一种含H₂S、CO₂、CH₄和H₂的气体的加工方法

专利名称：一种含H₂S、CO₂、CH₄和H₂的气体的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种含H2S、CO2, CH4和H2的气体的加工方法，特别适合于以内热式煤干馏制兰炭过程产生的煤气为原料的的制氢过程，荒煤气经过一氧化碳变换过程后，变换气经过两步法变压吸附分离过程，分离变换气中的酸性气组分(即H2S和CO2)、CH4、H2，得到的第一解吸气为低热值的含H2S的高浓度CO2气体，变换气中的CH4集中于第二解吸气中，得到的第二净化气为高纯度氢气。
背景技术：
本发明所述含酸性气组分(H2S、CO2)、CH4和H2的多组分气体，主要指的是来自内热式煤干馏过程的煤气或外热式煤干馏过程的煤气的制氢过程的变换气，当然也可以是其它过程产生的气体。表I列出了本发明人提出的内热式煤干馏过程荒煤气制氢过程变换气的分离方法。本发明所述方法是对表2所述专利申请的进一步发展，在两步法变压吸附过程中分离变换气中的酸性气组分(即H2S和CO2)、CH4, H2，得到的第一解吸气为低热值的含H2S的高浓度CO2气体，得到的第二净化气为高纯度氢气，变换气中的CH4集中于第二解吸气中。表1内热式煤干馏过程荒煤气制氢过程变换气的分离方法
权利要求
1.一种含H2S、CO2, CH4和H2的气体的加工方法，其特征在于包含以下步骤: ①一级变压吸附过程为脱酸性气过程，在一级变压吸附过程，所述含酸性气组分(H2S、CO2)、CH4和H2的多组分气体的原料气F中的H2S和CO2组分被一级固体吸附剂床层吸附，得到一个脱除的H2S和CO2组分的第一净化气；在一级固体吸附剂床层的再生过程得到的第一解吸气为一个甲烷浓度低的、富集H2S的、CO2浓度高的气体； ②二级变压吸附过程为提纯氢气过程，在二级变压吸附提纯氢气过程，第一净化气中非氢组分被二级固体吸附剂床层吸附，得到一个主要由氢气组成的的第二净化气；在二级固体吸附剂床层的再生过程得到一个H2S浓度低、CO2浓度低的的第二解吸气，原料气F中的CH4富集于第二解吸气中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于: 所述原料气F为荒煤 气GF的一氧化碳变换制氢生成气之冷却分水后气体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于: ①一级变压吸附过程操作条件为:温度为30 50°C、压力为0.5 2.5MPa (绝压)、一级固体吸附剂床层使用吸附水的吸附剂ISA和吸附酸性气的吸附剂ISB ;第一净化气的硫化氢浓度低于35毫克/标准立方米；第一解吸气中CO2体积浓度高于95%，第一解吸气中CO2数量与原料气F中CO2数量之比高于50%，第一解吸气中CH4数量与原料气F中CH4数量之比低于10% ； ②二级变压吸附过程操作条件为:温度为30 50°C、压力为0.5 2.5MPa(绝压)、二级固体吸附剂床层使用多种吸附材料分层组合而成；第二净化气的氢气体积浓度高于95% ;第二解吸气硫化氢浓度低于50毫克/标准立方米。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于: ①一级变压吸附过程操作条件为:温度为35 45°C、压力为0.8 2.0MPa (绝压)、一级固体吸附剂床层使用吸附水的吸附剂ISA(活性氧化铝类)和吸附酸性气的吸附剂(硅胶类)ISB ;第一净化气的硫化氢浓度低于15毫克/标准立方米；第一解吸气中CO2体积浓度高于90%，第一解吸气中CO2数量与原料气F中CO2数量之比高于75%，第一解吸气中CH4数量与原料气F中CH4数量之比低于20% ； ②二级变压吸附过程操作条件为:温度为35 45°C、压力为0.8 2.0MPa (绝压)；第二净化气的氢气体积浓度高于99% ;第二解吸气硫化氢浓度低于20毫克/标准立方米。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于: ①一级变压吸附过程操作条件为:压力为1.0 L 5MPa(绝压)； ②二级变压吸附过程操作条件为:压力为1.0 L 5MPa(绝压)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于: ③在第一解吸气脱硫化氢过程的气液传质段，至少一部分第一解吸气与自上而下流动的脱硫贫溶剂完成吸收硫化氢的逆流接触后，分离成为一个自气液传质段顶部排出的第一解吸气净化气和一个自气液传质段低部排出的富溶液；在富溶液再生和硫转化过程，富溶液与空气接触完成氧化再生过程转化为贫溶液和泡沫硫，贫溶液进入气液传质段循环使用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于: ③第一解吸气净化气的H2S浓度低于30毫克/标准立方米。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于: ③第一解吸气净化气的H2S浓度低于20毫克/标准立方米。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于: ④在第一解吸气净化气精脱硫过程，至少一部分第一解吸气净化气通过固体脱硫化氢吸附剂床层，气体中的H2S组分被固体脱硫化氢吸附剂的活性组分吸附，固体脱硫化氢吸附剂床层排出第一解吸气二次净化气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: ④第一解吸气二次净化气中的`H2S浓度低于0.6毫克/标准立方米。
全文摘要
一种含H2S、CO2、CH4和H2的气体的加工方法，特别适合于以内热式煤干馏制兰炭过程产生的煤气为原料的制氢过程，荒煤气经过一氧化碳变换过程后，变换气经过两步法变压吸附分离过程，分离变换气中的酸性气组分(即H2S和CO2)、CH4、H2，得到的第一解吸气为低热值的含H2S的高浓度CO2气体，变换气中的CH4集中于第二解吸气中，得到的第二净化气为高纯度氢气，其优点在于将非氢气可燃组分集中于第二解析其中从而提高了解吸气热值、将H2S集中于第一解吸气中降低了脱H2S气体体积流量、第一解吸气脱除H2S后可以直接排放或作为高浓度CO2气体使用。
文档编号C01B3/56GK103101882SQ20131001963
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者何巨堂 申请人:何巨堂