CN101700874A - 一种变压吸附制氢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压吸附制氢方法，该方法包括原料液预热、汽化、过热过程，催化裂解反应过程，裂解气冷却冷凝过程，裂解气净化过程，变压吸附氢提纯过程，每个吸附塔的工作步骤包括吸附步骤、均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤、冲洗步骤、均压升压步骤、终充步骤，由于增加了顺放和冲洗过程，通过对吸附塔中吸附床层的冲洗，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质完全解吸，因此吸附剂得以再生完全，提高了吸附塔的再生效果，则提高了产品气的纯度。

Description

一种变压吸附制氢方法

技术领域

本发明涉及一种变压吸附制氢方法。

背景技术

现有技术中，甲醇裂解制氢的生产工艺过程如下：甲醇和脱盐水按一定比例混合后经换热器预热后送入汽化塔，汽化后的水和甲醇蒸汽经过热器过热后，进入反应器，在催化剂床层进行催化裂解和变换反应，产出的裂解气包含有大约74％氢气、24％二氧化碳以及少量的一氧化碳、甲醇和水，裂解气经换热、冷却冷凝后进入水洗吸收塔，塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用，塔顶气送变压吸附装置提纯，采用四塔的变压吸附装置，四个吸附塔交替循环工作，每个吸附塔的工作流程由吸附步骤、均压降压步骤、逆放步骤、均压升压步骤、终充步骤组成，裂解气自塔底进入吸附塔，除氢以外的杂质组分被一次性吸附下来，即得到产品氢气，在吸附过程结束后，吸附塔顺着吸附方向将塔内较高压力的氢气放入其他已完成再生的较低压力的吸附塔中，完成均压降压过程，在该过程结束后，逆着吸附方向将吸附塔的压力降至接近常压，被吸附的杂质从吸附剂中被解吸出来，吸附剂得到再生，逆放过程结束后，用来自其他吸附塔的较高压力的氢气对该吸附塔进行升压，然后用产品氢气将吸附塔的压力升至吸附压力，吸附塔又进入吸附步骤，在吸附塔的再生过程中，通过其他吸附塔的气体对吸附床层进行反吹，来对杂质解吸，由于反吹作用比较弱，容易造成解吸不充分，即吸附塔的再生效果差，降低产品氢气的纯度。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高吸附塔再生效果的变压吸附制氢方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变压吸附制氢方法，按比例混合好的甲醇和脱盐水经预热、气化过热后，进行催化裂解反应，得到高温裂解气，裂解气经冷却冷凝后，水洗吸收裂解气中未反应的甲醇，接着裂解气进入变压吸附氢提纯装置，除氢气以外的杂质组分被吸附，即得到产品氢气，所述的变压吸附氢提纯装置包括四个交替循环工作的吸附塔，每个吸附塔的工作步骤包括吸附步骤、均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤、冲洗步骤、均压升压步骤、终充步骤，在一个吸附塔的顺放步骤中，该吸附塔顺着吸附方向将塔中剩余的氢气对另一个吸附塔进行冲洗，冲洗吸附床层使吸附剂再生；在一个吸附塔的逆放步骤中，该吸附塔中的吸附床层被逆着吸附方向反吹，使该吸附塔中的吸附剂再生；在一个吸附塔的冲洗步骤中，该吸附塔中的吸附床层被逆着吸附方向冲洗，进一步对该吸附塔中的吸附剂再生。

在每个吸附塔的输入管路上设有进气阀，输出管路上设有出气阀，在任意两个吸附塔之间连接有连通阀。

所述的连通阀有多个，每个吸附塔的输入端均与一个连通阀的一端相连接，四个吸附塔输入端处的四个连通阀的另一端部相连接在一起，每个吸附塔的输出端均与一个连通阀的一端相连接，四个吸附塔输出端处的四个连通阀的另一端部相连接在一起。

由于本发明采用了以上的技术方案，其优点如下：由于增加了顺放和冲洗过程，通过对吸附塔中吸附床层的冲洗，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质完全解吸，因此吸附剂得以再生完全，提高了吸附塔的再生效果，则提高了产品气的纯度。

附图说明

附图1为本发明中变压吸附氢提纯工序的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步阐述本发明。

一种变压吸附制氢方法，采用甲醇裂解制氢，以甲醇和脱盐水为原料，在220-280度下，专用催化剂催化反应，得到主要含氢和二氧化碳的裂解气，该反应为吸热反应，采用导热油外部加热。工艺过程可分为，原料液预热、汽化、过热过程，催化裂解反应过程，裂解气冷却冷凝过程，裂解气净化过程，变压吸附氢提纯过程，具体来说，根据反应比例，混合好甲醇和脱盐水，经泵加压送入系统，在换热器中预热，经汽化塔汽化，再经过热器过热至反应温度，进行催化裂解反应，得到高温裂解气，裂解气经冷却冷凝后降到40度以下，此时裂解气的组成为氢气73％-74％，二氧化碳23％-24.5％，一氧化碳1％左右，甲醇300ppm，还有饱和的水蒸气，经冷却冷凝后的低温裂解气进入水洗塔，用脱盐水吸收未反应的甲醇，即完成裂解气的净化，水洗塔的塔釜收集未转化完的甲醇和水供循环使用，塔顶气送变压吸附装置进行氢提纯，根据对产品氢气纯度和微量杂质组分的不同要求，采用四塔设置，氢气纯度可大于99.9％。

