本发明涉及化工废气回收技术领域，特别涉及一种天然气重整制氢驰放气回收装置及回收方法。
背景技术：
氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源。由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。同时氢能也是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。
天然气水蒸汽重整(steammethanereforming，smr)是目前制氢工艺中成本最低、制氢量最大的方法。后续通过变压吸附(psa)可得到高纯度的工业用氢气，但同时会排放大量psa驰放气，驰放气中含有二氧化碳、氢气、一氧化碳和甲烷等组分，如果直接排入大气，不仅造成能源浪费，还会造成大气污染。目前传统的处理方法是将驰放气作为燃料气输至转化炉作为燃料，但psa驰放气中的氢气和二氧化碳含量较高，因此将psa驰放气作为燃料，不仅降低了氢气的提取率造成氢气资源的浪费，并且，由于二氧化碳本身不能燃烧也不助燃还会增加燃料的消耗。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种天然气重整制氢驰放气回收装置及回收方法，对天然气重整制氢psa驰放气中的氢气和二氧化碳进行分离回收，既提高了氢气提取率，同时使二氧化碳得到回收。
一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种天然气重整制氢驰放气回收装置，包括：
吸收塔，所述吸收塔的原料气入口与第一驰放气输出管道相连，用于将第一psa驰放气中的二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液和驰放气净化气；
第一换热器，所述第一换热器的第一端入口与所述吸收塔底部出口相连，所述第一换热器用于利用解吸塔单元内的贫胺液与所述富胺液进行换热；
解吸塔单元，所述解吸塔单元的第一端与所述第一换热器的第一端出口相连，所述解吸塔单元的第二端与所述第一换热器的第二端入口相连，所述第一换热器的第二端出口与所述吸收塔的顶部入口相连，所述解吸塔单元用于对所述富胺液进行解吸，获取贫胺液及二氧化碳；
氢气回收单元，所述氢气回收单元一端与所述吸收塔的顶部出口相连、另一端与psa单元相连，所述氢气回收单元用于将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，经所述psa单元变压吸附后输出氢气产品和第二psa驰放气。
进一步地，所述解吸塔单元包括：
解吸塔，所述解吸塔的进液口与所述第一换热器的第一端出口相连，所述解吸塔的底部出口与所述第一换热器的第二端入口相连，用于对所述富胺液进行气提脱除二氧化碳；
再沸器，所述再沸器与所述解吸塔的底部相连，用于进一步对所述富胺液脱碳；
第一气液分离器，所述第一气液分离器与所述解吸塔的顶部出口相连，用于气液分离出游离水后获得所述二氧化碳。
进一步地，所述解吸塔单元还包括：
第一冷却器，所述第一冷却器的入口与所述解吸塔的顶部出口相连，所述第一冷却器的出口与所述第一气液分离器的入口相连；
回流泵，所述回流泵的入口与所述第一气液分离器的液相出口相连，所述回流泵的出口与所述解吸塔的回流水入口相连。
进一步地，所述氢气回收单元包括：
压缩机，所述压缩机的入口与所述吸收塔的顶部出口相连，用于压缩所述驰放气净化气；
第二气液分离器，所述第二气液分离器的入口与所述压缩机的出口相连，用于气液分离所述驰放气净化气；
第二换热器，所述第二换热器的第一端入口与所述第二气液分离器的气相出口相连，所述第二换热器用于利用变换反应器生成的中变气与气液分离后的所述驰放气净化气进行换热；
变换反应器，所述变换反应器的入口与所述第二换热器的第一端出口相连，用于将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，所述变换反应器的出口与所述第二换热器的第二端入口相连，所述变换反应器的第二端出口与psa单元相连。
进一步地，所述氢气回收单元还包括第三冷却器，所述第三冷却器的入口与所述压缩机的出口相连，所述第三冷却器的出口与所述第二气液分离器的入口相连。
进一步地，所述氢气回收单元还包括：
