[发明专利]一种全温程变压吸附气体分离提纯与净化的方法

权利要求书

1.一种全温程变压吸附气体分离提纯与净化的方法，其特征在于，所述全温程变压吸附以变压吸附为基础，利用原料气体自身携带的温度与压力、原料气体中各组分在-80～200℃温度范围以及0.03～4.0MPa压力范围内的吸附分离系数及物理化学性质的差异性，通过耦合各种分离方法调节变压吸附循环过程的吸附或再生，从而实现变压吸附过程吸附与解吸易于匹配和平衡的循环操作，具体依次包括如下工序：

1)变压吸附浓缩工序，将原料气体通入变压吸附系统，所述变压吸附系统采用多塔串联或并联工艺，交替循环操作，吸附、解吸温度保持相同，吸附压力0.03～4.0MPa，将原料气体分为两股，分别为中间气体和浓缩气体，两股气体分开进行后续处理；

2)中间气体处理工序，所述中间气体为变压吸附浓缩工序中的非吸附气体，直接排出或储存或采用精制工序进行精制后再排出或储存；

3)浓缩气体处理工序，所述浓缩气体为变压吸附浓缩工序中的吸附气体，采用吸附质回收脱除工序进一步回收或脱除吸附质组分；

回收聚烯烃尾气回收乙烯丙烯，包括如下工序：

(1)烃类吸附浓缩工序：在由3-10个吸附塔组成的变压吸附系统中进行，操作温度维持在40-150℃，吸附时的操作压力为0.03-3.5MPa，多台吸附塔交替循环操作，保证原料气连续进入，1个或多个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔为再生状态，在吸附塔内，透过床层由塔顶排出是由氮气和少量氢气组成的中间气，烃类组分被吸附，解吸后得到富烃解吸气；

(2)中间气体处理工序：将中间气体加压至0.5～2.0MPa后进入氢膜分离单元，H₂透过膜层，通过膜分离，从氢分离膜渗透测得到富氢气体，从非渗透测得到N₂产品；

(3)浓缩气体处理工序：a.将浓缩气体送入压缩冷凝单元，将其压力提升至0.5～2.5MPa，温度降低到-10～20℃得到液态的C4/C5重烃组分和不凝气体，其中，不凝气体进入下一个后续回收烯烃工序的单元—浅冷变压吸附工序；b.从压缩冷凝工序得到的不凝气体主要含C2/C3烃类物质和少量N₂、H₂，加热至5～20℃后送入浅冷变压吸附系统，浅冷变压吸附吸附塔中的温度处于浅冷范围5～20℃，浅冷变压吸附解吸后得到的吸附相气体主要为C2/C3轻烃，非吸附相气体进入氢膜分离单元中进行循环回收；

和/或

富氢气源脱除H₂S，包括如下工序，

(1)中温变压吸附浓缩工序，含硫化氢浓度4～10％的富氢原料气体经进气管道进入中温变压吸附浓缩系统，所述中温变压吸附浓缩系统中采用多塔串联或并联工艺，交替循环操作，操作温度为50～150℃，吸附完成后得到含少量硫化氢的中间气体，抽真空解吸后得到富硫化氢的浓缩气体；

(2)中间气体处理工序：中间气体进入后续氢气的精制工序，即进入H₂S精脱工序，采用由两个一次性吸附塔组成的干法进行精脱硫化氢处理，脱硫剂使用氧化锌，在H₂S精脱工序中吸附一定时间后从塔顶部流出产品氢气进入产品气体管道，其中含H₂S≤0.1ppm，附着H₂S的吸附剂从一次性吸附塔转出离线再生或更换新的吸附剂，再生气体仍含有一定量的H₂S，经加压返回到中温变压吸附浓缩工序继续回收处理；此时，另一个塔处于吸附阶段，实现连续生产；

(3)浓缩气体处理工序：浓缩气体直接进入湿法脱硫制硫装置，最终回收硫；

和/或

甲醇裂解制取纯氢气为原料气体的净化提纯超纯氢，包括如下步骤：

(1)预处理工序：对原料气体中含有的少量的N₂、CO、水及含氧碳氢化合物的杂质进行吸附；此工序为一次性固体吸附，包含两个吸附塔，两个吸附塔中总有一个在进行吸附或者再生；原料气体从塔底进入，吸附除杂后的较纯氢气从吸附塔顶部排出，作为进入下一个工序的原料氢气，吸附饱和的吸附塔转出离线再生或更换新的吸附剂；

(2)中冷变压吸附超纯化工序：经预处理净化后的氢气从中冷变压吸附系统的吸附塔底部进入进行进一步吸附纯化，吸附压力为2.0～3.0MPa，操作温度为-80～-10℃；被吸附的N₂、CO、水及含氧碳氢化合物的杂质通过冲洗降压的方式解吸再生，从吸附塔底部排出，送入解吸气罐；吸附后得到纯度为99.9999％以上的超纯氢产品气，压力为2.0～3.0MPa，温度为-80～-10℃，从吸附塔顶部排出并送出界区使用；

和/或

低温甲醇洗尾气中回收C2及以上组分，包括如下步骤：

(1)变压吸附浓缩工序：a.常压的低温甲醇洗尾气组成为，非甲烷的烃类物质含量0.6％，N₂为10.1％，CO₂为88.0％，其余为1.3％；进料温度为40～150℃，进料流量为10～120万方/小时；b.低温甲醇洗尾气经过风机后调整压力后，进入有8个吸附塔串联组成的变压吸附系统，从吸附塔底部进入然后进行吸附，30～100KPa，操作温度为40～150℃，1个或多个吸附塔处于吸附状态，其余吸附塔为再生状态；c.未被吸附的CO₂和部分N₂从吸附塔顶部排出，达到小于国家标准所规定的120mg/m³排放限值，成为合格排放气，就地放空排入大气；d.吸附相里的组分为被浓缩至10～30％的烃类物质和70-90％的CO₂，通过真空泵抽空解吸得到富烃浓缩气体，而后进入后续浓缩气体处理工序；

(2)浓缩气体处理工序：a.一级初冷单元，从变压吸附浓缩工序来的浓缩气体温度为40～150℃，采用循环水冷却方式将富烃解吸气降至20～25℃；b.二级初冷单元，用冷冻水将富烃解吸气温度由20～25℃进一步降至-5～5℃，除去大部分的C4及以上组分和部分C2、C3组分；c.冷醇吸收单元，冷却后的富烃解吸气，进入冷醇吸收单元，冷醇吸收采用的吸收剂为甲醇，吸收压力为3.0～3.5MPa，吸收温度-5～5℃，富烃解吸气中的CO₂被甲醇吸收下来，未被吸收的烃类物质从吸收塔顶部排出，返回到二级初冷单元得到烃类组分；d.冷醇解吸单元，解吸压力为常压，温度为-5～5℃；解吸出来的醇吸收剂经过加压至3.0～3.5MPa返回到冷醇吸收单元循环使用，被解吸出来的CO2经过闪蒸回收。