在图1中，变压吸附提纯氢装置包括四个交替循环工作的吸附塔，该提纯工序中，一台吸附塔始终处于吸附状态，每台吸附塔连续两次均压，每个吸附塔的工作步骤包括吸附步骤、均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤、冲洗步骤、均压升压步骤、终充步骤，在吸附步骤中，裂解气自塔底进入吸附塔中，吸附塔中装填有多种吸附剂，依据多种吸附剂的依次选择吸附作用，除氢气以外的杂质组分被一次性吸附下来，即得到产品氢气；当吸附剂吸附完全后，即当被吸附的杂质的传质区前沿(也称为吸附前沿)到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸附塔的裂解气进气阀和产品气的出气阀，停止吸附，吸附塔开始转入再生过程。在吸附过程结束后，吸附塔进入均压降压步骤，该吸附塔顺着吸附方向将塔内较高压力的氢气放入其他已完成再生的较低压力的吸附塔中，该过程为两次连续的均压降压过程，除了降压作用以外，该过程还能回收床层死空间氢气，保证氢气的充分回收，在均压降压过程结束后，该吸附塔顺着吸附方向将塔中剩余的氢气对另一个吸附塔进行冲洗，冲洗吸附床层使吸附剂再生，顺放过程结束后，吸附前沿已达到床层出口，这时，逆着吸附方向将吸附塔的压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量被解吸出来，吸附剂得到初步的再生，解吸气由放空管道经消音器和阻火器直接放空，逆放过程结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，用一次均压降压后较高压力的吸附塔顺着吸附方向对该吸附塔逆着吸附方向冲洗吸附床层，吸附剂得以彻底再生，冲洗解吸气也由放空管道经消音器和阻火器直接放空。在冲洗过程完成后，用来自其他吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，这不仅是升压过程，更是回收其他塔的床层死空间氢气的过程，该过程包括了连续两次均压升压过程，在二次均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔的压力升至吸附压力，经这一过程，吸附塔完成了一个完整的吸附再生循环，又为下一次吸附做好了准备。四个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作，即可实现气体的连续分离和提纯。在上述的变压吸附制氢方法的工艺过程中，由于增加了顺放和冲洗过程，通过对吸附塔中吸附床层的冲洗，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质完全解吸，因此吸附剂得以再生完全，提高了吸附塔的再生效果，则提高了产品气的纯度。

在每个吸附塔的输入管路上设有进气阀1，输出管路上设有出气阀2，进气阀1和出气阀2总共有八个，在任意两个吸附塔之间连接有连通阀。连通阀有八个，如图1所示，每个吸附塔的输入端均与一个连通阀3的一端相连接，四个吸附塔输入端处的四个连通阀3的另一端部相连接在一起，每个吸附塔的输出端均与一个连通阀4的一端相连接，四个吸附塔输出端处的四个连通阀4的另一端部相连接在一起。在四个吸附塔之间主要通过十六个阀门来连接，实现4-1-2的氢提纯流程，即包括四台吸附塔，两次均压流程，一台吸附塔始终处于吸附状态，从而可进行气体的连续分离和提纯。阀门的个数少，线路布置简单，方便使用。

Claims (3)

1.一种变压吸附制氢方法，按比例混合好的甲醇和脱盐水经预热、气化过热后，进行催化裂解反应，得到高温裂解气，裂解气经冷却冷凝后，水洗吸收裂解气中未反应的甲醇，接着裂解气进入变压吸附氢提纯装置，除氢气以外的杂质组分被吸附，即得到产品氢气，所述的变压吸附氢提纯装置包括四个交替循环工作的吸附塔，其特征在于：每个吸附塔的工作步骤包括吸附步骤、均压降压步骤、顺放步骤、逆放步骤、冲洗步骤、均压升压步骤、终充步骤，在一个吸附塔的顺放步骤中，该吸附塔顺着吸附方向将塔中剩余的氢气对另一个吸附塔进行冲洗，冲洗吸附床层使吸附剂再生；在一个吸附塔的逆放步骤中，该吸附塔中的吸附床层被逆着吸附方向反吹，使该吸附塔中的吸附剂再生；在一个吸附塔的冲洗步骤中，该吸附塔中的吸附床层被逆着吸附方向冲洗，进一步对该吸附塔中的吸附剂再生。

2.根据权利要求1所述的一种变压吸附制氢方法，其特征在于：在每个吸附塔的输入管路上设有进气阀，输出管路上设有出气阀，在任意两个吸附塔之间连接有连通阀。

3.根据权利要求2所述的一种变压吸附制氢方法，其特征在于：所述的连通阀有多个，每个吸附塔的输入端均与一个连通阀的一端相连接，四个吸附塔输入端处的四个连通阀的另一端部相连接在一起，每个吸附塔的输出端均与一个连通阀的一端相连接，四个吸附塔输出端处的四个连通阀的另一端部相连接在一起。

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