有低能耗、高負荷、氫氣收率高和低非滲透氣排放量的特點。氫氣收率高和低非滲透氣排放量的特點。氫氣收率高和低非滲透氣排放量的特點。

Separation method of synthetic tail gas

【技術實現步驟摘要】
合成尾氣的分離方法


[0001]本專利技術涉及氫氣制備領域，具體地涉及一種合成尾氣的分離方法。

技術介紹

[0002]費托合成反應過程中產生的費托合成尾氣主要由H2、CO、低碳烴(C6以下烴)、CO2、N2等組成，傳統上費托合成尾氣通常作為燃料，用來供熱或發電，但隨著國際原油價格的上漲，這種做法變得十分不經濟，降低了資源的使用價值，若能從費托合成尾氣中分離出氫氣、液化氣、低碳烯烴等產品，或者轉化為合成氣進行循環利用，將可大大提高費托合成尾氣的經濟價值
[0003]費托尾氣分離回收方法是目前應用較多的技術，費托尾氣分離裝置可以為全廠提供有效的氫源，提高原料碳的利用率。原料氣脫除烴類后進入膜分離單元，分離出氫氣含量高的滲透氣和氫氣含量低的非滲透氣，滲透氣送入變壓吸附裝置進一步提純，非滲透氣送入燃料氣管網，或采用催化氧化技術繼續生產氫氣。該裝置運行平穩，操作性強，但隨著裝置規模的放大，費托尾氣參數波動、尾氣分離工藝負荷低、非滲透氣排放量高及氫氣收率低等問題制約了該工藝的發展，影響了經濟效益。
[0004]突出的問題在于現有的工藝技術中，膜分離費托尾氣處理負荷低，非滲透氣排放量高，氫氣收率和純度低，經濟效益不高。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的是為了克服現有技術存在的合成尾氣處理負荷低、能耗高、氫氣收率和純度低的問題，提供一種低能耗、高負荷、氫氣收率和純度高的合成尾氣的分離方法。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術提供一種合成尾氣的分離方法，該方法包括：
[0007]將合成尾氣依次進行至少兩段膜分離，其中，第N段膜分離得到的非滲透氣作為第N+1段膜分離的進料，且第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度；其中，N≥1。
[0008]優選地，第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力0.5
?
2Mpa。
[0009]優選地，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度20
?
30℃。
[0010]通過采用上述方案，本專利技術具有如下有益效果：
[0011]根據本專利技術方法對合成尾氣進行分離，能耗低，且能夠得到高純度、高收率的氫氣。
附圖說明
[0012]圖1是本專利技術一種優選實施例的裝置及流程示意圖。
[0013]附圖標記說明
[0014]1－原料氣；2－氣液分離罐；3－過濾器；4－蒸汽換熱器；5－蒸汽加熱器；6－蒸汽加熱器；7－非滲透氣；8－滲透氣；9－非滲透氣；10－滲透氣；11－燃料氣管網；12－PSA變
壓吸附制氫裝置；V
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1/V
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2－壓力調節閥；V
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3/V
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4－單向閥；X
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1－膜分離組；X
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2－膜分離組。
具體實施方式
[0015]以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。
[0016]本專利技術提供一種合成尾氣的分離方法，該方法包括：
[0017]將合成尾氣依次進行至少兩段膜分離，其中，第N段膜分離得到的非滲透氣作為第N+1段膜分離的進料，且第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度；其中，N≥1。
[0018]根據本專利技術方法對合成尾氣進行分離，能耗低，且能夠得到高純度、高收率的氫氣。
[0019]根據本專利技術一種優選的實施方式，第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力0.5
?
2Mpa。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗、提高氫氣純度和收率。
[0020]根據本專利技術一種優選的實施方式，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度10
?
30℃，優選為20
?
30℃。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗、提高氫氣純度和收率。