加热器，所述加热器的入口与所述第二换热器的第一端出口相连，所述加热器的出口与所述变换反应器的入口相连；
第四冷却器，所述第四冷却器的入口与所述第二换热器的第二端出口相连，所述第四冷却器的出口与所述psa单元的入口相连。
进一步地，所述装置还包括：
第一循环泵，所述第一循环泵的入口与所述吸收塔底部出口相连，所述第一循环泵的出口与所述第一换热器的第一端相连；
第二冷却器，所述第二冷却器的入口与所述第一换热器的第二端出口相连，所述第二冷却器的出口与所述吸收塔的顶部入口相连。
进一步地，所述装置还包括回流管路，所述回流管路的一端连接在所述第一循环泵的出口与所述第一换热器的第一端入口之间的管线上；所述回流管路的另一端连接在所述第一换热器的第二端出口与所述第二冷却器的入口之间的管线上。
进一步地，所述装置还包括除液器，所述除液器的入口与所述吸收塔顶部出口相连，所述除液器的第一出口与所述吸收塔的回液口相连，所述除液器的第二出口与所述压缩机的入口相连。
另一方面，本发明还提供了一种天然气重整制氢驰放气回收回收方法，包括：
第一psa驰放气经所述第一驰放气输出管道进入吸收塔内，吸收塔内的贫胺液吸收所述第一psa驰放气中的二氧化碳，生成富胺液和驰放气净化气；
所述富胺液由所述吸收塔塔底流出并分为两路，其中一路进入第一换热器，与来自解吸塔单元的贫胺液换热升温后进入解吸塔单元、另一路流入回流管路；
进入解吸塔单元的富胺液，在解吸塔单元中经过气提二氧化碳后，解吸后的贫胺液经所述第一换热器与富胺液换热降温后，与所述回流管路中的富胺液混合后重新进入所述吸收塔中用于吸收所述第一驰放气中二氧化碳；解吸塔单元解吸出的二氧化碳，经过第一气液分离器分离出游离水后获得二氧化碳产品气；
所述驰放气净化气经所述吸收塔顶部进入氢气回收单元，经过所述氢气回收单元将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，所述中变气经过psa单元处理后排出氢气产品和第二psa驰放气。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的天然气重整制氢驰放气回收装置，包括：吸收塔，所述吸收塔的原料气入口与第一驰放气输出管道相连，用于将第一psa驰放气中的二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液和驰放气净化气；第一换热器，所述第一换热器的第一端入口与所述吸收塔底部出口相连，所述第一换热器用于利用解吸塔单元内的贫胺液与所述富胺液进行换热；解吸塔单元，所述解吸塔单元的第一端与所述第一换热器的第一端出口相连，所述解吸塔单元的第二端与所述第一换热器的第二端入口相连，所述第一换热器的第二端出口与所述吸收塔的顶部入口相连，所述解吸塔单元用于对所述富胺液进行解吸，获取贫胺液及二氧化碳；氢气回收单元，所述氢气回收单元一端与所述吸收塔的顶部出口相连、另一端与psa单元相连，所述氢气回收单元用于将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，经所述psa单元变压吸附后输出氢气产品和第二psa驰放气。如此，对天然气重整制氢psa驰放气中的氢气和二氧化碳进行分离回收，可得到高纯度的二氧化碳和氢气，既提高了氢气提取率，同时使二氧化碳得到回收。
附图说明
图1是本申请实施例提供的天然气重整制氢驰放气回收装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的天然气重整制氢驰放气回收方法流程图。
图中，1-第一驰放气输出管道，2-吸收塔，3-第一循环泵，4-第一换热器，5-回流管路，6-解吸塔，7-再沸器，8-第一冷却器，9-第一气液分离器，10-co2输出管道，11-冷凝水回流管道，12-回流泵，13-第二循环泵，14-第二冷却器，15-除液器，16-压缩机，17-第三冷却器，18-第二气液分离器，19-排水管，20-第二换热器，21-加热器，22-变换反应器，23-第四冷却器，24-psa单元，25-氢气输出管道，26-第二驰放气输出管道。
具体实施方式
