CN217092804U - 一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化工生产技术领域，具体涉及一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，包括用于提纯氢气的PSA‑H₂单元和用于脱除尾气中氨的洗氨单元，洗氨单元出料端连接PSA‑H₂单元的进料端，所述洗氨单元包括洗氨塔、与洗氨塔连接的气液分离器、接入洗氨塔的含氨尾气输送管线、接入洗氨塔的界外脱盐水输送管线、从洗氨塔接出的稀氨水管线以及从气液分离器出料端出来的原料气输送管线，原料气输送管线与不含氨尾气输送管线并联后连接PSA‑H₂单元进料端的原料气输送总管线，该系统结构简单、生产效率高、生产成本低，简单、易控制，便于生产应用。

Description

一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，具体涉及一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统。

背景技术

PSA(Pressure Swing Absorber)变压吸附目前广泛用于H₂的提纯，从甲醇重整气、NG、LPG、重整气及含有氢气的气体中提取氢气。其原理是利用所采取的吸附剂对不同吸附质的选择吸附和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，将原料气在压力下通过吸附床层，高压吸附除去原料中杂质组分，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。小分子的氢气不能被吸附而通过吸附床层，达到氢气和杂质组分的分离，得到产品氢气，氢气纯度可达到99.999％。

PSA-H₂(变压吸附提纯氢气)工艺最早公开是1969年，至今已经历了50多个年头，已广泛用于合成氨驰放气、甲醇驰放气、甲醛尾气处理、石油化工等领域中。但将PSA-H₂工艺用在吗啉尾气处理过程中还鲜有报道。现有的变压吸附提取氢气系统(专利CN113041782A、CN112919414A、CN112316664A、CN214087706U)没有脱氨环节，而吗啉生产过程中会产生很多氨，尾气中氨的存在会破坏吸附剂的吸附性能、导致PSA-H₂工艺生产功能下降、生产效率低，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，以解决氨对变压吸附提氢系统吸附剂的破坏。

一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，所述系统包括用于提纯氢气的PSA-H₂单元和用于脱除尾气中的氨的洗氨单元，洗氨单元出料端连接PSA-H₂单元的进料端，洗氨单元包括洗氨塔和与洗氨塔连接的气液分离器、接入洗氨塔的含氨尾气输送管线、接入洗氨塔的界外脱盐水输送管线、从洗氨塔接出的稀氨水管线以及从气液分离器接出的原料气输送管线，原料气输送管线与不含氨尾气输送管线并联后连接原料气输送总管线。

由于在正式进入脱氢环节之前还设置有洗氨环节，所以吗啉生产工业废气中的氨可以被事先脱除掉，而不影响装置中吸附剂的活性，可以显著改善吸附剂再生脱附条件，提高吸附装置长期运行稳定性。

进一步地，所述洗氨塔为多级复合洗氨塔，内设气液分离装置、喷淋泵和多级洗涤装置；气液分离装置位于喷淋泵和洗涤装置上方，喷淋泵位于洗涤装置上方，所述气液分离装置为耐腐蚀气液分离装置。

进一步地，PSA-H₂单元包括多个并联的吸附塔，接入吸附塔内并设有第一程控阀的原料气输送总管线、设有第二程控阀和压力控制阀的产品气外输管线、设有第三程控阀的第一均压管线、设有第四程控阀的第二均压/第三均压管线、设有第五程控阀的顺放气/冲洗入管线以及设有第六程控阀的逆放气/冲洗出管线；产品气外输管线尾端通过第一调节阀和终充程控阀与第一均压管线连通；顺放气/冲洗入管线上设置有第二调节阀A/B和H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A/B，逆放气/冲洗出管线上设置有H₂解吸气出缓冲罐。优选的，吸附塔数量至少为五个。

本申请变压吸附提纯氢气系统工艺原料气中的CO、N₂、CH₄被吸附剂吸附，符合产品要求的H₂作为吸附尾气流出吸附塔送入后工序，被吸附的CO、N₂、CH₄通过顺放、逆放、冲洗的方法解吸，同时使吸附剂得到再生，无需抽真空设备，直接利用H₂顺放气/冲洗入缓冲罐内储存的气体对吸附塔进行冲洗工作，使得系统结构简单、能耗低、生产成本低。

进一步地，H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A出气端连接超压气输出管线A，H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B出气端连接超压气输出管线B；H₂解吸气出缓冲罐出来的管线分成两路，一路为超压气管线二，另一路为解吸气管线。超压气管线作为旁路泄压使用，保护系统安全。

