CN108373144A - 一种粗氖氦精制除氢系统 - Google Patents
一种粗氖氦精制除氢系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108373144A CN108373144A CN201810508279.2A CN201810508279A CN108373144A CN 108373144 A CN108373144 A CN 108373144A CN 201810508279 A CN201810508279 A CN 201810508279A CN 108373144 A CN108373144 A CN 108373144A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooler
- reactor
- oxygenation
- screen assembly
- water
- 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.)
- Pending
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 20
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 12
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 12
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
- C01B23/001—Purification or separation processes of noble gases
- C01B23/0015—Chemical processing only
- C01B23/0021—Chemical processing only by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0001—Separation or purification processing
- C01B2210/0003—Chemical processing
- C01B2210/0004—Chemical processing by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0053—Hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一通入由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气的混合加氧除氢反应器，所述的混合加氧除氢反应器为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件，并在所述分子筛组件后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器、水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件被安装在一个撬装装置的钢结构框架内；具有集成化程度大大提高，缩短现场施工时间，节省占地空间，降低投资成本等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种粗氖氦精制除氢系统，属于稀有气体的制备技术领域。
背景技术
随着下游应用市场的需求不断的增长，稀有气体行业供不应求的格局将加剧，尤其是高端稀有气体市场，稀有气体的市场规模在不断的扩大，设备和机器的种类数量大增。如何有效快速的提纯稀有气体成为一大课题。
在空分装置中，氖、氦、氢沸点（0.103MPa）分别为：-246.05℃、-268.93℃、-252.78℃，通过深冷精馏的方式无法直接分离得到纯净的氖气和氦气。而作为分离的前提，除去杂质氢非常重要。加氧除氢反应是比较合适的除氢方式，在钯触媒的作用下，通过在混合气体中加氧，在高温条件下，氧和混合气中的氢气反应生成水，反应后混合气体的温度高达400℃，水以气态形式存在于混合气当中，需要考虑降温措施，将气体温度降至合适的温度供下游分离工序，同时反应产生的水，也需要考虑将水和气分离，因此成套的氖氦气精制前的除氢方式需要配备反应器、冷却器（换热器）、分离罐、分子筛等设备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一整套完整的系统，将粗氖氦气中的杂质氢气去除，并除掉反应后产生的水气，将气体降温，并将所用到的设备集中布置在一个钢结构框架内，实现整体撬装化配置，可大幅减少占地空间和投资成本的粗氖氦精制除氢系统。
本发明是通过如下技术方案来完成的：一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一通入由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气的混合加氧除氢反应器，所述的混合加氧除氢反应器为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件，并在所述分子筛组件后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器、水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件被安装在一个撬装装置的钢结构框架内。
作为优选：所述的氮气冷却器和气水分离器落地支撑安装在撬装装置的框架内，由两个分子筛组成的分子筛组件被布置在气水分离器侧面，方便管道连接，所述混合加氧除氢反应器和水冷却器通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。
作为优选：所述的低温氮气冷却器为能够将通过水冷却器初步冷却后混合气冷却至100℃以下，氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；冷却后的混合气在通过气水分离罐后能够将反应产生的水分和混合气分离，所述气水分离罐的底部设置能将分离后的水分排出的、且采用电磁阀控制的排水管道。
本发明是在传统加氧除氢的基础上，通过二级冷却、气水分离、分子筛纯化等过程，将产生干燥常温的无氢粗氖氦气。
本发明将所有设备合理布置在一个钢结构框架内，实现撬装化，集成化程度大大提高，缩短现场施工时间，节省占地空间，降低投资成本，具有可观的经济效益。
附图说明
图1是本发明粗氖氦精制除氢方式的流程方块图。
图2是本发明粗氖氦精制除氢方式的设备管道撬装布置图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：图1、2所示，一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一通入由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气的混合加氧除氢反应器1，所述的混合加氧除氢反应器1为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4和分子筛组件5，并在所述分子筛组件5后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器1、水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4和分子筛组件5被安装在一个撬装装置的钢结构框架6内。
作为优选的实施例：本发明所述的氮气冷却器3和气水分离器4落地支撑安装在撬装装置的框架6内，由两个分子筛组成的分子筛组件5被布置在气水分离器4侧面，方便管道连接，所述混合加氧除氢反应器1和水冷却器2通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。
作为进一步优选的实施例：所述的低温氮气冷却器3为能够将通过水冷却器2初步冷却后混合气冷却至100℃以下，氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；冷却后的混合气在通过气水分离罐4后能够将反应产生的水分和混合气分离，所述气水分离罐的底部设置能将分离后的水分排出的、且采用电磁阀控制的排水管道。
实施例：图1、2所示，本发明主要包括加氧除氢反应器1、水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4、分子筛5及将其相连的管道管件。由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量的氧气混合，通入反应器1，在钯触媒的催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水；因反应在400℃设计温度的高温下进行，原料气被加热，反应后的混合气需要通过水冷却器2初步冷却后，再通过低温氮气冷却器3冷却至100℃以下，氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；然后通过气水分离罐4将反应产生的水分和混合气分离，在分离罐底部设置排水管道，采用电磁阀控制，当罐中水位达到一定高度时，开启阀门排水；最后通过分子筛5进一步纯化，去除可吸附杂质后，考虑分子筛需要再生周期，采用两台分子筛设备，一台工作一台再生，以满足流程的不间断运行，再生气采用加热氮气，通过调节阀组的调节，实现两台分子筛的切换。
图2中所示，将所有设备安装于一个钢结构框架内，需要落地支撑的氮气冷却器3和气水分离器4决定了框架的面积大小，两个分子筛5布置在分离器侧面，方便管道连接，反应器1和水冷却器2通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。
所述除氢反应器1布置在撬装的柱边靠上方的位置，粗氖氦气与氧气的混合气从上管口接入。所述水冷却器2和低温氮气冷却器3布置在反应器的一侧，水冷却器布置在氮气冷却器上方。所述气水分离器4布置在反应器1下方，两台分子筛布置在气水分离器侧面，管道在设备之间的空间中布置，整个撬装装置达到紧凑化效果。
本发明通过完善合理的流程设计及设备选用，达到粗氖氦气除氢的效果；通过设备的合理布置、管线的合理走向，将整个除氢过程在一个撬装装置上完成。该装置技术的应用，可以有效除去粗氖氦气中的氢气，并为下游进一步除氮提供合适的原料气。相对其他非撬装的装置而言，占地空间和投资成本也将大幅减少。
本发明应普遍应用到粗氖氦气提纯的过程中，通过本发明可有效除去混合气中的氢气，并将反应后的混合气体温度降低、除去多余的水分，给后续的除氮和氖氦分离工序提供原料气。
Claims (3)
1.一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一通入由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气的混合加氧除氢反应器（1），其特征在于：所述的混合加氧除氢反应器（1）为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器（2）、低温氮气冷却器（3）、气水分离器（4）和分子筛组件（5），并在所述分子筛组件（5）后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器（1）、水冷却器（2）、低温氮气冷却器（3）、气水分离器（4）和分子筛组件（5）被安装在一个撬装装置的钢结构框架（6）内。
2.根据权利要求1所述的粗氖氦精制除氢系统，其特征在于：所述的氮气冷却器（3）和气水分离器（4）落地支撑安装在撬装装置的框架（6）内，由两个分子筛组成的分子筛组件（5）被布置在气水分离器（4）侧面，方便管道连接，所述混合加氧除氢反应器（1）和水冷却器（2）通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。
3.根据权利要求1或2所述的粗氖氦精制除氢系统，其特征在于：所述的低温氮气冷却器（3）为能够将通过水冷却器（2）初步冷却后混合气冷却至100℃以下，氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；冷却后的混合气在通过气水分离罐（4）后能够将反应产生的水分和混合气分离，所述气水分离罐的底部设置能将分离后的水分排出的、且采用电磁阀控制的排水管道。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810508279.2A CN108373144A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种粗氖氦精制除氢系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810508279.2A CN108373144A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种粗氖氦精制除氢系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108373144A true CN108373144A (zh) | 2018-08-07 |
Family
ID=63033619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810508279.2A Pending CN108373144A (zh) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | 一种粗氖氦精制除氢系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108373144A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112250050A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-22 | 深圳市博纯半导体材料有限公司 | 一种氙气生产制备装置及方法 |
