CN103112825A - 一种psa制氢方法 - Google Patents

一种psa制氢方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103112825A
CN103112825A CN2013100628586A CN201310062858A CN103112825A CN 103112825 A CN103112825 A CN 103112825A CN 2013100628586 A CN2013100628586 A CN 2013100628586A CN 201310062858 A CN201310062858 A CN 201310062858A CN 103112825 A CN103112825 A CN 103112825A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
psa
inverse put
reverse
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100628586A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103112825B (zh
Inventor
刘国学
陈聚良
宫冬青
李时清
侯国军
戴新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd
Original Assignee
HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd filed Critical HENAN SHENMA NYLON CHEMICAL CO Ltd
Priority to CN201310062858.6A priority Critical patent/CN103112825B/zh
Publication of CN103112825A publication Critical patent/CN103112825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103112825B publication Critical patent/CN103112825B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

本发明属于变压吸附技术领域，具体公开了一种PSA制氢方法。煤气依次经变换、PSA－CO2/R和PSA－H2工序处理得产品H2，其特别之处在于：PSA－H2工序中的逆放气分为逆放气1和逆放气2，将逆放气1经缓冲后送往PSA－CO2/R工序对吸附器进行预升压，将逆放气2送去PSA－CO2/R工序对吸附器进行冲洗；PSA－H2工序中抽真空产生的解吸气分为两部分，初期气返回到煤气中，后期气放空；其中，所述逆放气1指逆放初期的逆放气，所述逆放2指逆放后期的逆放气，所述初期气为抽真空后H2含量在13-50v%的解吸气，所述后期气为抽真空后H2含量小于13v%的解吸气。本发明方法通过对PSA制氢工序尽可能小的改动，达到回收逆放初期逆放气中的氢气。

Description

一种PSA制氢方法
技术领域
本发明属于变压吸附技术领域，具体涉及一种PSA制氢方法。
背景技术
氢气是一种重要的原料气体，常用于化工生产的加氢还原，传统的制氢工艺采用水电解法，但此法能耗大，成本高，特别是对于需氧量较大的情况，更显得不经济。目前，水电解法正迅速地被节能效果好、产品纯度高、成本廉价的以焦炉气、炼厂气等富氢气为原料的变压吸附( Pressure Swing  Adsorption  ，简称PSA）制氢法所替代。
申请人制氢装置以煤焦为原料，采用固定床富氧连续气体法制取半水煤气，再经常压脱硫（栲胶法）、压缩、变换、变压吸附脱硫脱碳等工序生产出合格的净化气，供PSA-H2系统提氢。
变压吸附工艺是在六十年代世界能源危机的情况下，由美国联合碳化物公司开发成功并投入工业应用。目前全世界约有500余套制氢装置，产氢能力为200～100000Nm3/h不等，其工艺技术正朝着多床工艺、多次均压和装置大型化方向发展。国内对PSA工艺进行开发应用始于七十年代，西南化工研究设计院率先从事变压吸附技术分离气体混合物的研究工作。
申请人制氢装置PSA工艺就是采用西南化工研究院的十塔四均压抽真空（冲洗）脱碳工艺和八塔三均压抽真空（冲洗）氢气提纯工艺。由于PSA制氢装置要求的产品H2纯度为99.9%，H2的回收率为86%；所以PSA制氢装置的解吸气中含有较多的H2，且氢气活性极强不易吸附，因而解吸气中大部分氢气主要集中在逆放初期的逆放气中；回收这部分氢气有利于提高整个系统的H2回收率，降低系统的能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PSA制氢方法，该法通过对PSA制氢工序尽可能小的改动，达到回收逆放初期逆放气中的氢气。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种PSA制氢方法，煤气依次经变换、PSA－CO2/R（PSA脱碳工艺）和PSA－H2（PSA氢气提纯工艺）工序处理得产品H2，其特别之处在于：PSA－H2工序中的逆放气分为逆放气1和逆放气2，将逆放气1经缓冲后送往PSA－CO2/R工序对吸附器进行预升压，将逆放气2送去PSA－CO2/R工序对吸附器进行冲洗；PSA－H2工序中抽真空产生的解吸气分为两部分，初期气返回到煤气中，后期气放空；其中，所述逆放气1指逆放初期的逆放气，所述逆放2指逆放后期的逆放气，所述初期气为抽真空后H2含量在13-50v%的解吸气，所述后期气为抽真空后H2含量小于13v%的解吸气。
具体地，逆放初期的逆放气为PSA－H2工序中压力范围在0.19-0.05MPa的逆放气。
具体地，逆放后期的逆放气为PSA－H2工序中压力小于0.05Mpa、大于等于0.02MPa的逆放气。
本发明工艺改进原理：
1、由于PSA制氢装置要求的产品H2纯度为99.9%，H2的回收率为86%；所以PSA制氢装置的解吸气中含有较多的H2，且氢气活性极强不易吸附，因而解吸气中大部分氢气主要集中在逆放初期的逆放气中；回收这部分氢气有利于提高整个系统的H2回收率，降低系统的能耗。
2、PSA脱碳装置中吸附器经抽空解吸后压力为-0.08MPa，同时PSA-H2逆放气中CO2含量较低为4.2%，经收集后，可充分利用这部分逆放气对PSA脱碳抽空解吸后的吸附器进行升压（形成均压过程）；且不会对PSA脱碳装置中吸附剂造成污染。逆放后期的逆放气可作为PSA脱碳装置的冲洗气使用。
3、由于PSA-CO2/R装置的净化气露点为≤-60℃，作为PSA-H2装置的原料气产生的逆放气饱和水含量较小，可直接作为升压气和冲洗气使用。
4、抽真空（初期）的解吸气返回到煤气中。
5、抽真空（后期）的解吸气通过原解吸气系统送火炬系统放空。
有益效果：本发明通过对PSA制氢工序的简单调整—将原PSA-H2工序中的逆放（D）分解成逆放1（D1）和逆放2（D2），使逆放初期压力较高部分的逆放气1进入逆放气缓冲罐作为PSA脱碳装置（PSA-CO2/R）的升压气使用，逆放后期压力较低部分的逆放气2作为PSA脱碳装置（PSA-CO2/R）的冲洗气使用；实现了PSA-H2工序中解吸气氢气的大量回收，从而提高了氢气的收率，降低了整个制氢系统的能耗。
附图说明
图1：改造之前PSA制氢工艺流程图。
图2：改造之后PSA制氢工艺流程图。
具体实施方式
改造之前PSA制氢工艺流程图见图1：煤气自前工序变换来的原料气经PSA－CO2/R工序吸附器脱除CO2等杂质生成合格的净化气送往PSA－H2制氢工序经吸附器脱除CO、CO2、N2、Ar、CH4、H2S等杂质得到纯度为99.9%的产品氢。其中由PSA－CO2/R工序产生的解吸气经阻火器直接放空，由PSA－H2工序产生的解吸气去火炬放空。
在PSA－CO2/R工序变压吸附系统中，任一时刻总是有3台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原料，在出口端获得净化气。每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A)、第1级压力均衡降(E1D)、第2级压力均衡降(E2D)、 第3级压力均衡降(E3D)、第4级压力均衡降(E4D)、逆向放压(D，简称逆放)、或冲洗（P）、抽真空（V）、预升压(R)、第4级压力均衡升(E4R)、第3级压力均衡升(E3R)、第2级压力均衡升(E2R)、第1级压力均衡升(E1R)和最终升压(FR)。吸附器所有的压力均衡降都是用于其它吸附器的压力均衡升以充分回收将被再生吸附器中的净化气。
净化气在稳定的流量和压力0.95-1.0Mpa下输出直接进入PSA-H2工序。PSA-H2工序变压吸附系统工艺流程与PSA－CO2/R工序基本相同，任一时刻总是有3台吸附器处于吸附步骤，由入口端通入原料，在出口端获得合格氢气。每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A)、第1级压力均衡降(E1D)、顺向放压（PP，简称顺放）、第2级压力均衡降(E2D)、第3级压力均衡降(E3D)、逆向放压(D，简称逆放)、抽真空（V）、第3级压力均衡升(E3R)、隔离（IS）、第2级压力均衡升(E2R)、第1级压力均衡升(E1R)和最终升压(FR)。
改造之后PSA制氢工艺流程图见图2：煤气自前工序变换来的原料气经PSA－CO2/R工序吸附器脱除CO2等杂质生成合格的净化气送往PSA－H2制氢工序经吸附器脱除CO、CO2、N2、Ar、CH4、H2S等杂质得到纯度为99.9%的产品氢。其吸附器的工作步骤与改造前相同，在此不再赘述，只是将原PSA-H2工序中的逆放（D）分解成逆放1（D1）和逆放2（D2），PSA－H2逆放前期压力相对较高部分（0.19-0.05Mpa）的逆放气1通过程控阀经管线在逆放气缓冲罐缓冲后送往PSA－CO2/R工序对吸附器进行预升压；PSA－H2逆放后期（小于0.05Mpa、大于等于0.02Mpa）的逆放气2由程控阀控制经管线去PSA－CO2/R工序对吸附器进行冲洗；PSA－H2抽真空产生的解吸气分为两部分，初期气（H2含量 13-50v%）由一程控阀控制经管道回煤气柜以回收有效气体；后期气（H2含量小于 13v%）由程控阀控制控制经管道去GFV管线火炬放空。
运行效果测试：
1. 2009年4月23日—27日进行改造试验测试，效果以氢气/原料气（流量）FIQ802/FIQ7201比值来比较。结果如下：4月24日---4月27日近4天的时间自投用本发明改造工艺以来，氢气/原料气均值为0.439，较1-3月氢气/原料气均值0.426提高了0.013。若按原料气负荷为16000m3/h计算，每小时可提高产氢量约208m3，折合氢气收率增加百分比为：
η增=208/（16000×49.8%）=2.61%
注：49.8%为原料气中氢的体积百分比含量
2.达到的经济效益如下：
若按原料气负荷16000m3/h时投用本发明改造工艺时，每小时提高产氢约208m3，按2元/m3氢气，年运行时间8000小时计算，每年可节约成本330万元。 