[0021]根據本專利技術一種優選的實施方式，任意一段所述膜分離的溫度為40～100℃，優選為60～90℃。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗、提高氫氣純度和收率。
[0022]根據本專利技術一種優選的實施方式，任意一段所述膜分離的進料側壓力為3.0～8.0Mpa，優選為4～6Mpa。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗、提高氫氣純度和收率。
[0023]根據本專利技術一種優選的實施方式，該方法還包括將所述合成尾氣進行前處理，使得合成尾氣中水含量低于0.01ppmw、烴含量低于0.01ppmw。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗、提高氫氣純度。
[0024]根據本專利技術一種優選的實施方式，該方法還包括將所述第N+1段膜分離得到的滲透氣和/或非滲透氣用于加熱所述合成尾氣。通過采用前述優選方案，能夠進一步降低能耗。
[0025]根據本專利技術一種優選的實施方式，所述合成尾氣中氫氣的含量至少70體積％。
[0026]根據本專利技術一種優選的實施方式，所述合成尾氣的流速為1
?
50萬Nm3/hr。根據本專利技術一種優選的實施方式，所述第N+1段膜分離得到的滲透氣中氫氣含量大于90mol％。
[0027]根據本專利技術一種優選的實施方式，該方法在裝置中進行，
[0028]所述裝置包括：
[0029]依次串聯連通的前處理單元、回收熱單元、多級膜分離單元，以及與回收熱單元連通的氫氣提純單元和非滲透氣回收單元；其中，
[0030]所述多級膜分離單元包括N+1個由加熱器和膜分離組依次串聯組成的膜分離單元，各膜分離單元依次串聯連通，N≥1；
[0031]第1個到第N個膜分離單元的滲透氣出料口與所述氫氣提純單元連通；
[0032]該方法包括：
[0033](1)將合成尾氣通入前處理單元得到水含量低于0.01ppmw、烴含量低于0.01ppmw的氣流；
[0034](2)將步驟(1)得到的氣流通入回收熱單元，與來自所述第N+1個膜分離單元得到的滲透氣和/或非滲透氣進行換熱；
[0035](3)將步驟(2)換熱后的氣流通入第1個膜分離單元進行膜分離，得到的非滲透氣作為下一個膜分離單元的進料，最后通入第N+1個膜分離單元進行膜分離；
[0036](4)收集第1個到第N個膜分離單元得到的滲透氣送入氫氣提純單元；收集第N+1段膜分離得到的滲透氣返回回收熱單元用于加熱所述合成尾氣，再送入氫氣提純單元；收集第N+1段膜分離得到的非滲透氣返回回收熱單元用于加熱所述合成尾氣，再送入非滲透氣回收單元。
[0037]通過采用前述優選方案，分擔了單組膜運行時的壓力勢能，形成壓力梯度差，使得每組膜承受的壓力勢能降低，運行壓力降低，空出了工作余量，提高了系統負荷，增加了原料氣的處理量和氫氣的產量及純度，且不需要為原料氣二次提壓，減本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種合成尾氣的分離方法，其特征在于，該方法包括：將合成尾氣依次進行至少兩段膜分離，其中，第N段膜分離得到的非滲透氣作為第N+1段膜分離的進料，且第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力，第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度；其中，N≥1。2.根據權利要求1所述的分離方法，其中，第N段膜分離的進料側壓力高于第N+1段膜分離的進料側壓力0.5
?
2Mpa；和/或第N段膜分離的溫度低于第N+1段膜分離的溫度10
?
30℃，優選為20
?
30℃。3.根據權利要求1或2所述的分離方法，其中，任意一段所述膜分離的溫度為40～100℃，優選為60～90℃；和/或任意一段所述膜分離的進料側壓力為3.0～8.0Mpa，優選為4～6Mpa。4.根據權利要求1
?
3中任意一項所述的分離方法，其中，該方法還包括，將所述合成尾氣進行前處理，使得合成尾氣中水含量低于0.01ppmw、烴含量低于0.01ppmw；和/或將所述第N+1段膜分離得到的滲透氣和/或非滲透氣用于加熱所述合成尾氣。5.根據權利要求1
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4中任意一項所述的分離方法，其中，所述合成尾氣中氫氣的含量至少70體積％。6.根據權利要求1
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5中任意一項所述的分離方法，其中，所述合成尾氣的流速為1
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50萬Nm3/hr。7.根據權利要求1
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6中任意一項所述的分離方法，其中，所述第N+...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃克旺，楊占奇，李云，李順平，張偉，郭俊財，雍曉靜，劉靜寧，金政偉，張亮，張安貴，
申請(專利權)人：國家能源集團寧夏煤業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：