CN205613249U - 一种用于混合气体分离h2的变压吸附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，包括五个吸附塔，吸附塔中设有固定吸附床，固定吸附床中填充若干种吸附剂，吸附塔均设有气体入口和气体出口，气体入口均设有连通原料气的第一管道和排放杂质气的第二管道，气体出口设有连通产品气储罐的第三管道和连接其余吸附塔气体出口的第四管道、第五管道、第六管道，第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道上均设有控制调节阀和气体缓冲罐。本实用新型的变压吸附装置，能够进行煤制净化后气和甲醇制混合气体中的H₂分离，支持较大温度范围原料气的自由切换，且工艺的可调性高，能够根据实际生产需要进行调节。

Description

一种用于混合气体分离H2的变压吸附装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离装置，具体来说，涉及一种用于混合气体分离H2的变压吸附装置。

背景技术

随着近些年来的全球变暖等环境问题备受关注，一些清洁能源如氢气、氢燃料电池等等开始被使用，H₂的分离技术也得到行业内人士的高度重视。变压吸附技术（PSA）是一种常用的气体分离技术，它利用了不同吸附剂对不同的物质有着不同的吸附容量(吸附能力)，和相同吸附剂对同一种物质随着压力的升高吸附容量增大，压减小吸附量减少的特性。当气体混合物在一定压力下进入填充了多种吸附剂的吸附床后，由于吸附剂对混合气中各组分如H₂、CO、CH₄、CO₂等的吸附容量具有差异，这些气体在吸附床的不同位置形成吸附富集区。另外还有多种实现CO₂/H₂分离的工艺路线，如常温或低温湿法和膜分离法，以上技术已在能源、化工行业中得以广泛应用。但这些传统工艺流程复杂，设备投资和电耗大，使维护和操作费用增加，且高温混合气体也难以在线脱除。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，以克服现有技术存在的上述不足。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，包括五个吸附塔和控制系统，所述吸附塔中设有固定吸附床，所述固定吸附床中填充若干种吸附剂，所述吸附塔均设有气体入口和气体出口，所述气体入口均设有连通原料气的第一管道和排放杂质气的第二管道，所述气体出口设有连通产品气储罐的第三管道和连接其余吸附塔气体出口的第四管道、第五管道、第六管道，所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道上均设有控制调节阀和气体缓冲罐。

进一步的，所述控制系统包括两台独立的操作站，所述操作站设有控制中心，所述控制中心设有工艺参数运算模块，且所述控制中心均连接并控制所述控制调节阀。

进一步的，所述固定吸附床垂直设置于所述吸附塔中。

进一步的，所述若干种吸附剂沿所述固定吸附床的入口端至出口端均匀依次分布。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的变压吸附装置，能够进行煤制净化后气和甲醇制混合气体中的H₂分离，支持较大温度范围原料气的自由切换，且工艺的可调性高，能够根据实际生产需要进行调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的用于混合气体分离H₂的变压吸附装置的结构示意图。

图中：

1、吸附塔；2、气体入口；3、气体出口；4、第一管道；5、第二管道；6、产品气储罐；7、第三管道；8、第四管道；9、第五管道；10、第六管道；11、控制调节阀；12、气体缓冲罐。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，包括五个吸附塔1和控制系统，所述吸附塔1中设有固定吸附床，所述固定吸附床中填充若干种吸附剂，所述吸附塔1均设有气体入口2和气体出口3，所述气体入口均设有连通原料气的第一管道4和排放杂质气的第二管道5，所述气体出口3设有连通产品气储罐6的第三管道7和连接其余吸附塔1气体出口3的第四管道8、第五管道9、第六管道10，所述第一管道4、第二管道5、第三管道7、第四管道8、第五管道9、第六管道10上均设有控制调节阀11和气体缓冲罐12。

在本实用新型所述的实施例中，所述控制系统包括两台独立的操作站，所述操作站设有控制中心，所述控制中心设有工艺参数运算模块，且所述控制中心均连接并控制所述控制调节阀11。

在本实用新型所述的实施例中，所述固定吸附床垂直设置于所述吸附塔1中。

在本实用新型所述的实施例中，所述若干种吸附剂沿所述固定吸附床的入口端至出口端均匀依次分布。

在实际生产操作中，使用本实施例所述的气体分离装置包括如下步骤：

a.吸附

原料气经由第一管道4自气体入口2进入某一吸附塔1底部，原料气中的杂质组分被多种吸附剂选择性吸附，未被吸附的H₂作为产品气经由第三管道7输往产品气储罐6，通过该步骤即得到了合格的产品气，在此步骤中，原料气的温度范围可为室温至550℃。

b．解吸

b1均压降

吸附塔1完成吸附过程后，塔内的吸附剂含有大量的杂质组分，利用吸附剂在高压、低温下吸附容量大，低压、高温吸附容量小的特点，通过第四管道8连接另一处于吸附准备阶段，塔内气压较低的吸附塔1，实现两塔之间的均压，降低该吸附塔1的操作压力使被吸附剂吸附的杂质气体得到部分解吸。

b2顺放

完成一次均压降后，通过第五管道9连接另一处于吸附阶段的吸附塔1，该处于吸附阶段的吸附塔1顺着吸附的方向放出一部分含H₂量较高的产品气进入该处于顺放阶段的吸附塔1，同时通过第六管道10连接另一处于冲洗步骤的吸附塔1，将处于顺放阶段的吸附塔1里放出的顺放气作为处于冲洗步骤的吸附塔1的气源，降低处于冲洗步骤的吸附塔1内的杂质分压，使处于冲洗步骤的吸附塔1得到再生，处于顺放阶段的吸附塔1自身的压力也有所降低，杂质得到部分解吸。

b3逆放

完成均压后，吸附塔1一般都存在一定的压力。此时吸附塔1被解吸出来的杂质组分充满，该部分杂质逆着吸附的方向通过第二管道5放出吸附塔1，逆放过程使吸附塔1压力接近常压。

b4冲洗

逆放过程完成后，为进一步降低杂质组分分压，采用顺放气冲洗吸附剂的方式，使吸附塔1内杂质分压降低，吸附剂再生至规定的要求。

c.吸附准备

吸附准备过程主要是将吸附塔1压力回复至系统压力，其回复过程一般分为

c1均压升

通过与完成吸附过程的吸附塔1之间通过第四管道8实现两两压力平均的方式，使完成再生的吸附塔1的压力得到提高。均压过程既是一个升压过程，同时也是一个回收其他吸附塔1内死空间有效组分的过程。

c2 终充

通过均压升只能是吸附塔1压力得到一定升高，其与整个系统的压力还存在一定差值，该部分差值最终通过第五管道9连接产品气进行充压，将吸附塔1压力升至系统压力。

每个吸附塔1在一个循环周期中需要经历吸附、3次均压降-顺放-逆放-冲洗循环、3次均压升、终冲步骤，各吸附塔1在其循环过程中均通过控制中心控制各管路的连通或关闭。

每个吸附塔1在一个循环周期中需要经历吸附、3次均压降、顺放、逆放、冲洗、3次均压升、终冲步骤，各吸附塔1在其循环过程中均通过控制中心控制各管路的连通或关闭。

综上所述，本实用新型所述的变压吸附装置，能够进行煤制净化后气和甲醇制混合气体中的H₂分离，支持较大温度范围原料气吸附分离，工艺的可调性高，能够根据实际生产需要进行调节，并且可满足不同温度原料气的自由切换，能够充分利用控制系统实现设备的动态控制，可对H₂的回收和纯度进行调节。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，包括五个吸附塔和控制系统，其特征在于，所述吸附塔中均设有固定吸附床，所述固定吸附床中填充有若干种吸附剂，所述吸附塔均设有气体入口和气体出口，所述气体入口均设有连通原料气的第一管道和排放杂质气的第二管道，所述气体出口设有连通产品气储罐的第三管道和连接其余吸附塔气体出口的第四管道、第五管道和第六管道，所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道上均设有控制调节阀和气体缓冲罐。

2. 根据权利要求1所述的用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，其特征在于，所述控制系统包括两台独立的操作站，所述操作站均设有控制中心。

3. 根据权利要求2所述的用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，其特征在于，所述控制中心设有工艺参数运算模块，且所述控制中心均连接所述控制调节阀。

4. 根据权利要求1所述的用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，其特征在于，所述固定吸附床垂直设置于所述吸附塔中。

5. 根据权利要求1所述的用于混合气体分离H₂的变压吸附装置，其特征在于，所述若干种吸附剂沿所述固定吸附床的入口端至出口端均匀依次分布。