CN115814567A - 变压吸附气体回冲系统以及变压吸附气体回冲方法 - Google Patents

Abstract

一种变压吸附气体回冲系统，包含：变压吸附装置；高分子膜过滤装置，其与该变压吸附装置流体连接；以及气体回冲管道，其与该变压吸附装置及该高分子膜过滤装置流体连接，且用于将经该高分子膜过滤装置过滤后所分离的氮气回冲至该变压吸附装置。一种变压吸附气体回冲方法，包含：(a)通过变压吸附装置将气体过滤；(b)通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体；以及(c)将经步骤(b)所分离的氮气回冲至该变压吸附装置。本发明的变压吸附气体回冲系统及变压吸附气体回冲方法适用于纯化氢气。

Description

变压吸附气体回冲系统以及变压吸附气体回冲方法

技术领域

本发明涉及一种变压吸附气体回冲系统，特别是一种将过滤后所分离的氮气回冲至变压吸附装置的变压吸附气体回冲系统。本发明涉及一种变压吸附气体回冲方法，特别是一种将过滤后所分离的氮气回冲至变压吸附装置的变压吸附气体回冲方法。

背景技术

传统的变压吸附系统中的变压吸附装置的内部会填入分子筛，分子筛的表面会有许多的分子孔隙(pores)，当压力上升时，气体分子会被强迫进入分子孔隙内，然而，分子较小的气体则不会被影响，可以自由穿梭在分子空隙间。压力下降后，分子较大的气体仍会停留在分子孔隙中，这时候传统上有三个方法可以将其排出：

1.使用部分经过变压吸附系统纯化后的气体进行吹洗，将分子较大的气体从孔隙中扫出。

2.于前端抽真空，将残留在分子孔隙中分子较大的气体吸出。

3.加热使气体因吸收能量产生震动而自行脱出分子孔隙，这种方法通常需要搭配干净气体吹洗。

这三种方法除了需要耗能加热以外，还需要消耗部分经过变压吸附系统纯化后的气体去吹扫，会使得回收效率下降。如图1所示，现有技术中提出了一种变压吸附系统10，包含：变压吸附装置11；气体回冲管道13，其与该变压吸附装置11流体连接，且用于将经该变压吸附装置11处理后的气体部分回冲至该变压吸附装置11；以及高分子膜过滤装置12，其与该变压吸附装置11流体连接(图1中所示的流量单位SLPM是每分钟标准升(standardliter per minute))。其中，该高分子膜过滤装置12适用于过滤经该变压吸附装置12处理的气体，以分离该气体中的氢气及氮气，借此回收该气体中的氢气。然而，此一系统使用经过变压吸附后的干净气体进行吹洗，此方法虽然可以使变压吸附装置11中的分子筛脱附，但却有大幅降低氢气回收效率的缺点。

如上所述，传统的变压吸附系统具有大幅降低氢气回收效率的缺点，因此，有必要提供一种新颖的系统及方法，以提升氢气回收效率。

发明内容

有鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种变压吸附气体回冲系统以及变压吸附气体回冲方法，以提升氢气回收效率。

为达成上述目的所采取的主要技术手段是令前述的变压吸附气体回冲系统，包含：

变压吸附装置；

高分子膜过滤装置，其与该变压吸附装置流体连接；以及

气体回冲管道，其与该变压吸附装置及该高分子膜过滤装置流体连接，且用于将经该高分子膜过滤装置过滤后所分离的氮气回冲至该变压吸附装置。

为达成上述目的所采取的又一主要技术手段是令前述的变压吸附气体回冲方法，包含：

(a)通过变压吸附装置将气体过滤，以去除该气体中的杂质；

(b)通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体，以分离该气体中的氢气及氮气；以及

(c)将经步骤(b)所分离的氮气回冲至该变压吸附装置，以吹洗该变压吸附装置中的分子筛。

相较于传统的变压吸附系统及方法，本发明的变压吸附气体回冲系统以及变压吸附气体回冲方法，具有较佳的氢气回收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统的变压吸附系统的示意图。

图2是实施例1的变压吸附气体回冲系统的示意图。

图3是实施例2的变压吸附气体回冲系统的示意图。

图4是实施例3的氢纯化方法的流程图。

附图标记

10变压吸附系统

11变压吸附装置

12高分子膜过滤装置

13气体回冲管道

20变压吸附气体回冲系统

21变压吸附装置

22高分子膜过滤装置

23气体回冲管道

30变压吸附气体回冲系统

31变压吸附装置

32高分子膜过滤装置

33气体回冲管道

34净化装置

S101步骤

S102步骤

S103步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

本文中所述的“流体连接”包含直接“流体连接”与间接“流体连接”，举例来说，A装置与B装置“流体连接”可包含：A装置与B装置直接“流体连接”；以及A装置与B装置之间通过C装置间接“流体连接”等态样。

实施例1

如图2所示，实施例1的变压吸附气体回冲系统20，包含：变压吸附装置21；高分子膜过滤装置22，其与该变压吸附装置21流体连接；以及气体回冲管道23，其与该变压吸附装置21及该高分子膜过滤装置22流体连接，且用于将经该高分子膜过滤装置22过滤后所分离的氮气回冲至该变压吸附装置21。其中，图2中所示的流量单位SLPM是每分钟标准升(standard liter per minute)，应了解，图2中所示的流量仅为示例，本发明并不限于此，本发明所属技术领域的普通技术人员可依实际需求调整为适当的流量。

其中，该变压吸附装置21适用于将气体过滤，以大量吸附该气体中的杂质。

其中，该高分子膜过滤装置22适用于过滤经该变压吸附装置21处理的气体，以分离该气体中的氢气及氮气，借此回收该气体中的氢气。

其中，该气体回冲管道23适用于使用经该高分子膜过滤装置22过滤后所分离的氮气吹洗该变压吸附装置21中的分子筛。

对照图1，实施例1的变压吸附气体回冲系统20是使用经该高分子膜过滤装置22过滤后所分离的氮气吹洗该变压吸附装置21中的分子筛，使其相较于图1所示的变压吸附系统10至少具有下列2项优异的技术效果：

1.吹洗的气体的流量可从原本的80SLPM提高至120SLPM，可以减少吹洗的时间，增加吸附的频率。

2.因为吹洗的气体从原本的混合气体变成经该高分子膜过滤装置22过滤后所分离的氮气，可以减少氢气的浪费，将氢气的回收效率从原本的42％提高至70％。

实施例2

如图3所示，实施例2的变压吸附气体回冲系统30，包含：变压吸附装置31；高分子膜过滤装置32，其与该变压吸附装置31流体连接；以及气体回冲管道33，其与该变压吸附装置31及该高分子膜过滤装置32流体连接，且用于将经该高分子膜过滤装置32过滤后所分离的氮气回冲至该变压吸附装置31。

实施例2的变压吸附装置31、高分子膜过滤装置32以及气体回冲管道33与实施例1相同，于此不再赘述。

相较于实施例1，实施例2的变压吸附气体回冲系统30，进一步包含：净化装置34，其与该变压吸附装置31及该高分子膜过滤装置32流体连接，且用于进一步去除经该变压吸附装置31处理的气体中的水气及杂质。净化装置34的设置可避免经该变压吸附装置31处理的气体中的水气及杂质毒化高分子膜过滤装置32中的高分子膜，以提升变压吸附气体回冲系统30的稳定性。举例来说，净化装置34中可包含用于吸附水气的干燥剂以及用于吸附杂质的活性碳，但本发明并不限于此。

实施例3

如图4所示，实施例3的变压吸附气体回冲方法，包含：(a)通过变压吸附装置将气体过滤，以去除该气体中的杂质S101；(b)通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体，以分离该气体中的氢气及氮气S102；以及(c)将经步骤(b)所分离的氮气回冲至该变压吸附装置，以吹洗该变压吸附装置中的分子筛S103。

其中，步骤(a)可通过如实施例1及实施例2所述的变压吸附装置将气体过滤。

其中，步骤(b)可通过如实施例1及实施例2所述的高分子膜过滤装置过滤经步骤(a)处理的气体。

其中，步骤(c)可通过如实施例1及实施例2所述的气体回冲管道将经步骤(b)所分离的氮气回冲至该变压吸附装置。

于实施方式中，实施例3的变压吸附气体回冲方法，可进一步包含：(b-0)于通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体之前，先进一步通过净化装置将经步骤(a)处理的气体净化，以进一步去除经该变压吸附装置处理的气体中的水气及杂质，借此可避免经该变压吸附装置处理的气体中的水气及杂质毒化高分子膜，以提升变压吸附气体回冲方法的稳定性。

本发明的变压吸附气体回冲系统及变压吸附气体回冲方法的目的是去除气体中的氨和水等杂质，同时也去除氮，以及回收氢气。由于变压吸附装置需要吹洗再生，而仅使用变压吸附装置去除氨、水及氮气等三种气体会导致氢气大量损失。因此，本发明的变压吸附气体回冲系统及变压吸附气体回冲方法先使用变压吸附装置去除氨及水等两种气体，再使用聚合物膜去除氮气，随后，使用经高分子膜过滤后所分离的氮气吹洗该变压吸附装置中的分子筛。本发明的变压吸附气体回冲系统及变压吸附气体回冲方法通过上述技术手段可将氢气回收率从42％提升至70％。

上述实施例仅例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所载。

Claims (4)

1.一种变压吸附气体回冲系统，其特征在于，包含：

变压吸附装置；

高分子膜过滤装置，其与该变压吸附装置流体连接；以及

气体回冲管道，其与该变压吸附装置及该高分子膜过滤装置流体连接，且用于将经该高分子膜过滤装置过滤后所分离的氮气回冲至该变压吸附装置。

2.根据权利要求1所述的变压吸附气体回冲系统，其特征在于，进一步包含：

净化装置，其与该变压吸附装置及该高分子膜过滤装置流体连接，且用于进一步去除经该变压吸附装置处理的气体中的水气及杂质。

3.一种变压吸附气体回冲方法，其特征在于，包含：

(a)通过变压吸附装置将气体过滤，以去除该气体中的杂质；

(b)通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体，以分离该气体中的氢气及氮气；以及

(c)将经步骤(b)所分离的氮气回冲至该变压吸附装置，以吹洗该变压吸附装置中的分子筛。

4.根据权利要求3所述的变压吸附气体回冲方法，其特征在于，进一步包含：

(b-0)于通过高分子膜过滤经步骤(a)处理的气体之前，先进一步通过净化装置将经步骤(a)处理的气体净化，以进一步去除经该变压吸附装置处理的气体中的水气及杂质。

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