进一步地，原料气输送总管线连接有氮气输入管线一；逆放气/冲洗出管线上还连接有氮气输入管线二，所述氮气为低压氮气。低压氮气一方面可以作为系统的置换气，减少系统产出合格氢气的时间；另一方面，在PSA过程中在原料气中适当的加入些氮气，可以在保证产品氢气摩尔比在99.9％以上的同时，增加氢气回收率。

进一步地，氮气输入管线一和氮气输入管线二上均设置有止回阀，止回阀两端分别串联截止阀和排污阀、手动阀；超压气管线二上设置有泄压安全阀，超压气输出管线A、超压气输出管线B上还均设置有泄压安全阀。止回阀防止氮气回流，截止阀是用来对调节阀进行前端切断，排污阀用来排污控制，手动阀用于对调节阀后端切断，用于跟界区外隔离使用；泄压安全阀保证超压气管线的压力安全。

进一步地，第二调节阀A、第二调节阀B均与排污阀、前后设置的截止阀串联后再与另一个截止阀并联，第一调节阀与排污阀、以及前后设置的截止阀串联后再与另一个截止阀并联。前后两个截止阀是用来对调节阀进行前后切断，排污阀用来排污控制，并联的截止阀用于旁路，待调节故障时使用。

进一步地，产品气外输管线上的压力控制阀与排污阀、前后设置的截止阀串联后再与另一个截止阀并联，压力控制阀选为调节阀。前后两个截止阀是用来对调节阀进行前后切断，排污阀用来排污控制，并联的截止阀用于旁路，待调节故障时使用。

进一步地，产品气外输管线上还设置有限流板、多个闸阀、针形阀和手动阀。限流板用来限制管线的流量，多个闸阀分别对应这温度监控和压力监控，对系统进行实时温度和压力监控，维护系统安全，针形阀用来取样、试漏，手动阀用于与界区外隔离使用。

进一步地，第一程控阀、第二程控阀、第三程控阀、第四程控阀、第五程控阀和第六程控阀均串联有截止阀。这里的截止阀属于切断阀，目的是切除吸附塔后用手阀隔离吸附塔与管道。

本实用新型的有益效果为：

1、本申请的变压吸附提纯氢气系统因引入脱氨环节，所以如吗啉生产工业废气中的氨可以被事先脱除掉，而不会进入吸附塔中影响吸附剂的活性，可以显著改善吸附剂再生脱附条件，提高吸附装置长期运行稳定性，延长吸附剂使用寿命，与以往吗啉生产过程中提纯氢气工艺相比吸附剂寿命可以延长3～5年，适合吗啉及二甘醇胺合成尾气提纯氢气使用；

2、本申请变压吸附提纯氢气系统工艺尾气中的CO、N₂、CH₄被吸附塔内的吸附剂吸附，符合产品要求的H₂作为吸附尾气流出吸附塔送入后工序，被吸附的CO、N₂、CH₄通过顺放、逆放、冲洗的方法解吸，冲洗是直接利用事先三次均压降步骤给H₂顺放气/冲洗入缓冲罐储存的气体来对吸附塔进行冲洗工作，冲洗气直接从H₂解吸气出缓冲罐排除，使得吸附剂得到再生的过程无需抽真空设备，系统结构简单、能耗低、生产成本低；

3、本申请变压吸附提纯氢气系统所得氢气的纯度高于99.9mol％，可重新供吗啉合成使用，节约能源，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型变压吸附提氢工艺中洗氨单元的结构图；

图2为本实用新型变压吸附提氢工艺中PSA-H₂单元的结构图；

图中，1、洗氨塔；101、气液分离装置；102、喷淋泵；103、洗涤装置；2、气液分离器；3、含氨尾气输送管线；4、界外脱盐水输送管线；401、脱盐水输送管线一；402、脱盐水输送管线二；5、脱氨后尾气输送管线；6、原料气输送管线；7、不含氨尾气输送管线；8、原料气输送总管线；9、超压气管线一；10、稀氨水管线；11、脱盐水泵；12、吸附塔；13、产品气外输管线；14、第一均压管线；15、第二均压/第三均压管线；16、顺放气/冲洗入管线A；17、顺放气/冲洗入管线B；18、超压气输出管线A；19、超压气输出管线B；20、逆放气/冲洗出管线；21、氮气输入管线一；22、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A；23、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B；24、H₂解吸气出缓冲罐；25、超压气管线二；26、解吸气管线；27、氮气输入管线二；101X～106X均为程控阀，X表示吸附塔的编号；107、压力控制阀；108、手动阀；109、第一调节阀；110、终升程控阀；111、第二调节阀A；112、第二调节阀B；113、限流板；114、闸阀；115、截止阀；116、排污阀；117、泄压安全阀；118、针形阀；119、止回阀；120、仪表根部阀；121、放空导淋阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1和图2，用于工业尾气变压吸附提纯氢气的系统包括PSA-H₂单元和洗氨单元，洗氨单元位于PSA-H₂单元的前端，洗氨单元用于脱除含氨尾气中的氨，因为氨气对变压吸附提纯氢气中的吸附剂吸附性能会有破坏作用；PSA-H₂单元用于将H₂与CO、N₂、CH₄等组分分离，制得高纯度H₂产品气。

