CN211677037U

CN211677037U - 氮氢混合气分离提取装置

Info

Publication number: CN211677037U
Application number: CN201922246301.3U
Authority: CN
Inventors: 杨定堂
Original assignee: Suzhou Nate Cloud Purification Equipment Co ltd
Current assignee: Suzhou Nate Cloud Purification Equipment Co ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2029-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种氮氢混合气分离提取装置，包括吸附塔、氮氢气压缩压机、缓冲罐、进气总管以及出气总管，所述的吸附塔包括并排设置连接的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔和第六吸附塔，所述的进气总管和出气总管上均设置有旁路，所述的进气总管和出气总管分别通过旁路与吸附塔的进气端和出气端相连接，所述的氮氢气压缩压机和缓冲罐通过进气管路连通设置在进气总管的前端。通过上述方式，本实用新型采用六塔变压吸附分离方法提取纯氢气，经过3次升压和3次降压及二次再生转换，极大提高了原料混合气体的利用率，并且取得的氢气纯度达到99.999%以上，用来满足用户对高纯氢气的需求。

Description

氮氢混合气分离提取装置

技术领域

本实用新型涉气体回收的技术领域，尤其涉及一种氮氢混合气分离提取装置。

背景技术

工业生产制造技术的快速发展，生产中对纯氢气的需求日益增多，对氢气的纯度要求也越来越高；由于生产工艺及成本的原因，市场上的普氢（即氢氮混合气）目前应用比较广泛，需求高纯氢气的用户也越来越多。

通常采用吸附塔来变压吸附技术分离提取高纯氢气，现在技术中一般使用的是4塔和5塔分离提取工艺。但是，由于升压降压工序间的压力梯阶跨度大，大压差伴随而来的是吸附床内气体流量变化大，分离出来的气体纯度有细微变化，影响产出的纯氢气品质。同时，4塔工艺吸附塔在工作均压后剩余的混合气经再生时序后排放；5塔工艺在工作后，经过一均压、二均压后，混合气经过再生时序后排放，它们对原料混合气体的利用率低，浪费原料气体，并没有达到正真的节能减排。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种氮氢混合气分离提取装置，采用六塔变压吸附分离方法提取纯氢气，经过3次升压和3次降压及二次再生转换，极大提高了原料混合气体的利用率，并且取得的氢气纯度达到99.999%以上，用来满足用户对高纯氢气的需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种氮氢混合气分离提取装置，包括吸附塔、氮氢气压缩压机、缓冲罐、进气总管以及出气总管，所述的吸附塔包括并排设置连接的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔和第六吸附塔，所述的进气总管和出气总管上均设置有旁路，所述的进气总管和出气总管分别通过旁路与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔、第六吸附塔的进气端和出气端相连接，所述的氮氢气压缩压机和缓冲罐通过进气管路连通设置在进气总管的前端。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的吸附塔分别设置在吸附塔安装座的上端。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的进气总管设置在吸附塔的下方，所述的出气总管设置在吸附塔中下部并位于进气总管的上方。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔和第六吸附塔内均装填有分子筛。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的旁路上设置有多个气动阀。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的进气管路上还设置有进气阀和出气阀，所述的进气阀位于氮氢气压缩压机的前方，所述的出气阀位于缓冲罐的后方。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的进气管路通入氮氢混合气体，所述的出气总管输出高纯氢气体。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的氮氢混合气体中氢气含量在40-98%之间。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的高纯氢气体的纯度在99.99%以上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的进气总管的后端还设置有排废气阀。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的氮氢混合气分离提取装置，采用六塔变压吸附分离方法提取纯氢气，经过3次升压和3次降压及二次再生转换，极大提高了原料混合气体的利用率，并且取得的氢气纯度达到99.999%以上，用来满足用户对高纯氢气的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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它的附图，其中：

图1 是本实用新型氮氢混合气分离提取装置的一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1中吸附塔的设置结构示意图；

附图中的标记为：1、第一吸附塔，2、第二吸附塔，3、第三吸附塔，4、第四吸附塔，5、第五吸附塔，6、第六吸附塔，7、氢气压缩压机，8、缓冲罐，9、进气总管，10、出气总管，11、吸附塔安装座，12、旁路，13、进气管路，14、气动阀，15、进气阀，16、出气阀，17、排废气阀。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例包括：

一种氮氢混合气分离提取装置，包括吸附塔、氮氢气压缩压机7、缓冲罐8、进气总管9以及出气总管10，所述的吸附塔分别设置在吸附塔安装座11的上端。本实施例中，所述的进气总管9设置在吸附塔的下方，所述的出气总管10设置在吸附塔中下部并位于进气总管9的上方。

上述中，所述的吸附塔包括并排设置连接的第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6。

所述的进气总管9和出气总管10上均设置有旁路12，所述的进气总管9和出气总管10分别通过旁路12与第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5、第六吸附塔6的进气端和出气端相连接，所述的氮氢气压缩压机7和缓冲罐8通过进气管路13连通设置在进气总管9的前端。

所述的旁路12上设置有多个气动阀14。所述的进气管路9上还设置有进气阀15和出气阀16，所述的进气阀15位于氮氢气压缩压机7的前方，所述的出气阀16位于缓冲罐8的后方。

其中，所述的进气管路9通入氮氢混合气体，所述的出气总管10输出高纯氢气体。所述的氮氢混合气体中氢气含量在40-98%之间；所述的高纯氢气体的纯度在99.99%以上。

所述的进气总管9的后端还设置有排废气阀17，提纯处理结束后不使用时，通过排废气阀17排出多余的氮氢混合气体。

进一步的，所述的第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6内均装填有分子筛（图未视）。

由于氮氢混合气体中氢气含量在40-98%之间，这两种气体分子在分离提纯装置的吸附塔内，在塔内分子筛表面扩散速率有大的差异，氢和氮在分子筛微孔中不同的扩散速度，有不同的吸附力，在平衡条件下，分子筛对氢和氮的吸附量不同，氮通过分子筛微孔的缝隙的扩散速度要比氢快得多。利用分子筛对氮的吸附速度大于对氢的吸附速度这一吸附动力学性质，在远离平衡条件的时间里，氮氢混合气体从吸附塔的下部进入吸附塔，经过吸附塔的分子筛床氮气被吸附，未被吸附的氢气在吸附塔的上部富集输出得到的氢气，就是提取的高纯氢气体。

设置6个吸附塔，一个塔吸附满氮气后，切换成另一个塔吸附工作，把吸满氮气的塔经行脱氮解析处理，解析后等待下一次的吸附，设备运行中始终有吸附塔在吸附工作，有吸附塔在工作平衡、有吸附塔在充气升压、再生时序，其中有吸附塔在降压彼此轮流交替切换工作，源源不断的分离提取出高纯氢气体。

使用时，先打开氮氢气压缩压机7前的进气阀15，打开缓冲罐8后的出气阀16，按氮氢气压缩压机7的启动旋钮启动氮氢气压缩压机7。待缓冲罐8的压力达到1.1MPa时，运行吸附塔进行提纯氢处理。

工作原理：

依据吸附塔内装填的分子筛，在吸附塔内压力变化时分子筛对氮气和氢气的吸附量及吸附速率的不同，吸附氮气的同时筛选出氢气，设备运行时一只吸附塔在吸附工作，下一只吸附塔在作吸附前的准备工作，前个周期工作过的吸附塔则要把里面的富氢气体，一部分送入其它吸附塔进行压力提升，一部分送入其它吸附塔进行二次提纯，混合气体在第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6内按照设计的时序，进行吸附、一次降压、二次均压、再生解析等变压吸附过程，每个吸附塔在一次循环中均需经历工作吸附、一次均降、二次均降、三次降压、一次再生、二次再生、一次升压、二次均升、三次升压以及工作平衡等十个步序。第一吸附塔1、第二吸附塔2、第三吸附塔3、第四吸附塔4、第五吸附塔5和第六吸附塔6在执行程序的安排上相互交错，协调组成一个交替循环，氢氮混合气体由进气管路13进入，在出气总管10的出口处获得需要的高纯氢气体，保证原料氢氮混合气体的连续输入和高纯氢气体不断输出。经过3次升压和3次降压及二次再生转换，极大提高了原料混合气体的利用率。

变压吸附工作步骤分为吸附和再生两段时序。吸附剂的再生又是通过以下基本步骤来完成的：

1、首先吸附塔压力降至低压，经过一次均降、二次均降、三次降压、进行降压（以下简称为再生），再生时有一部分吸附剂仍处于吸附状态，吸附塔一次均降、二次均降、三次降压、一次再生、二次再生吸附剂得到初步再生；

2、用较纯的含氢气体吹扫再生中的吸附塔，使吸附剂解析同时清除尚残留于吸附剂中的杂质；

3、吸附塔升至吸附压力，以准备再次分离氢氮混合气体，每个吸附塔循环周期的时间为220-400秒左右，6个吸附塔反复地进行吸附和再生的操作（由可编程序控制器自动控制运行），这样就可以连续地获得所需要的高纯氢气体，产品高纯氢气送入后级用气点。

在额定的产气量下，高纯氢气体的产量可按实际需要由流量进行计量和调节，整个氢气提纯操作由可编程控制器进行自动控制运行。

技术指标：

1、纯氢气量： 10-500Nm3/h；

2、氢气纯度： 99.999%；

3、氢气出口压力： 0.5-1.2MPa；

4、电源： 220V 50Hz 1KW。

综上所述，本实用新型的氮氢混合气分离提取装置，采用六塔变压吸附分离方法提取纯氢气，经过3次升压和3次降压及二次再生转换，极大提高了原料混合气体的利用率，并且取得的氢气纯度达到99.999%以上，用来满足用户对高纯氢气的需求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，包括吸附塔、氮氢气压缩压机、缓冲罐、进气总管以及出气总管，所述的吸附塔包括并排设置连接的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔和第六吸附塔，所述的进气总管和出气总管上均设置有旁路，所述的进气总管和出气总管分别通过旁路与第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔、第六吸附塔的进气端和出气端相连接，所述的氮氢气压缩压机和缓冲罐通过进气管路连通设置在进气总管的前端。

2.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的吸附塔分别设置在吸附塔安装座的上端。

3.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的进气总管设置在吸附塔的下方，所述的出气总管设置在吸附塔中下部并位于进气总管的上方。

4.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔和第六吸附塔内均装填有分子筛。

5.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的旁路上设置有多个气动阀。

6.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的进气管路上还设置有进气阀和出气阀，所述的进气阀位于氮氢气压缩压机的前方，所述的出气阀位于缓冲罐的后方。

7.根据权利要求6所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的进气管路通入氮氢混合气体，所述的出气总管输出高纯氢气体。

8.根据权利要求7所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的氮氢混合气体中氢气含量在40-98%之间。

9.根据权利要求7所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的高纯氢气体的纯度在99.99%以上。

10.根据权利要求1所述的氮氢混合气分离提取装置，其特征在于，所述的进气总管的后端还设置有排废气阀。