为了对天然气重整制氢psa驰放气中的氢气和二氧化碳进行分离回收，得到高纯度的二氧化碳和氢气，提高氢气提取率，本申请提供了一种天然气重整制氢驰放气回收装置，所述装置包括：吸收塔，所述吸收塔的原料气入口与第一驰放气输出管道相连，用于将第一psa驰放气中的二氧化碳与所述吸收塔内的贫胺液进行反应生成富胺液和驰放气净化气；第一换热器，所述第一换热器的第一端入口与所述吸收塔底部出口相连，所述第一换热器用于利用解吸塔单元内的贫胺液与所述富胺液进行换热；解吸塔单元，所述解吸塔单元的第一端与所述第一换热器的第一端出口相连，所述解吸塔单元的第二端与所述第一换热器的第二端入口相连，所述第一换热器的第二端出口与所述吸收塔的顶部入口相连，所述解吸塔单元用于对所述富胺液进行解吸，获取贫胺液及二氧化碳；氢气回收单元，所述氢气回收单元一端与所述吸收塔的顶部出口相连、另一端与psa单元相连，所述氢气回收单元用于将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，经所述psa单元变压吸附后输出氢气产品和第二psa驰放气。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
实施例一
本实施例提供一种天然气重整制氢驰放气回收装置，如图1所示，所述装置包括：吸收塔2、第一换热器4、解吸塔单元及氢气回收单元；其中，
所述吸收塔2的原料气入口与第一驰放气输出管道1相连，用于将第一psa驰放气中的二氧化碳与所述吸收塔2内的贫胺液进行反应生成富胺液和驰放气净化气。其中，通过与第一psa单元相连的第一驰放气输出管道1将第一psa驰放气输至吸收塔2中，第一psa驰放气中的二氧化碳与吸收塔2顶部进入的贫胺液进行反应后生成富胺液及驰放气净化气。这里，所说的“第一psa弛放气”为天然气重整制氢工艺中通过第一psa单元排放的psa弛放气，驰放气中的主要成分为氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氩气等。这里，所说的“第一psa单元”为天然气重整制氢工艺中的psa单元，并非本申请天然气重整制氢弛放气回收装置中所说的“psa单元24”。胺液用来吸收二氧化碳，所述富胺液是指吸收二氧化碳后的胺液；所述贫胺液是指解吸出二氧化碳后的胺液；所述驰放气净化气是指二氧化碳被胺液吸收后的驰放气。
所述第一换热器4的第一端入口(富胺液入口)通过管线与所述吸收塔2底部出口相连，所述第一换热器4用于利用解吸塔单元内的高温贫胺液与所述富胺液进行换热，以对所述富胺液进行升温；其中，所述第一换热器4具体为贫富胺液换热器，实现贫富胺液换热，从而实现能耗的优化，降低富胺液解吸所需的能量，同时减少贫胺液冷却的能耗。
所述解吸塔单元的第一端与所述第一换热器4的第一端出口相连，所述解吸塔单元的第二端与所述第一换热器4的第二端入口相连，所述第一换热器4的第二端出口与所述吸收塔2的顶部入口相连，所述解吸塔单元用于对所述富胺液进行解吸，获取贫胺液及二氧化碳。
这里，参见图1，所述解吸塔单元包括：
解吸塔6，所述解吸塔6上部的进液口与所述第一换热器4的第一端出口(富胺液出口)相连，所述解吸塔6的底部出口与所述第一换热器4的第二端入口(贫胺液入口)相连，用于对所述富胺液进行气提脱除二氧化碳；其中，来自吸收塔2的富胺液与来自解吸塔6的贫胺液在第一换热器4中换热后，换热后的富胺液进入解吸塔6内，在解吸塔6中进行解吸，生成贫胺液及二氧化碳。
再沸器7，所述再沸器7与所述解吸塔6的底部相连，用于进一步对所述富胺液脱碳；其中，通过再沸器7对富胺液进一步加热深度脱碳，脱碳后高温贫胺液由解吸塔6底部流入第一换热器4的贫胺液入口，与富胺液进行换热，对富胺液升温。
第一气液分离器9，所述第一气液分离器9与所述解吸塔6的顶部出口相连，用于气液分离出游离水后获得所述二氧化碳；其中，所述第一气液分离器9具体为二氧化碳产品气气液分离器，对解吸塔6中解吸出的二氧化碳进行气液分离，分离出游离水后的二氧化碳产品由气相出口通过co2输出管道10输出。
这里，为了对解吸塔6中解吸出的二氧化碳进行冷却，参见图1，所述解吸塔单元还包括第一冷却器8，所述第一冷却器8的入口与所述解吸塔6的顶部出口相连，所述第一冷却器8的出口与所述第一气液分离器9的入口相连；其中，所述第一冷却器8具体为二氧化碳产品气冷却器。
为了将第一气液分离器9分离出的液体回流至解吸塔6中，所述解吸塔单元还包括回流泵12，所述回流泵12的入口通过冷凝水回流管道11与所述第一气液分离器9的液相出口相连，所述回流泵12的出口与所述解吸塔6的回流水入口相连；其中，所述回流泵12具体为冷凝水回流泵。
