[发明专利]一种同时生产高纯度氢气和一氧化碳的变压吸附方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压吸附方法，特别涉及一种同时生产高纯度氢气和一氧化碳的变压吸附方法。

背景技术

在化工领域，很多时候生产某种化工产品时需要的主要原料或者辅助原料是高纯度的氢气和CO产品气，这样就要求同时生产CO和氢气。利用富含氢气和CO的气源可以同时生产CO和氢气，会使得化工产品的生产成本大幅度的降低，增加市场竞争力。

目前，比较成熟的同时提取氢气和CO工艺是深冷精馏分离法和变压吸附法。

深冷精馏分离法是利用CO和氢气的沸点的差异（一氧化碳是-190℃；氢气是-253℃），通过低温精馏的方式把CO和氢气分离。深冷精馏分离法是一种已经工业化的成熟的工艺，但是这种方法存在着很多缺点：(1)对原料气中杂质要求高，原料气中不能含有CO₂、水和高沸点的杂质；(2)设备投资大。由于是在低温操作运行，所以设备材质都是低温钢材，设备昂贵，投资大；(3)运行费用高。需要把原料气加压到高压，冷冻到低温，这就需要高的电力消耗；（4）适用性受限较大。如果原料气中含有沸点与CO或者氢气接近的杂质，就无法实现高精度的分离提纯。受上述原因限制，很多场合不适合深冷精馏分离法来分离得到氢气和CO。

申请号为01128815.5的中国专利申请公开了一种从含有H₂、CO、CO₂的混合气中分离提纯得到氢气和CO方法，该方法是通过湿法脱碳脱出混合气中的CO₂组分，再通过吸附富集CO步骤和提纯氢气步骤等多段工艺组合达到提取CO和氢气的目的。该方法简称为多段法，虽然可以同时得到两种产品气，但是存在着很多弊端：①由于多段法是多个工段组成，设备繁多，相应的程控阀门也多，这样装置的占地、管道安装等等一系列的投资都会增加；②多段法的氢气和CO的收率低。由于采用了多工段的操作，这样每个工段势必都有有效气体的损失，一般多段法氢气的收率只有80～85%，CO回收率只有60～70%；③多段法的能耗高。一般多段法都是先利用变压吸附工艺提取CO，再利用提取CO的吸附废气和解吸气来提纯得到氢气。在提纯CO的时候产生的解吸气都是常压的，需要加压到一定压力在进入到变压吸附提氢的工段，增加了能耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中同时生产高纯度氢气和一氧化碳方法投资和能耗高、收率低的不足，提供一种同时生产高纯度氢气和一氧化碳的变压吸附方法。该变压吸附方法构思巧妙、流程简单，投资和能耗低，收率高。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种同时生产高纯度氢气和一氧化碳的变压吸附方法，包括以下步骤：

A、将原料气从下部送入第一吸附塔进行吸附，在第一吸附塔的底部富集得到CO产品气，第一吸附塔上部得到的混合气体送往第二吸附塔；

B、步骤A中的混合气体经第二吸附塔吸附后，第二吸附塔的出口得到高纯度的氢气产品气；

C、当第二吸附塔出口的氢气产品气中CO含量达到要求后，停止第一吸附塔和第二吸附塔的吸附，第一吸附塔进入再生步骤。

作为优选，所述步骤C中，第一吸附塔再生步骤包括均压降、顺放、逆放、抽空、升压、均压升和最终升压。

作为优选，所述步骤C中，第一吸附塔再生步骤包括均压降、顺放、置换、逆放、抽空、升压、均压升和最终升压。

作为优选，所述第二吸附塔停止吸附后，进行均压降、顺放、逆放、抽空、升压、均压升或最终升压步骤中的一步或几步。

作为优选，所述步骤C中，第一吸附塔和第二吸附塔的吸附剂选自氧化铝、活性炭或5A分子筛中的一种或多种。

作为优选，所述第一吸附塔在均压降结束时，吸附塔出口的CO浓度控制在60～85%，压力控制在0.1～0.6MPa。

作为优选，所述第一吸附塔在顺放结束时，吸附塔出口的CO浓度控制在75～98%，压力控制在0.05～0.4MPa。

作为优选，所述第一吸附塔和第二吸附塔的在线塔数为1-5塔。

本发明在一段变压吸附装置内采用连续吸附、独立解吸的工艺流程，相当于在一段的变压吸附装置上实现了两段法的步骤功能。同时，由于是一段法工艺，减少了两段法等工艺的两段装置间的压力降，大量减少了阀门的数量，大幅度的节省了投资，节约了能耗，简化了操作，同时大幅度的提高了有效组分的回收率。