| CN113740467A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 杭州柯林电气股份有限公司 | 一种安全提高热导灵敏度的色谱检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202216490U (zh) * | 2011-09-19 | 2012-05-09 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯液氖提取装置 |
| DE102011050247A1 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Reicat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Argon aus einem Gasgemisch |
| CN206514616U (zh) * | 2016-12-29 | 2017-09-22 | 四川空分设备(集团)有限责任公司 | 一种含氢原料气的氖氦提取系统 |
| CN208762146U (zh) * | 2018-05-24 | 2019-04-19 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 粗氖氦精制除氢系统 |
-
2018
- 2018-05-24 CN CN201810508279.2A patent/CN108373144A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011050247A1 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Reicat Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Argon aus einem Gasgemisch |
| CN202216490U (zh) * | 2011-09-19 | 2012-05-09 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | 一种高纯液氖提取装置 |
| CN206514616U (zh) * | 2016-12-29 | 2017-09-22 | 四川空分设备(集团)有限责任公司 | 一种含氢原料气的氖氦提取系统 |
| CN208762146U (zh) * | 2018-05-24 | 2019-04-19 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 粗氖氦精制除氢系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈冠荣等, 化学工业出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112250050A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-22 | 深圳市博纯半导体材料有限公司 | 一种氙气生产制备装置及方法 |
| CN113740467A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-03 | 杭州柯林电气股份有限公司 | 一种安全提高热导灵敏度的色谱检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106642989B (zh) | 一种用于分离混合气的深冷分离系统 | |
| CN113277471B (zh) | 一种多晶硅生产中还原尾气的回收方法及装置 | |
| CN101723338B (zh) | 一种从液氧中提取氪氙的方法 | |
| CN108373144A (zh) | 一种粗氖氦精制除氢系统 | |
| CN111232986A (zh) | 多晶硅还原生产中的尾气回收方法及回收系统 | |
| CN208762146U (zh) | 粗氖氦精制除氢系统 | |
| CN201240837Y (zh) | 碳吸附净化氢气装置 | |
| CN110639328A (zh) | 一种在尾气回收氢气处理过程中除去痕量碳杂质的方法 | |
| CN208471537U (zh) | 一种回收粗氩气再提纯装置 | |
| CN115006861B (zh) | 分离多晶硅还原尾气吸收富液和冷凝液的系统及工艺 | |
| CN203598659U (zh) | 处理多晶硅还原尾气的系统 | |
| CN108557787A (zh) | 一种回收粗氩气再提纯方法 | |
| CN213160088U (zh) | 立式吸附器及气体纯化吸附系统 | |
| CN210030042U (zh) | 一种脱碳气提氢系统 | |
| CN212299665U (zh) | 一种回收单晶硅生产中氩气尾气的装置 | |
| CN112439398B (zh) | 一种气体吸附柱再生的方法、装置及尾气回收系统 | |
| CN206008100U (zh) | 一种丙酮脱水干燥装置 | |
| CN1872392A (zh) | 一种低温甲醇净化羰基气体的方法 | |
| CN107473223A (zh) | 一种采用氮循环的co深冷分离系统及其方法 | |
| CN114292165A (zh) | 一种隔壁塔式异丙醇溶液吸附精馏分离与净化方法 | |
| CN207671691U (zh) | 制备一氧化碳的装置 | |
| CN101659420B (zh) | 一种氨合成新鲜气的干燥净化方法和装置 | |
| CN102134080A (zh) | 采用静态混合升压器提纯三氯氢硅热泵节能分离装置和方法 | |
| CN215711775U (zh) | 一种多晶硅生产中还原尾气的回收装置 | |
| CN106139643A (zh) | 一种丙酮脱水干燥装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 280 Xingye Road, Leidian Town, Deqing County, Huzhou City, Zhejiang Province, 313219 Applicant after: Yingde Gas Engineering (Zhejiang) Co.,Ltd. Address before: 313219 Jingyi Road, Deqing Linhang Industrial Zone, LEIDIAN Town, Deqing County, Huzhou City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG ZHIHAI CHEMICAL EQUIPMENT ENGINEERING Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180807 |