参见图1，洗氨单元包括洗氨塔1和与洗氨塔1顶部连接的气液分离器2、接入洗氨塔1内的含氨尾气输送管线3、接入洗氨塔1内的界外脱盐水输送管线4、从洗氨塔1接出的稀氨水管线10以及从气液分离器顶部出来的原料气输送管线5。洗氨塔1的出气接口只需位于界外脱盐水输送管线4与洗氨塔1的接口的上方即可，优选的出气接口位于洗氨塔1顶部；同样的，气液分离器2的出气接口设置也只需设置在气液分离器2内部的分离装置上方即可，优选的出气接口位于气液分离器2的顶部。为了使得脱盐水能从上往下淋湿含氨尾气，含氨尾气输送管线3与洗氨塔1的接口位于界外脱盐水输送管线4与洗氨塔1的接口下方，界外脱盐水输送管线4并排设置两组，每组界外脱盐水输送管线4上均设置有脱水泵11以将脱盐水泵到洗氨塔1上方淋湿含氨尾气，所得液氨从洗氨塔底部经稀氨水管线10排出。为了保护系统的安全，从气液分离器2顶部出来的尾气分两路，一路作为原料气通过原料气管线6进入PSA-H₂单元，一路作为超压气通过超压气管线9连接至火炬系统。本系统还可以处理不含氨工业尾气，这时只需在原料气管线6上并联设置非含氨尾气输送管线7，原料气管线6与不含氨尾气输送管线7汇合后经原料气输送总管线8输出至PSA-H₂单元。本申请中，所述洗氨塔1为多级复合洗氨塔，内设气液分离装置101、喷淋泵102和多级洗涤装置103；气液分离装置101位于喷淋泵102和多级洗涤装置103上方，喷淋泵102位于洗涤装置103上方，所述气液分离装置101为耐腐蚀气液分离装置101。优选的，洗涤装置103设置有三组，喷淋泵102设置有两个，其中一个喷淋泵102位于最上方洗涤装置103的上方，另一个喷淋泵102位于最上方洗涤装置103的下方和中间洗涤装置103的上方。

参见图2，PSA-H₂单元包括至少五个吸附塔12，接入吸附塔内并设有第一程控阀101X的原料气输送总管线8、设有第二程控阀102X和第三调节阀107的产品气外输管线13、设有第三程控阀103X的第一均压管线14、设有第四程控阀104X的第二均压/第三均压管线15、设有第五程控阀105X的顺放气/冲洗入管线A16、顺放气/冲洗入管线B17以及设有程控阀106X的逆放气/冲洗出管线18；原料气输送总管线8还连接有氮气输入管线一21；产品气外输管线13上还设置有压力控制阀107用于控制装置整体压力，产品气外输管线尾端通过第一调节阀109和终充程控阀110与第一均压管线14连通；顺放气/冲洗入管线A16上设置有第二调节阀A111和H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22，从H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22出来设置有超压气输出管线A18，顺放气/冲洗入管线B17上设置有第二调节阀B112和H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23，从H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23出来设置有超压气输出管线B19，逆放气/冲洗出管线上设置有H₂解吸气出缓冲罐24；H₂解吸气出缓冲罐22出来的气体分成两路，一路作为超压气从超压气管线二25输出，另一路作为H₂解吸气从解吸气管线26输出，解吸气管线26上还并联有氮气输入管线二27。

