CN106744686A - 一种提高氢气收率的vpsa提氢方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油化工行业工业气体的提纯技术领域，具体地说是一种提高氢气收率的VPSA提氢方法及装置，包括吸附装置的吸附过程、再生过程，所述的吸附装置包括并联的若干吸附塔，其特征在于：所述的再生过程为依次进行的均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程、终升过程。本发明与现有技术相比，采用抽真空的再生方式，可以提高氢气收率5％～10％，多产的氢气的成本要远低于传统冲洗流程的氢气成本；当含氢气体压力较低时，可以省去原料气压缩机，即可降低装置投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工行业工业气体的提纯技术领域，具体地说是一种提高氢气收率的VPSA提氢方法及装置。
背景技术
在石油化工行业，氢气是一种重要的工业气体，应用领域很广，其中，用量最大的是作为一种重要的石油化工原料，用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢。
氢气的生产方案主要有：轻烃水蒸气转化制氢工艺、煤制氢工业、甲醇裂解制氢工艺以及采用变压吸附的方法直接从各类含氢气体包括各种炼油厂干气、重整氢、变换气、合成气等中分离提纯氢气等工艺。而烃水蒸气转化制氢工艺、煤制氢工业、甲醇裂解制氢工艺等制备的氢气同样需要经过变压吸附的方法进行分离提纯氢气，得到高纯氢气，因此，变压吸附制氢技术在石油化工行业应用相当广泛。
由于氢气的重要性，因此根据需要，提高变压吸附制氢技术中氢气的收率具有重要的意义
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种更利于提高氢气收率的VPSA提氢方法，来解决传统冲洗再生过程中氢气损失较大的问题，它能通过提高氢气收率的方法，降低氢气的生产成本，实现良好的效益。
实现上述目的，设计一种提高氢气收率的VPSA提氢方法，包括吸附装置的吸附过程、再生过程，所述的吸附装置包括并联的若干吸附塔，其特征在于：
所述的再生过程为依次进行的均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程、终升过程；
所述的均压降压过程，是控制将吸附装置中较高压力的吸附塔与较低压力的吸附塔接通，使两吸附塔压力均平，较低压力的吸附塔再与比之压力更低的吸附塔接通，以此类推，多次均压后，吸附塔的压力逐步降低；
所述的逆放过程，将每个吸附塔的吸附剂床层内的解吸气排放至解吸气缓冲罐中，使吸附塔的压力逆放到接近常压，此时吸附塔压力降低，吸附剂床层内吸附的部分杂质解吸出来，吸附剂床层得到一定的再生；
所述的抽真空过程，是将解吸气从吸附塔的塔底通过真空泵送入解吸气混合罐中，抽真空开始后，真空泵将吸附塔的吸附剂床层内的解吸气抽放到解吸气混合罐中，使吸附塔的压力降到-0.08Mpa.G；由于吸附塔压力降低到负压，吸附剂床层内吸附的杂质全部解吸出来，吸附剂床层得到彻底的再生；
所述的均压升压程与均压降压过程相反，是依次控制将较低压力的吸附塔与较高压力的吸附塔接通，使两塔压力均平，多次均压后，吸附塔的压力逐步升高；
终升过程，是用产品氢气将吸附塔的压力升高到吸附压力，为下一个吸附周期开始做好准备。
所述的接近常压为0.03Mpa.G。
所述的若干吸附塔的塔顶支管分别分两路，若干塔顶支管的一路并联于产品氢气总管上；若干塔顶支管的另一路并联于产品氢气总管的支管上；若干吸附塔的塔底分三支，若干吸附塔的塔底一支并联于进料总管上，若干吸附塔的塔底另一分支并联于解吸气汇总管上，解吸气汇总管的出口与解吸气缓冲罐连接；若干吸附塔的塔底的又一分支汇总后与相应的真空泵的入口连接，真空泵出口连接于解吸气总管上，解吸气总管的出口与解吸气混合罐连接。
所述的真空泵至少设有两个。
本发明与现有技术相比，采用抽真空的再生方式，可以提高氢气收率5％～10％，同时在提高氢气产量的同时会产生装置投资的变化、公用工程消耗的变化；本发明比传统冲洗流程多产的氢气的成本约为0.1～0.3元/Nm3，多产的氢气的成本要远低于传统冲洗流程的氢气成本，因此本发明是合理的；当含氢气体压力较低时，可以省去原料气压缩机，即可降低装置投资和运行成本。
附图说明
图1是传统PSA冲洗流程的工艺步骤示意图。
图2是本发明工艺步骤流程示意图。
图3是本发明实施例中装置的连接示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步地说明。
实施例1
参见图3，本发明一种提高氢气收率的VPSA提氢方法，包括吸附装置的吸附过程、再生过程，所述的吸附装置包括并联的若干吸附塔。
本发明中还采用了若干真空泵、解吸气缓冲罐、解吸气混合罐及相应的管道和程控阀门来完成提氢处理。
其中，所述的若干吸附塔1的塔顶支管分别分两路，若干塔顶支管的一路并联于产品氢气总管5上；若干塔顶支管的另一路6并联于产品氢气总管5的支管上；若干吸附塔1的塔底分三支，若干吸附塔1的塔底一支并联于进料总管4上，若干吸附塔1的塔底另一分支并联于解吸气汇总管上，解吸气汇总管的出口与解吸气缓冲罐2连接；若干吸附塔的塔底的又一分支汇总后与相应的真空泵7的入口连接，真空泵7出口连接于解吸气总管8上，解吸气总管8的出口与解吸气混合罐3连接
进一步的，所述的真空泵7至少设有两个。这是考虑到，如果吸附装置中吸附塔1的数量比较多，只采用一个真空泵7不能满足需要，因此，可以多设几个真空泵7来连接不同的吸附塔，满足流量要求。
进一步的，当处理气量较小时，解吸气混合罐可以省略。
参见图2，其中各类含氢的原料气经过与吸附塔的塔底连接的程控阀门和工艺管道后进入吸附塔1，从吸附塔1的塔底通过吸附塔1内装填的吸附剂床层后，从吸附塔1的塔顶排出，通过相应工艺管道和程控阀门以及调节阀稳压后送出界区。
当处于吸附状态的吸附塔1吸附饱和后，转入再生过程，所述的再生过程包括依次进行的均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程、终升过程。
所述的均压降压过程，是通过连接在吸附塔1的塔顶的相应管道和程控阀门将吸附装置中的较高压力的吸附塔与较低压力的吸附塔接通，使两吸附塔压力均平，以此类推，多次均压后，吸附塔的压力逐步降低；
逆放过程，通过连接在吸附塔的塔底的相应管道和相应程控阀门与解吸气缓冲罐接通，将吸附塔的吸附剂床层内的解吸气放到缓冲罐中，使吸附塔的压力逆放到0.03Mpa.G左右，具体的压力值根据实际要求可以调整，因为吸附塔压力降低，吸附剂床层内吸附的杂质部分解吸出来，吸附剂床层得到一定的再生；
所述的抽真空过程中，真空泵入口通过相应工艺管道和相应程控阀门与吸附塔的塔底连接，真空泵出口通过相应工艺管道和相应程控阀门与解吸气混合罐连接，抽真空开始后，真空泵将吸附塔的吸附剂床层内的解吸气抽放到解吸气混合罐中，使吸附塔的压力降到-0.08Mpa.G左右；因为吸附塔压力降低到负压，吸附剂床层内吸附的杂质全部解吸出来，吸附剂床层得到彻底的再生；
所述的均压升压程是通过连接在吸附塔的塔顶的相应管道和相应程控阀门将较低压力的吸附塔与较高压力的吸附塔接通，使两塔压力均平，多次均压后，吸附塔的压力逐步升高；
终升过程，是通过相应工艺管道和相应程控阀门连接产品氢气总管和吸附塔的塔顶，用产品氢气将吸附塔的压力升高到吸附压力，为下一个吸附周期开始做好准备。
经过上述步骤的循环工作，吸附塔实现了各类含氢气体的连续分离。
采用本发明提取氢气的收率能比图1所示传统方法提取氢气的收率高5～10％。
Claims (4)
1.一种提高氢气收率的VPSA提氢方法，包括吸附装置的吸附过程、再生过程，所述的吸附装置包括并联的若干吸附塔，其特征在于：
所述的再生过程为依次进行的均压降压过程、逆放过程、抽真空过程、均压升压过程、终升过程；
所述的均压降压过程，是控制将吸附装置中较高压力的吸附塔与较低压力的吸附塔接通，使两吸附塔压力均平，较低压力的吸附塔再与比之压力更低的吸附塔接通，以此类推，多次均压后，吸附塔的压力逐步降低；
所述的逆放过程，将每个吸附塔的吸附剂床层内的解吸气排放至解吸气缓冲罐中，使吸附塔的压力逆放到接近常压，此时吸附塔压力降低，吸附剂床层内吸附的部分杂质解吸出来，吸附剂床层得到一定的再生；
所述的抽真空过程，是将解吸气从吸附塔的塔底通过真空泵送入解吸气混合罐中，抽真空开始后，真空泵将吸附塔的吸附剂床层内的解吸气抽放到解吸气混合罐中，使吸附塔的压力降到-0.08Mpa.G；由于吸附塔压力降低到负压，吸附剂床层内吸附的杂质全部解吸出来，吸附剂床层得到彻底的再生；
所述的均压升压程与均压降压过程相反，是依次控制将较低压力的吸附塔与较高压力的吸附塔接通，使两塔压力均平，多次均压后，吸附塔的压力逐步升高；
终升过程，是用产品氢气将吸附塔的压力升高到吸附压力，为下一个吸附周期开始做好准备。
2.如权利要求1所述的一种提高氢气收率的VPSA提氢方法，其特征在于：所述的接近常压为0.03Mpa.G。
3.一种如权利要求1或2所述的提高氢气收率的VPSA提氢方法的装置，其特征在于：所述的若干吸附塔(1)的塔顶支管分别分两路，若干塔顶支管的一路并联于产品氢气总管(5)上；若干塔顶支管的另一路(6)并联于产品氢气总管(5)的支管上；若干吸附塔(1)的塔底分三支，若干吸附塔(1)的塔底一支并联于进料总管(4)上，若干吸附塔(1)的塔底另一分支并联于解吸气汇总管上，解吸气汇总管的出口与解吸气缓冲罐(2)连接；若干吸附塔的塔底的又一分支汇总后与相应的真空泵(7)的入口连接，真空泵(7)出口连接于解吸气总管(8)上，解吸气总管(8)的出口与解吸气混合罐(3)连接。
4.如权利要求3所述的提高氢气收率的VPSA提氢方法的装置，其特征在于：所述的真空泵(7)至少设有两个。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: No. 555, Ring Bridge Road, Pudong New Area, Shanghai, Shanghai Applicant after: Shanghai Hanxing Chemical Technology Co.,Ltd. Address before: No. 555, Ring Bridge Road, Pudong New Area, Shanghai, Shanghai Applicant before: SHANGHAI HUAXI CHEMICAL INDUSTRY SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |