[发明专利]一种从重整PSA解析气中提纯高纯氢气的工艺及设备

说明书

本发明公开了一种从重整PSA解析气中提纯高纯氢气的工艺及设备，涉及石油化工的技术领域，该方法包括以下步骤：S1、将重整PSA解析气进行压缩冷凝，以得到气相组分；S2、将所述气相组分进行加热，以得到高温气体；S3、利用膜分离技术对所述高温气体进行分离，以得到初纯氢气；S4、利用PSA分离法分离所述初纯氢气中的杂质，以得到高纯氢气。本发明结合压缩冷凝、膜与PSA法，能够最大程度的回收、提纯氢气，氢气回收率为84%，氢气的纯度可达99.97%以上，满足燃料电池用氢要求，给炼厂带来更大的经济效益。

技术领域

本发明涉及提纯的技术领域，具体是一种从重整PSA解析气中提纯高纯氢气的工艺及设备。

背景技术

炼厂中连续重整装置副产氢气，重整PSA解析气中含有大量的氢气和轻烃等高价值组分，氢气是加氢装置的原料，且热值较天然气低，轻烃也是重要的化工原料。根据某炼厂的实际生产情况，每年产生炼厂气约5.8万吨，其中含有氢气的量约为2860万吨，按照燃料电池氢气价格计算，这部分氢气价值1.14亿元/年。若当做燃料气使用，经济效益仅为3881万元/年，回收氢气有很大的经济潜力。当前，我国大力发展燃料电池车，但由于技术还不够成熟，目前的氢气成本较高，成为燃料电池车普及的绊脚石，找到低成本制氢是降低氢成本的重要措施之一。将炼厂气中的氢气提纯用于燃料电池用氢，不仅可以减低燃料电池车的用氢成本，也可以给炼厂创造出更大的经济效益。

从炼厂气中回收氢气的技术主要有深冷分离法、膜分离法和变压吸附（PSA）分离法。

深冷分离技术发展较早，在上世纪50年代就有了，目前该技术比较成熟。它是利用原料中各组分相对挥发度的差异，通过气体透平膨胀制冷，在低温下将炼厂气中各组分按工艺要求冷凝下来，不易冷凝的氢气最先得到，氢气回收率为90-95%，纯度为95-98%。其后用精馏法将其中的各类烃逐一分离。深冷分离单独用于回收氢气，经济上不合算，产品氢气的纯度不高、投资大、能搞高、不适合中小规模的炼厂气回收氢气。

膜分离法是在一定压力下，利用混合气各组分在膜中渗透速率的差异进行分离的。尤其适用于带压、氢气含量低的干气中氢气的浓缩，其优点在于占地小、操作简单、能耗低等。但膜分离回收氢气的纯度一般不高。在90-95%左右。

PSA分离是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，通过改变压力或温度来实现吸附于再生的一种分离方法，具有再生速度快、能耗低、操作简单、容易陈述稳定等特点。通过压力变化实现分离的PSA回收提出氢气工艺相对成熟，可获得纯度为98%以上的氢气产品，但氢气回收率不高，约为85%。

发明内容

本发明提出了一种从重整PSA解析气中提纯高纯氢气的工艺，其包括以下步骤：

S1、将重整PSA解析气进行压缩冷凝，以得到气相组分；

S2、将所述气相组分进行加热，以得到高温气体；

S3、利用膜分离技术对所述高温气体进行分离，以得到初纯氢气；

S4、利用PSA分离法分离所述初纯氢气中的杂质，以得到高纯氢气。

本发明的进一步设置为：将所述步骤S4中得到的重整PSA解析气执行所述步骤S1至步骤S4。

本发明的进一步设置为：所述初纯氢气执行所述步骤S4之前，进行压缩冷凝操作。

本发明提出了一种从重整PSA解析气中提纯高纯氢气的设备，其包括依次连接第一压缩机、第一冷凝器、分离罐、加热器、膜分离单元以及PSA单元。

本发明的进一步设置为：在所述膜分离单元与所述PSA单元之间设置有第二压缩机和第二冷凝器；所述膜分离单元的输出端连接所述第二压缩机的输入端，所述第二压缩机的输出端连接所述第二冷凝器的输入端，所述第二冷凝器的输出端连接所述PSA单元的输入端的。

本发明的有益技术效果为：