H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22出来的气体连接超压气输出管线A18，超压气输出管线A18上均设置有泄压安全阀117；H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23出来的气体连接超压气输出管线B19，超压气输出管线B19上均设置有泄压安全阀117；H₂解吸气出缓冲罐24出来的管线分成两路，一路为超压气管线二25，另一路为解吸气管线26，超压气管线25二上设置有泄压安全阀117，解吸气管线26上还并联有氮气输入管线二27。原料气输送总管线8并联有氮气输入管线一21，所述氮气为低压氮气。氮气输入管线一21和氮气输入管线二27上均设置有止回阀119，止回阀119两端分别串联截止阀115和排污阀116、手动阀108。第二调节阀A111、第二调节阀B112均与排污阀116、前后设置的截止阀115串联后再与另一个截止阀115并联。产品气外输管线上的压力控制阀107与排污阀116、前后设置的截止阀115串联后再与另一个截止阀115并联，压力控制阀107选为调节阀。产品气外输管线13上还设置有限流板113、多个闸阀114、针形阀118和手动阀108。第一程控阀101X、第二程控阀102X、第三程控阀103X、第四程控阀104X、第五程控阀105X和第六程控阀106X均串联有截止阀115。第一调节阀109与排污阀116、以及前后设置的截止阀115串联后再与另一个截止阀115并联。每个吸附塔A～F、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23和H₂解吸气出缓冲罐24的顶部出气端设置有仪表根部阀120，用于连接仪表；每个吸附塔A～F、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23和H₂解吸气出缓冲罐24的底部连接有放空导淋阀121，用于管道放空导淋。

利用上述系统提纯氢气的方法，采用至少五个吸附塔12分别经过重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气，吸附塔12中装填有分子筛吸附剂，或者分子筛与活性氧化铝、活性炭、硅胶中的一种至多种组成复合吸附床，每个吸附塔12所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、顺向降压步骤、低压冲洗再生步骤和逆向升压步骤。其中，吸附步骤为原料气在0.7MPa～5.0MPa压力下从吸附塔12进料端进入吸附塔，非氢杂质被吸附剂吸附，氢气产品从吸附塔12的出料端流出；顺向降压步骤为吸附塔12内气体顺着吸附时气体流向流出吸附塔12，吸附塔12内压力降低，顺向降压步骤包含至少三次均压降压过程和为再生吸附塔12提供冲洗再生气的顺放、逆放步骤，均压降压过程在吸附塔12之间进行，为再生吸附塔12提供冲洗再生气的顺放步骤在吸附塔12与H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22或H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23之间，逆放步骤在吸附塔12与H₂解吸气出缓冲罐24之间进行；低压冲洗再生步骤为从H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22或H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23出来的再生气从吸附塔12出口端逆着吸附时气流方向对吸附塔12冲洗，吸附塔12内所吸附杂质在低压下解吸并随冲洗气体流出吸附塔12，并经H₂解吸气出缓冲罐24流出管线；逆向升压步骤包括均压升压步骤和最终升压步骤，均压升压步骤为完成再生后的吸附塔12，利用顺向降压步骤的气体对吸附塔12进行逆向升压；最终升压步骤为完成均压升步骤的吸附塔12利用产品气将吸附塔12压力升至吸附压力。

为了使本领域技术人员能够更好地理解本技术方案，现以6塔为例进行吸附塔变压吸附提纯氢气的过程详细阐述。以下所用浓度百分数为摩尔百分数，压力表压，除非明确指明外均为相对压力。

如图2所示，利用本实用新型的一种工业废气变压吸附提纯氢气系统，包括六个吸附塔12、原料气输送总管线8、产品气外输管线13和压力控制阀107、第一均压管线14、第二均压/第三均压管线15、顺放气/冲洗入管线A16、顺放气/冲洗入管线B17、逆放气/冲洗出管线18、氮气输入管线一21、以及程控阀101A～106F、第一调节阀109、第二调节阀A111、第二调节阀B112、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22、H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B23和H₂解吸气出缓冲罐24。

本6塔实例采用6-1-4/P流程，工艺时序和吸附塔A阀门的开关状态如表1所示，即6个吸附塔，只有1个吸附塔处于吸附，有4个塔处于均压、终冲、顺放、低压冲洗再生。

下面以吸附塔A为例的循环过程如下(为了方便描述，以下将吸附塔12采用具体的塔号进行描述，即将6个吸附塔12分别命名为吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E、吸附塔F)。

a、吸附(A)

开启第一程控阀101A、第二程控阀102A，来自界外原料气降压后通过第一程控阀101A进入吸附塔A，其中的杂质组分被吸附剂吸附，H₂通过第二程控阀102A、产品气外输管线13、压力控制阀107输出系统，得到成品气后送入后工序。

吸附塔A吸附步骤结束后，关闭第一程控阀101A、第二程控阀102A，进行另一塔的吸附步骤。

b、一次均压降压(ED1)

开启第三程控阀103A、103C，吸附塔A与吸附塔C通过第一均压管线14联通；吸附塔A内的气体通过第三程控阀103A、103C进入吸附塔C，到达预定的时间后两个吸附塔12压力均衡，也即此步序中吸附塔A处于第一均压降压步骤，吸附塔C处于第一均压升压步骤，该步骤结束，关闭第三程控阀103A、103C。

c、二次均压降压(ED2)

开启第四程控阀104A、104D，吸附塔A与吸附塔D通过第二均压/第三均压管线15联通；吸附塔A内的气体通过第四程控阀104A、104D进入吸附塔D，在预定的时间内两个吸附塔12压力均衡，也即此步序中吸附塔A处于第二均压降压步骤，吸附塔D处于第一均压升压步骤，该步骤结束，关闭第四程控阀104D。

d、三次均压降压(ED3)

开启第四程控阀104E，吸附塔A与吸附塔E通过第二均压/第三均压管线15联通；吸附塔101A内的气体通过第四程控阀104A、104E进入吸附塔E，在预定的时间内两个吸附塔12压力均衡，也即此步序中吸附塔A处于第三均压降压步骤，吸附塔E处于第一均压升压步骤，该步骤结束，关闭第四程控阀104A、104E。

e、顺放(PP)

开启第五程控阀105A、第二调节阀A，吸附塔A与H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22通过第二调节阀A111联通；吸附塔A内的气体通过第五程控阀105A、第二调节阀A进入H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22。到达预定的操作时间与预定压力后，该步骤结束，关闭第五程控阀105A，同时调整第二调节阀A111至PP步骤初始开度。吸附塔A的顺放步骤为吸附塔A提供冲洗再生气。

在PP步骤中，通过第二调节阀A111控制吸附塔A的冲洗速度。

f、逆向放压(BD)

开启第六程控阀106A，吸附塔A与H₂解吸气出缓冲罐24通过第六程控阀106A连通，吸附塔A内的气体逆着吸附方向送入H₂解吸气出缓冲罐，最终流出系统而被解吸。

g、冲洗一(PV1)

开启第五程控阀105A、第二调节阀A、第六程控阀106A，吸附塔A与H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22通过第二调节阀A111连通，吸附塔A与H₂解吸气出缓冲罐24通过第六程控阀106A连通；H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22内的气体通过第五程控阀105A、第二调节阀A111进入吸附塔A冲洗，使吸附塔内吸附剂再生，冲洗出口气通过第六程控阀106A送入H₂解吸气出缓冲罐24而排出系统外。步骤完成后，关闭第五程控阀105A、第二调节阀A、第六程控阀106A。

h、冲洗二(PV2)

开启第五程控阀105A、第二调节阀A、第六程控阀106A，吸附塔A与H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22通过第二调节阀A111连通，吸附塔A与H₂解吸气出缓冲罐24通过第六程控阀106A连通；H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A22内的气体通过第五程控阀105A、第二调节阀A111进入吸附塔A冲洗，使吸附塔内吸附剂再生，冲洗出口气通过第六程控阀106A送入H₂解吸气出缓冲罐24而排出系统外。步骤完成后，关闭第五程控阀105A、第二调节阀A、第六程控阀106A。

i、三次均压升压(ER3)

开启第四程控阀104A、104D，吸附塔A与吸附塔D通过第二均压/第三均压管线15联通；吸附塔D内的气体通过第四程控阀104A、104D进入吸附塔A，在预定的操作时间内两个吸附塔12压力基本相等，在此步骤中吸附塔A处于第三均压升压步骤，吸附塔D处于第一均压降压步骤，该步骤结束，关闭第四程控阀104D。

j、二次均压升压(ER2)

开启第四程控阀104E，吸附塔A与吸附塔E通过第二均压/第三均压管线15联通，吸附塔E内的气体通过第四程控阀104E、104A进入吸附塔A，在预定的操作时间内两个吸附塔12压力基本相等，在此步骤中吸附塔A处于第二均压升压步骤，吸附塔E处于第一均压降压步骤，该步骤结束，关闭第四程控阀104E、104A。

k、一次均压升压(ER1)

开启第三程控阀103F、103A，吸附塔A与吸附塔F通过第一均压管线14联通，吸附塔F内的气体通过第三程控阀103F、103A进入吸附塔A，在预定的操作时间内两个吸附塔12压力基本相等，在此步骤中吸附塔A处于第一均压升压步骤，吸附塔F处于第一均压降压步骤，该步骤结束，关闭第三程控阀103F。