Claims (3)

1.一种PSA制氢方法，煤气依次经变换、PSA－CO2/R和PSA－H2工序处理得产品H2，其特征在于：PSA－H2工序中的逆放气分为逆放气1和逆放气2，将逆放气1经缓冲后送往PSA－CO2/R工序对吸附器进行预升压，将逆放气2送去PSA－CO2/R工序对吸附器进行冲洗；PSA－H2工序中抽真空产生的解吸气分为两部分，初期气返回到煤气中，后期气放空；其中，所述逆放气1指逆放初期的逆放气，所述逆放2指逆放后期的逆放气，所述初期气为抽真空后H2含量在13-50v%的解吸气，所述后期气为抽真空后H2含量小于13v%的解吸气。
2.如权利要求1所述的PSA制氢方法，其特征在于：逆放初期的逆放气为PSA－H2工序中压力范围在0.19-0.05MPa的逆放气。
3.如权利要求1所述的PSA制氢方法，其特征在于：逆放后期的逆放气为PSA－H2工序中压力小于0.05Mpa、大于等于0.02MPa的逆放气。
CN201310062858.6A 2013-02-27 2013-02-27 一种psa制氢方法 Active CN103112825B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310062858.6A CN103112825B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种psa制氢方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310062858.6A CN103112825B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种psa制氢方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103112825A true CN103112825A (zh) 2013-05-22
CN103112825B CN103112825B (zh) 2015-12-09