为了将解吸塔底部的贫胺液输送至第一换热器4中，所述解吸塔单元还包括：第二循环泵13，所述第二循环泵13的入口与所述解吸塔6底部相连，所述第二循环泵13的出口与所述第一换热器4的第二端入口(贫胺液入口)相连；其中，所述第二循环泵13具体为贫胺液循环泵。
所述氢气回收单元一端与所述吸收塔2的顶部出口相连、另一端与psa单元24相连，所述氢气回收单元用于将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，经所述psa单元24变压吸附后输出氢气产品和第二psa驰放气。
这里，参见图1，所述氢气回收单元包括：
压缩机16，所述压缩机16的入口与所述吸收塔2的顶部出口相连，用于压缩所述驰放气净化气，以满足变换反应器22和psa单元24对压力的要求；
第二气液分离器18，所述第二气液分离器18的入口与所述压缩机16的出口相连，用于气液分离压缩后的所述驰放气净化气；
第二换热器20，所述第二换热器20的第一端(压缩净化气侧)入口与所述第二气液分离器18的气相出口相连，所述第二换热器20用于利用变换反应器22生成的中变气与气液分离后的所述驰放气净化气进行换热，以对驰放气净化气进行升温；其中，所述第二换热器20具体为压缩净化气-中变气换热器，具有回收能量、降低能耗的有益效果。
变换反应器22，所述变换反应器22的入口与所述第二换热器20的第一端(压缩净化气侧)出口相连，用于使所述驰放气净化气中的一氧化碳反应变为二氧化碳，所述变换反应器22的出口与所述第二换热器20的第二端(中变气侧)入口相连，所述变换反应器22的第二端(中变气侧)出口与psa单元24相连，经psa单元24处理后，由氢气输出管道25输出氢气产品，由第二驰放气输出管道26输出第二驰放气。其中，所述中变气是指变换反应器22中反应生成的气体。
这里，为了对压缩后的驰放气净化气进行冷却，所述氢气回收单元还包括第三冷却器17，所述第三冷却器17的入口与所述压缩机16的出口相连，所述第三冷却器17的出口与所述第二气液分离器18的入口相连。其中，所述第三冷却器17具体为压缩净化气冷却器。
为了对换热后的驰放气净化气进一步加热，以达到反应温度，所述氢气回收单元还包括加热器21，所述加热器21的入口与所述第二换热器20的第一端出口相连，所述加热器21的出口与所述变换反应器22的入口相连；
为了对反应生成的中变气进一步降温，所述氢气回收单元还包括第四冷却器23，所述第四冷却器23的入口与所述第二换热器20的第二端出口(中变气出口)相连，所述第四冷却器23的出口与所述psa单元24的入口相连；其中，所述第四冷却器23具体为中变气冷却器。
进一步地，所述装置还包括除液器15，所述除液器15的入口与所述吸收塔2顶部出口相连，所述除液器15的第一出口(底部)与所述吸收塔2的回液口(上部)相连，所述除液器15的第二出口(顶部)与所述压缩机16的入口相连，所述除液器15用于去除驰放气净化气中的游离水。其中，驰放气净化气由吸收塔2塔顶进入除液器15中，去除游离水后进入压缩机16中进行压缩；游离水由除液器15底部返至吸收塔2内。设置除液器15的目的是除去驰放气净化气中携带的游离水和游离胺液，具有减少胺液损耗、同时减少后端氢气回收能耗的有益效果。
进一步地，为了将吸收塔底部的富胺液输送至第一换热器中，所述装置还包括：第一循环泵3，所述第一循环泵3的入口与所述吸收塔2底部出口相连，所述第一循环泵3的出口与所述第一换热器4的第一端(富胺液入口)相连；其中，所述第一循环泵3具体为富胺液循环泵。
为了使解吸塔塔底的贫胺液在流回吸收塔之前降至预定温度，所述装置还包括：第二冷却器14，所述第二冷却器14的入口与所述第一换热器4的第二端出口(贫胺液出口)相连，所述第二冷却器14的出口与所述吸收塔2的顶部入口相连；其中，所述第二冷却器14具体为贫胺液冷却器，用于对经第一换热器换热降温后的贫胺液进一步降温。
进一步地，为了调整富胺液进入解吸塔中合适的流量，提高二氧化碳的解吸率，参见图1，所述装置还包括回流管路5，所述回流管路5的一端连接在所述第一循环泵3的出口与所述第一换热器4的第一端入口(富胺液入口)之间的管线上，所述回流管路5的另一端连接在所述第一换热器4的第二端出口(贫胺液出口)与所述第二冷却器14的入口之间的管线上。其中，所述回流管路5具体为富胺液回流管路，过量的富胺液通过回流管路5与来自解吸塔6的贫胺液混合、降温后重新输至吸收塔2内，与第一psa驰放气继续传热传质，从而保证吸收塔2塔底富胺液的二氧化碳饱和度。
进一步地，为了排出第二气液分离器分离出的冷凝水，所述装置还包括排水管19，所述排水管19与所述第二气液分离器18的气相出口相连，所述排水管19用于排放第二气液分离器18分离出压缩净化气中的冷凝水。
通过上述内容可以看出，本申请实施例通过吸收塔单元对第一psa驰放气脱碳生成富胺液和驰放气净化气，富胺液经第一换热器换热后进入解吸塔单元进行解吸，分离出二氧化碳；另外，驰放气净化气进入氢气回收单元反应后经psa单元进一步提取其中的氢气，从而提高了氢气提取率。
实施例二
本实施例提供一种天然气重整制氢驰放气回收方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤s110：第一psa驰放气经所述第一驰放气输出管道1进入吸收塔2内，吸收塔2内的贫胺液吸收所述第一psa驰放气中的二氧化碳，生成富胺液和驰放气净化气；
步骤s120：所述富胺液由所述吸收塔2塔底流出并分为两路，其中一路进入第一换热器4，与来自解吸塔单元的贫胺液换热升温后进入解吸塔单元、另一路流入回流管路5；
具体而言，所述富胺液由所述吸收塔2塔底流出经第一循环泵3增压后分为两路，一部分输至第一换热器4与贫胺液换热升温后进入解吸塔6；一部分通过回流管路5回流至吸收塔2，从而保证塔底富胺液的二氧化碳饱和度。
步骤s130：进入解吸塔单元的富胺液，在解吸塔单元中经过气提二氧化碳后，解吸后的贫胺液经所述第一换热器4与富胺液换热降温后，与所述回流管路5中的富胺液混合后重新进入所述吸收塔2中用于吸收所述第一驰放气中二氧化碳；解吸塔单元解吸出的二氧化碳，经过第一气液分离器9分离出游离水后获得二氧化碳产品气；
具体而言，富胺液进入解吸塔6，在解吸塔6中经过气提二氧化碳后，在塔底再沸器7中加热深度脱碳后，生成的贫胺液经第二循环泵13，输至第一换热器4与富胺液换热降温后，与来自所述回流管路5中的富胺液混合，并经第二冷却器14冷却至预定温度后，重新进入所述吸收塔2中用于吸收所述第一驰放气中二氧化碳；解吸塔6内解吸出的二氧化碳，经过第一冷却器8冷却后进入第一气液分离器9分离出游离水后获得二氧化碳产品气；其中，第一气液分离器9对解吸出的二氧化碳进行气液分离，分离出的冷凝水经回流泵12回流至解吸塔6中，分离后的二氧化碳产品气通过co2输出管道10输出。
步骤s140：所述驰放气净化气经所述吸收塔2顶部进入氢气回收单元，经过所述氢气回收单元将所述驰放气净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成中变气，所述中变气经过psa单元24处理后排出氢气产品和第二psa驰放气。
具体而言，所述驰放气净化气经所述吸收塔2顶部进入除液器15去除游离水，然后经压缩机16压缩，再经过第二气液分离器18进行气水分离，分离出的冷凝水排放至排水管19，分离出的压缩净化气经过第二换热器20与中变气换热升温，进入加热器21进一步加热至变换反应温度后，进入变换反应器22中反应，将压缩净化气中的一氧化碳转变为二氧化碳，生成的中变气经过所述第二换热器20与压缩净化气换热降温后，进入第四冷却器23中进一步降温，降温后的中变气进入psa单元24，经所述psa单元24处理后生成的氢气产品由氢气输出管道25排出，生成的第二驰放气(作为燃料)由第二驰放气输出管道26排出。第二弛放气与第一弛放气相比，其中的氢气与二氧化碳得到了充分回收。
需要说明的是，步骤s120、步骤s130、步骤s140可以同时进行。
本实施例的天然气重整制氢驰放气回收方法，不仅提高了现有天然气重整制氢装置的氢气产品率，还能对psa驰放气中的二氧化碳进行捕集和后续的资源化利用，从而减少了碳排放量，同时减少燃料的消耗。
本申请的天然气重整制氢驰放气回收装置及方法，可有效回收天然气重整制氢psa驰放气中的二氧化碳和氢气，二氧化碳的纯度达99％以上，回收率高于80％；氢气的纯度达99％以上，氢气整体提取率达80％以上。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。