CN115353073A - 一种提纯氢气的方法 - Google Patents
一种提纯氢气的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115353073A CN115353073A CN202210844884.3A CN202210844884A CN115353073A CN 115353073 A CN115353073 A CN 115353073A CN 202210844884 A CN202210844884 A CN 202210844884A CN 115353073 A CN115353073 A CN 115353073A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- adsorbent
- molecular sieve
- separation
- hydrogen
- pressure
- 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
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种提纯氢气的方法，属于氢气提纯技术领域，包括如下步骤：第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，得到提纯氢气；对提纯过程中的分离吸附剂进行处理，提高提纯效率，具体为对分离吸附剂中的分子筛吸附剂进行改性，提高空孔道增加内部容纳体积，减少烃类物质进入分子筛层间，提高分子筛的使用寿命，提高吸附剂的使用寿命，减少能耗，对于提高氢气的利用率，对于能源储备和环境污染的双重压力具有缓解作用。
Description
技术领域
本发明属于氢气提纯技术领域，具体地，涉及一种提纯氢气的方法。
背景技术
氢气由于具有高热值、无污染等特点，被认为是未来的理想能源。常使用水电解制氢和化石燃料制氢的方法进行制氢，但存在能耗高、环境污染严重等问题。
根据现有的资源状况和特点，采用PSA分离气体工艺技术从气体中提纯氢气的原理是利用吸附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对所吸附气体的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在高压下吸附原料中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。整个操作过程均在环境温度下进行。本发明中通过对含氢气体进行提纯处理，提高氢气的利用率，缓解能源储备和环境污染的双重压力。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种提纯氢气的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种提纯氢气的方法，包括如下步骤：
第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；一级分离除去混合气体中主要的烃类和硫化氢；
第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，得到提纯氢气。
进一步地，分离吸附剂中依次分层填装沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂。
进一步地，所述分子筛吸附剂通过如下步骤制备：
步骤一、将制氢分子筛5A和去离子水混合，搅拌分散，加入盐酸调节pH值为1-2，搅拌2h，搅拌结束后经过过滤，至洗涤液呈中性、干燥，干燥结束后，与去离子水混合制备成悬浮液；
步骤二、将悬浮液和氧化石墨烯混合，经过超声分散后，继续搅拌1h，搅拌结束后，经过过滤、干燥，得到预处理分子筛；经过步骤一中的处理后，制氢分子筛5A的表面引入了较多的羟基，然后与氧化石墨烯搅拌分散后，将氧化石墨烯吸附在分子筛表面，得到预处理分子筛；
步骤三、将九水合硝酸铝和去离子水混合，升温至80℃，然后加入氨水调节pH值为7-8，加入预处理分子筛，滴加氨水，调节pH值为9-10，保持温度不变，继续搅拌2-3h，反应结束后，经过过滤、水洗、干燥、600-750℃条件下煅烧5h，球磨后得到分子筛吸附剂。
在工艺中随着流量以及组分的变化，容易导致烃类物质进入分子筛的层间，吸附在分子筛的微孔表面，容易发生润湿凝结、分子筛解吸困难，容易造成分子筛中毒，为缓解上述情况，本发明中通过对分子筛进行处理，在其表面引入较多的羟基，对氧化石墨烯进行吸附，然后通过在表面沉积氧化铝，形成复杂交联的保护层，提高空孔道增加内部容纳体积，减少烃类物质进入分子筛层间，提高分子筛的使用寿命。
进一步地，变压吸附过程包括吸附、一均压降、二均压降、顺放、三均压降、逆向放压、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压以及终充。
进一步地，用纯氢气在压力为-(0.08±0.01)MPa条件下，冲洗分离吸附剂以清除尚残留于分离吸附剂中的杂质，实现分离吸附剂的再生。
进一步地，沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂的质量比为2：2：1。
进一步地，悬浮液的质量分数为0.05-0.1g/mL。
进一步地，悬浮液和氧化石墨烯的用量比为10mL：50mg。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种提纯氢气的方法，对提纯过程中的分离吸附剂进行处理，具体为对分离吸附剂中的分子筛吸附剂进行改性，在分子筛表面引入较多的羟基，对氧化石墨烯进行吸附，然后通过在表面沉积氧化铝，形成复杂交联的保护层，提高空孔道增加内部容纳体积，减少烃类物质进入分子筛层间，提高分子筛的使用寿命，提高吸附剂的使用寿命，减少能耗，对于提高氢气的利用率，对于能源储备和环境污染的双重压力具有缓解作用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备分子筛吸附剂：
步骤一、将制氢分子筛5A和去离子水混合，搅拌分散，加入盐酸调节pH值为1，搅拌2h，搅拌结束后经过过滤，至洗涤液呈中性、干燥，干燥结束后，与去离子水混合制备成质量分数为0.05g/mL的悬浮液；
步骤二、将50mg悬浮液和10mL氧化石墨烯混合，经过超声分散后，继续搅拌1h，搅拌结束后，经过过滤、干燥，得到预处理分子筛；
步骤三、将1g九水合硝酸铝和10mL去离子水混合，升温至80℃，然后加入氨水调节pH值为7，加入0.5g预处理分子筛，滴加氨水，调节pH值为9，保持温度不变，继续搅拌2h，反应结束后，经过过滤、水洗、干燥、600℃条件下煅烧5h，球磨后得到分子筛吸附剂。
实施例2
制备分子筛吸附剂：
步骤一、将制氢分子筛5A和去离子水混合，搅拌分散，加入盐酸调节pH值为2，搅拌2h，搅拌结束后经过过滤，至洗涤液呈中性、干燥，干燥结束后，与去离子水混合制备成质量分数为0.1g/mL的悬浮液；
步骤二、将50mg悬浮液和10mL氧化石墨烯混合，经过超声分散后，继续搅拌1h，搅拌结束后，经过过滤、干燥，得到预处理分子筛；
步骤三、将1g九水合硝酸铝和10mL去离子水混合，升温至80℃，然后加入氨水调节pH值为8，加入0.5g预处理分子筛，滴加氨水，调节pH值为10，保持温度不变，继续搅拌3h，反应结束后，经过过滤、水洗、干燥、750℃条件下煅烧5h，球磨后得到分子筛吸附剂。
实施例3
一种提纯氢气的方法，包括如下步骤：
第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；
第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，变压吸附过程包括吸附、一均压降、二均压降、顺放、三均压降、逆向放压、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压以及终充得到提纯氢气，氢气纯度为99.99％，氢气回收率90％。
第三步、用纯氢气在压力为-(0.08±0.01)MPa条件下，冲洗分离吸附剂以清除尚残留于分离吸附剂中的杂质，实现分离吸附剂的再生，相同条件下再生次数为30次。
其中，混合气体中氢气含量为30-40％；混合气体为焦炉煤气，其中包括甲烷、C2-C4饱和烃类、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢。分离吸附剂中依次分层填装沸石吸附剂、活性炭吸附剂和实施例1制备的分子筛吸附剂。沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂的质量比为2：2：1。
实施例4
一种提纯氢气的方法，包括如下步骤：
第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；
第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，变压吸附过程包括吸附、一均压降、二均压降、顺放、三均压降、逆向放压、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压以及终充得到提纯氢气，氢气纯度为99.99％，氢气回收率89％。
第三步、用纯氢气在压力为-(0.08±0.01)MPa条件下，冲洗分离吸附剂以清除尚残留于分离吸附剂中的杂质，实现分离吸附剂的再生，相同条件下再生次数为30次。
其中，混合气体中氢气含量为30-40％；混合气体为焦炉煤气，其中包括甲烷、C2-C4饱和烃类、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢。分离吸附剂中依次分层填装沸石吸附剂、活性炭吸附剂和实施例2制备的分子筛吸附剂。沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂的质量比为2：2：1。
对比例1
一种提纯氢气的方法，包括如下步骤：
第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；
第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，变压吸附过程包括吸附、一均压降、二均压降、顺放、三均压降、逆向放压、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压以及终充得到提纯氢气，氢气纯度为99.99％，氢气回收率85％。
第三步、用纯氢气在压力为-(0.08±0.01)MPa条件下，冲洗分离吸附剂以清除尚残留于分离吸附剂中的杂质，实现分离吸附剂的再生，相同条件下再生次数为15次。
其中，混合气体中氢气含量为30-40％；混合气体为焦炉煤气，其中包括甲烷、C2-C4饱和烃类、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢。分离吸附剂中依次分层填装沸石吸附剂、活性炭吸附剂和制氢分子筛5A。沸石吸附剂、活性炭吸附剂和制氢分子筛5A的质量比为2：2：1。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种提纯氢气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将混合气体经过分离吸附剂，进行一级分离；
第二步、在温度为40℃条件下，将经过一级分离的气体先进行压缩增压使得压力由0.5MPa升高至2.5MPa，经过分离吸附剂进行变压吸附，得到提纯氢气；
所述分离吸附剂中包括分子筛吸附剂；所述分子筛吸附剂通过如下步骤制备：
步骤一、将制氢分子筛5A和去离子水混合，搅拌分散，加入盐酸调节pH值为1-2，搅拌2h，经过过滤，洗涤、干燥，与去离子水混合制备成悬浮液；
步骤二、将悬浮液和氧化石墨烯混合，经过超声分散后，继续搅拌1h，得到预处理分子筛；
步骤三、将九水合硝酸铝和去离子水混合，升温至80℃，然后加入氨水调节pH值为7-8，加入预处理分子筛，滴加氨水，调节pH值为9-10，保持温度不变，继续搅拌2-3h，经过过滤、水洗、干燥、煅烧、球磨后得到分子筛吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，所述分离吸附剂中依次分层填装沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂。
3.根据权利要求1所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，变压吸附过程包括吸附、一均压降、二均压降、顺放、三均压降、逆向放压、冲洗、三均升压、二均升压、一均升压以及终充。
4.根据权利要求1所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，用纯氢气在压力为-(0.08±0.01)MPa条件下，冲洗分离吸附剂以清除尚残留于分离吸附剂中的杂质，实现分离吸附剂的再生。
5.根据权利要求1所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，所述悬浮液的质量分数为0.05-0.1g/mL。
6.根据权利要求1所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，所述悬浮液和氧化石墨烯的用量比为10mL：50mg。
7.根据权利要求2所述的一种提纯氢气的方法，其特征在于，沸石吸附剂、活性炭吸附剂和分子筛吸附剂的质量比为2：2：1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210844884.3A CN115353073A (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种提纯氢气的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210844884.3A CN115353073A (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种提纯氢气的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115353073A true CN115353073A (zh) | 2022-11-18 |
Family
ID=84032735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210844884.3A Pending CN115353073A (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种提纯氢气的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115353073A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB824825A (en) * | 1956-12-26 | 1959-12-02 | Bataafsche Petroleum | A process for preparing a molecular sieve composite |
| JPH119934A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-01-19 | Nippon Steel Corp | 圧力スイング吸着法による水素製造方法 |
| CN106362691A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 扬州大学 | 一种氧化石墨烯/分子筛复合吸附材料的制备方法 |
| CN107512702A (zh) * | 2017-09-07 | 2017-12-26 | 成都巨涛油气工程有限公司 | 焦炉煤气制氢工艺 |
| CN108117047A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 新疆宣力环保能源有限公司 | 荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术 |
| CN108609582A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-10-02 | 四川省达科特化工科技有限公司 | 一种荒煤气制氢工艺 |
| US20220168688A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Separation and Recovery System and Method of Hydrogen from Coke Oven Gas (COG) in Steel Industry |
-
2022
- 2022-07-18 CN CN202210844884.3A patent/CN115353073A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB824825A (en) * | 1956-12-26 | 1959-12-02 | Bataafsche Petroleum | A process for preparing a molecular sieve composite |
| JPH119934A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-01-19 | Nippon Steel Corp | 圧力スイング吸着法による水素製造方法 |
| CN106362691A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 扬州大学 | 一种氧化石墨烯/分子筛复合吸附材料的制备方法 |
| CN107512702A (zh) * | 2017-09-07 | 2017-12-26 | 成都巨涛油气工程有限公司 | 焦炉煤气制氢工艺 |
| CN108117047A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-05 | 新疆宣力环保能源有限公司 | 荒煤气制氢的低压耐硫变换和专有吸附剂排惰技术 |
| CN108609582A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-10-02 | 四川省达科特化工科技有限公司 | 一种荒煤气制氢工艺 |
| US20220168688A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Separation and Recovery System and Method of Hydrogen from Coke Oven Gas (COG) in Steel Industry |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI521056B (zh) | Methane recovery method and methane recovery unit | |
| CN108179046A (zh) | 一种焦炉煤气制取氢气和lng的方法 | |
| CN105749699A (zh) | 一种全温程变压吸附气体分离提纯与净化的方法 | |
| CN101757830B (zh) | 一种炼厂干气中c2、c3组分及氢气的回收方法 | |
| US20160016866A1 (en) | Methane Gas Concentration Method | |
| CN102391898A (zh) | 变压吸附分离和提纯沼气中二氧化碳的方法 | |
| CN104891439A (zh) | 一种重整气提高氢气回收率的方法 | |
| CN104046391B (zh) | 一种回收氢气、碳二及以上馏分轻烃的方法 | |
| CN105664668A (zh) | 一种全温程变压吸附回收聚烯烃尾气烃类的方法 | |
| CN103466546B (zh) | 一种将双功能吸附剂应用于吸附增强式水蒸气重整和水气变换反应的中温变压吸附方法 | |
| JP3985006B2 (ja) | 高純度水素製造方法 | |
| JP3947752B2 (ja) | 高純度水素製造方法 | |
| CN104043315B (zh) | 一种从高低压炼厂干气中回收氢气、乙烯的方法 | |
| CN104059692B (zh) | 一种组合回收氢气、碳二及以上馏分轻烃的方法 | |
| CN115970438A (zh) | 一种乙苯脱氢尾气生产燃料电池车用氢气的方法及装置 | |
| CN109022033A (zh) | 一种炼厂干气回收分离的组合工艺 | |
| CN115353073A (zh) | 一种提纯氢气的方法 | |
| CN1069687C (zh) | 一种吸附法净化制取高纯合成气的方法 | |
| CN103101882A (zh) | 一种含h2s、co2、ch4和h2的气体的加工方法 | |
| CN115196590A (zh) | 高炉煤气碳捕集联产氢气的工艺 | |
| CN103832975A (zh) | 从含氯和氧的混合气中回收氯气和氧气的方法 | |
| CN1029552C (zh) | 从氨厂变换气中脱除二氧化碳的变压吸附工艺 | |
| CN113430024A (zh) | 一种焦炉气变换、变压吸附制sng和氢气的方法 | |
| CN114604829B (zh) | 一种焦炉煤气提纯氢气的系统及方法 | |
| KR102467471B1 (ko) | 일산화탄소를 포함한 혼합가스로부터 일산화탄소의 선택적 분리 시스템 및 분리 공정 |
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 |