Family

ID=48411233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310062858.6A Active CN103112825B (zh) 2013-02-27 2013-02-27 一种psa制氢方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103112825B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103754822A (zh) * 2014-02-18 2014-04-30 马钢(集团)控股有限公司 焦炉煤气psa制氢预处理双载体再生装置
CN105597489A (zh) * 2016-03-18 2016-05-25 常州市蓝博净化科技有限公司 甲醇制氢尾气回收方法
CN109650337A (zh) * 2018-12-26 2019-04-19 四川天采科技有限责任公司 一种丙烷脱氢制丙烯循环氢的FTrPSA提氢方法
CN112744786A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 一种变压吸附制氢工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1903703A (zh) * 2006-08-04 2007-01-31 四川亚联高科技有限责任公司 一种富氢气源提纯氢气的工艺方法
CN102078740A (zh) * 2010-12-13 2011-06-01 甘肃银光聚银化工有限公司 一种利用变压吸附法从水煤气中分离并提纯氢气的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1903703A (zh) * 2006-08-04 2007-01-31 四川亚联高科技有限责任公司 一种富氢气源提纯氢气的工艺方法
CN102078740A (zh) * 2010-12-13 2011-06-01 甘肃银光聚银化工有限公司 一种利用变压吸附法从水煤气中分离并提纯氢气的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴元刚: "变压吸附（PSA）技术的应用及改造", 《氮肥技术》, vol. 28, no. 4, 31 December 2007 (2007-12-31), pages 34 - 36 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103754822A (zh) * 2014-02-18 2014-04-30 马钢(集团)控股有限公司 焦炉煤气psa制氢预处理双载体再生装置
CN105597489A (zh) * 2016-03-18 2016-05-25 常州市蓝博净化科技有限公司 甲醇制氢尾气回收方法
CN109650337A (zh) * 2018-12-26 2019-04-19 四川天采科技有限责任公司 一种丙烷脱氢制丙烯循环氢的FTrPSA提氢方法
CN109650337B (zh) * 2018-12-26 2020-06-05 四川天采科技有限责任公司 一种丙烷脱氢制丙烯循环氢的FTrPSA提氢方法
CN112744786A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司 一种变压吸附制氢工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103112825B (zh) 2015-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107758617B (zh) 一种沼气类生物质制氢方法
CN103112825B (zh) 一种psa制氢方法
CN101343580A (zh) 一种以焦炉气和高炉气制取甲醇合成气的方法
CN102923655A (zh) 一种兰炭尾气提取纯氢的方法
CN101955825B (zh) 一种浓缩分离除氧煤层气中甲烷的方法
CN105347304A (zh) 一种双高带压解吸psa提氢方法
CN102861499A (zh) 四塔变压吸附气体分离方法及其设备
CN102698563B (zh) 一种高纯度、高回收率甲烷浓缩生产工艺及实现装置
CN104447195B (zh) 一种利用电石炉尾气生产化工产品甲醇、天然气或合成油的方法
CN209854029U (zh) 一种无变换系统的合成气制甲醇装置
CN210635950U (zh) 联合沼气提纯与二氧化碳甲烷化的生物天然气制备装置
CN202237712U (zh) 多塔真空变压吸附法提浓煤矿乏风瓦斯的装置
CN103537168A (zh) 一种降低变压吸附塔解吸时塔内压力的工艺
CN105111107A (zh) 一种煤制低碳醇及二氧化碳综合利用的工艺
CN105038881B (zh) 一种变压吸附连续分离沼气的方法
CN204873823U (zh) 一种焦炉煤气制液化天然气的富氢尾气处理装置
CN101817715B (zh) 一种提取沼气中的甲烷气体的方法
CN209786090U (zh) 燃料电池阳极气高效制取氢燃料电池用氢气的系统
CN113430024A (zh) 一种焦炉气变换、变压吸附制sng和氢气的方法
CN105130750B (zh) 一种焦炉煤气制低碳醇并联产尿素和液化天然气的工艺
CN105110291A (zh) 一种焦炉煤气回收制lng联产合成氨的方法
CN204298057U (zh) 一种煤气裂解产生氢气的系统
CN211953430U (zh) 一种变压吸附装置的解析气回收装置
CN213011958U (zh) 一种天然气制氢蒸汽转化系统
CN202061522U (zh) 小型转化制氢设备中psa部分的解吸气混合罐

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Guoxue

Inventor after: Wang Hongzhuan

Inventor after: Yu Wenbin

Inventor after: Gao Xianming

Inventor after: Chen Juliang

Inventor after: Li Benbin

Inventor after: Gong Dongqing

Inventor after: Li Shiqing

Inventor after: Hou Guojun

Inventor after: Dai Xin

Inventor after: Li Xuliang

Inventor after: Du Hongjun

Inventor before: Liu Guoxue

Inventor before: Chen Juliang

Inventor before: Gong Dongqing

Inventor before: Li Shiqing

Inventor before: Hou Guojun

Inventor before: Dai Xin

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LIU GUOXUE CHEN JULIANG GONG DONGQING LI SHIQING HOU GUOJUN DAI XIN TO: LIU GUOXUE CHEN JULIANG LI BENBIN GONG DONGQING LI SHIQING HOU GUOJUN DAI XIN LI XULIANG DU HONGJUN WANG HONGZHUAN YU WENBIN GAO XIANMING

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant