CN107010597A - 一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法 - Google Patents

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刘玲
应弢
朱桂生
邵守言
李飞
唐丽
凌荣春
凌晨
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Abstract

本发明涉及一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其流程包括：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、逆放、冲洗、四均升、暂停、三均升、二均升、一均升、产品气升压，通过上述流程，将富氢气中的氢气加以提纯，获得纯度大于99.99％的产品氢气，实现了吸附塔的完全再生，节能环保，稳定性好。

Description

一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法
技术领域
本发明涉及一种提纯氢气的方法，尤其涉及一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法。
背景技术
在工业变压吸附(PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。
但在通常的PSA工艺中，吸附床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”以降低被吸附杂质的分压，将较难解吸的杂质置换出来，其优点是常压下即可完成，但缺点是会多损失部分产品气。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，实现了吸附塔的完全再生，节能环保，稳定性好。
具体的技术方案如下：
一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其流程包括：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、逆放、冲洗、四均升、暂停、三均升、二均升、一均升、产品气升压，通过上述流程，将富氢气中的氢气加以提纯，获得纯度大于99.99％的产品氢气。
上述一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，该方法通过提纯装置加以实现，所述提纯装置包括1个原料气缓冲罐、6个吸附塔、1个中间罐和2个解析气缓冲罐，原料气缓冲罐、吸附塔、中间罐和解析气缓冲罐之间通过若干管道相互连接，各管道上均设有程控阀。
上述一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其中，6个吸附塔中始终有2台处于吸附状态。
上述一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其中，在产品氢气的出气管道上设置出气缓冲罐。
本发明的有益效果为：
本发明将富氢气中的氢气加以提纯，最大程度的节约了运行能耗，降低了成本，在提纯装置中，出气缓冲罐的设置，使产品氢气出气的流量波动减少，稳定性好，同时，实现了吸附塔的完全再生，保证了吸附剂的长期使用，提高了适应能力，且不会对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明提纯装置结构图。
图2为本发明提纯装置A部放大图。
图3为本发明提纯装置B部放大图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，该方法通过提纯装置加以实现，所述提纯装置包括原料气缓冲罐V101、吸附塔T101A、吸附塔T101B、吸附塔T101C、吸附塔T101D、吸附塔T101E、吸附塔T101F、中间罐V102、解析气缓冲罐V103A、解析气缓冲罐V103B和出气缓冲罐V104；
吸附塔T101A、吸附塔T101B、吸附塔T101C、吸附塔T101D、吸附塔T101E、吸附塔T101F的顶端分别连接管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106，管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106的末端均与管道301相连通，且，管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106上分别设有第二程控阀XV102A、第二程控阀XV102B、第二程控阀XV102C、第二程控阀XV102D、第二程控阀XV102E、第二程控阀XV102F，管道301一端封闭、另一端与出气缓冲罐相连接，提纯后的氢气通过管道301经出气缓冲罐缓冲后排出；
吸附塔T101A、吸附塔T101B、吸附塔T101C、吸附塔T101D、吸附塔T101E、吸附塔T101F的底端分别连接管道201、管道202、管道203、管道204、管道205和管道206，管道201、管道202、管道203、管道204、管道205和管道206的末端均与管道302相连通，且，管道201、管道202、管道203、管道204、管道205和管道206上分别设有第六程控阀XV106A、第六程控阀XV106B、第六程控阀XV106C、第六程控阀XV106D、第六程控阀XV106E、第六程控阀XV106F；
管道303一端用于接入富氢气、另一端与原料气缓冲罐V101的第一接口相连接，原料气缓冲罐V101的第二接口上分别连接管道304和管道305，管道305末端封闭，并且通过6个第一支管道分别与管道201、管道202、管道203、管道204、管道205和管道206相连接，6个第一支管道上分别相对应的设有第一程控阀XV101A、第一程控阀XV101B、第一程控阀XV101C、第一程控阀XV101D、第一程控阀XV101E、第一程控阀XV101F，第一程控阀的控制点位于吸附塔的底部与第六程控阀之间，管道306与原料气缓冲罐V101的第三接口相连接；
管道307一端封闭、另一端与中间罐V102的第一接口相连接，管道307上通过6个第二支管道分别与管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106相连接，6个第二支管道上分别相对应的设有第四程控阀XV104A、第四程控阀XV104B、第四程控阀XV104C、第四程控阀XV104D、第四程控阀XV104E、第四程控阀XV104F；
管道308一端封闭、另一端与中间罐V102的第二接口相连接，管道308上通过6个第三支管道分别与管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106相连接，6个第三支管道上分别相对应的设有第五程控阀XV105A、第五程控阀XV105B、第五程控阀XV105C、第五程控阀XV105D、第五程控阀XV105E、第五程控阀XV105F；
管道309一端封闭、另一端与管道301相连接，管道309上通过6个第四支管道分别与管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106相连接，6个第四支管道上分别相对应的设有第三程控阀XV103A、第三程控阀XV103B、第三程控阀XV103C、第三程控阀XV103D、第三程控阀XV103E、第三程控阀XV103F，管道309上设有控制阀HV101；
第二程控阀、第三程控阀、第五程控阀和第四程控阀的控制点自上而下依次设置；
管道310分别通过6个第五支管道与管道101、管道102、管道103、管道104、管道105和管道106相连接，每个第五支管道上均设有一个闸阀；
管道310上设有管道311，管道301上设有管道312，中间罐V102的第三接口上设有管道313，
管道304、管道306、管道311、管道312、管道313均与管道401相连接，管道401一端封闭、另一端连接放空总管；
管道302与解析气缓冲罐V103A的第一接口相连接，管道402一端与解析气缓冲罐V103A的第二接口相连接、另一端与管道401相连接，管道403一端与解析气缓冲罐V103A的第三接口相连接、另一端与管道401相连接，管道404一端与管道302相连接、另一端与解析气缓冲罐V103B的第一接口相连接，管道405一端与管道402相连接、另一端与管道404相连接，管道406一端与解析气缓冲罐V103B的第二接口相连接、另一端与管道403相连接，管道407一端与解析气缓冲罐V103B的第三接口相连接、另一端连接压缩机，管道401与管道407之间设有管道408和管道409；
管道307上设有第七程控阀XV107，管道302上设有程控阀第八程控阀XV108，管道404上设有第九程控阀XV109。
使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其步骤如下：
一、吸附
压力5.2MPa、温度40℃的富氢气调压至3.1MPa后从塔底进入吸附塔，其中除氢气以外的杂质组份被吸附塔中装填的吸附剂依次吸附，得到纯度大于99.9％的产品氢气；
二、一均降
在吸附过程完成后，打开第三程控阀XV103A和第三程控阀XV103D，将吸附塔T101A内较高压力的氢气放入刚完成了二均升的吸附塔T101D，直到吸附塔T101A、吸附塔T101D两塔的压力相等为止，这一过程不仅是降压过程，而且也回收了吸附塔T101A床层死空间内的氢气；
三、二均降
在一均降过程完成后，打开第四程控阀XV104A和第七程控阀XV107，将吸附塔T101A内较高压力的氢气放入中间罐V102，用于吸附塔T101E的二均升，这一过程继续回收吸附塔T101A床层死空间内的氢气；
四、三均降
在二均降过程完成后，打开第四程控阀XV104A和第四程控阀XV104E，将吸附塔T101A内较高压力的氢气放入刚完成了四均升的吸附塔T101E，用于吸附塔T101E的三均升，直到吸附塔T101A、吸附塔T101E两塔的压力相等为止；这一过程继续回收吸附塔T101A床层死空间内的氢气；
五、四均降
在三均降过程完成后，打开第五程控阀XV105A和第五程控阀XV105F，将吸附塔T101A内较高压力的氢气放入刚完成了冲洗再生的吸附塔T101F，直到吸附塔T101A、吸附塔T101F两塔的压力相等为止；这一过程继续回收吸附塔T101A床层死空间内的氢气；
六、逆放
在完成连续顺向减压过程后，打开第六程控阀XV106A，逆着吸附方向将吸附塔T101A压力降至常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气第八程控阀XV108和第九程控阀XV109分别进入解吸气缓冲罐V103A和V103B中；
七、冲洗
逆放结束后，打开第五程控阀XV105A、第六程控阀XV106A，对吸附塔T101A进行冲洗，这时被吸附的杂质大量解吸出来，并逆着吸附方向流入解吸气缓冲罐V103B；
八、四均升
在冲洗过程结束后，打开第五程控阀XV105A和第五程控阀XV105B，利用吸附塔T101B内较高压力的氢气对吸附塔T101A进行四均升；
九、暂停
吸附塔T101A完成四均升后暂停10-120s；
十、三均升
在四均升压过程完成后，打开第四程控阀XV104A和第四程控阀XV104C，再将吸附塔T101C内较高压力的氢气回收进刚完成了四均升的吸附塔T101A，进行三均升；
十一、二均升
在三均升压过程完成后，打开第四程控阀XV104A和第七程控阀XV107，利用中间罐V102二均降时较高压力的氢气对吸附塔T101A进行二均升；
十二、一均升
在二均升压过程完成后，打开第三程控阀XV103A和第三程控阀XV103D，再将吸附塔T101D内更高压力的氢气回收进刚完成了二均升的吸附塔T101A；
十三、产品气升压
通过四次均压升压过程，打开第三程控阀XV103A、控制阀HV101，通过产品氢气对吸附塔T101A进行缓慢升压，直至吸附塔T101A压力升至吸附压力为止；
经过上述一系列降压及升压过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备并由此进入下一吸附循环。

Claims (4)

1.一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其特征为，其流程包括：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、逆放、冲洗、四均升、暂停、三均升、二均升、一均升、产品气升压，通过上述流程，将富氢气中的氢气加以提纯，获得纯度大于99.99％的产品氢气。
2.如权利要求1所述的一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其特征为，该方法通过提纯装置加以实现，所述提纯装置包括1个原料气缓冲罐、6个吸附塔、1个中间罐和2个解析气缓冲罐，原料气缓冲罐、吸附塔、中间罐和解析气缓冲罐之间通过若干管道相互连接，各管道上均设有程控阀。
3.如权利要求1所述的一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其特征为，6个吸附塔中始终有2台处于吸附状态。
4.如权利要求1所述的一种使用变压吸附法从富氢气中提纯氢气的方法，其特征为，在产品氢气的出气管道上设置出气缓冲罐。
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