1、终升压(FR)

开启第一调节阀109、终升程控阀110，吸附塔A与产品气外输管线13通过第一调节阀109、终升程控阀110、第三程控阀103A联通；利用第一调节阀109调节流量，使部分产品氢气通过第一调节阀109、终升程控阀110、第三程控阀103A进入到吸附塔A内，在预定的时间内吸附塔A的压力基本上接近吸附压力时，该步骤结束，关闭第一调节阀109、终升程控阀110、第三程控阀103A。

在FR步骤中，通过第一调节阀109控制吸附塔A的终升压速度。

至此，吸附塔A在一个吸附周期内的所有步骤都已执行完毕，完成了一个完整的吸附-再生循环过程，为下一个循环过程做好了准备。其余5个吸附塔12所执行的步骤和吸附塔A相同，只是在时间上相互错开，交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格要求的产品H₂。

表1步序………→

每个吸附塔12的压力呈现周期性变化。根据实际操作情况，吸附压力可以适当调整，其它步骤的压力也随之发生相应变化。由于无需抽真空泵等动力设备，本实用新型的工业废气变压吸附提纯氢气直接利用H₂顺放气/冲洗入缓冲罐中储存的气体对吸附塔进行逆向冲洗，冲洗解吸气从H₂解吸气出缓冲罐24流出管线，省设备、省电、降低生产成本。

在一个示例中，工业废气1各组分摩尔比为H2∶CO∶CH4∶CO2∶N2＝90.00∶1.25∶6.25∶1.25∶1.25，工业废气2各组分摩尔比为H2∶CO∶CH4∶CO2∶N2＝80.50∶3.50∶5.50∶5.50∶5.00，经本申请变压吸附提氢系统处理后得到的H2产品气各组分摩尔比为H2∶N2∶CO+CO2∶CH4＝99.90∶0.10∶≤20ppm∶≤20ppm。

Claims (10)

1.一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，包括用于提纯氢气的PSA-H₂单元和用于脱除尾气中氨的洗氨单元，洗氨单元出料端连接PSA-H₂单元的进料端，所述洗氨单元包括洗氨塔（1）、与洗氨塔（1）连接的气液分离器（2）、接入洗氨塔（1）的含氨尾气输送管线（3）、接入洗氨塔（1）的界外脱盐水输送管线（4）、从洗氨塔（1）接出的稀氨水管线（10）以及从气液分离器（2）接出的原料气输送管线（6），原料气输送管线（6）与不含氨尾气输送管线（7）并联后连接PSA-H₂单元进料端的原料气输送总管线（8）。

2.根据权利要求1所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，洗氨塔（1）为多级复合洗氨塔，内设气液分离装置（101）、喷淋泵（102）和多级洗涤装置（103）；气液分离装置（101）位于喷淋泵（102）和洗涤装置（103）上方，喷淋泵（102）位于洗涤装置（103）上方，所述气液分离装置（101）为耐腐蚀气液分离装置（101）。

3.根据权利要求2所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，所述PSA-H₂单元包括多个并联的吸附塔，接入吸附塔内并设有第一程控阀（101X）的原料气输送总管线（8）、设有第二程控阀（102X）和压力控制阀（107）的产品气外输管线（13）、设有第三程控阀（103X）的第一均压管线（14）、设有第四程控阀（104X）的第二均压/第三均压管线（15）、设有第五程控阀（105X）的顺放气/冲洗入管线A（16）、顺放气/冲洗入管线B（17）以及设有第六程控阀（106X）的逆放气/冲洗出管线（20）；产品气外输管线（13）通过第一调节阀（109）和终充程控阀（110）与第一均压管线（14）连通；顺放气/冲洗入管线A（16）上设置有第二调节阀A（111）和H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A（22），顺放气/冲洗入管线B（17）上设置有第二调节阀B（112）和H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B（23），逆放气/冲洗出管线（20）上设置有H₂解吸气出缓冲罐（24）。

4.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，H₂顺放气/冲洗入缓冲罐A（22）出气端连接超压气输出管线A（18），H₂顺放气/冲洗入缓冲罐B（23）出气端连接超压气输出管线B（19）；H₂解吸气出缓冲罐（24）出来的管线分成两路，一路为超压气管线二（25），另一路为解吸气管线（26）。

5.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，原料气输送总管线（8）并联有氮气输入管线一（21）；解吸气管线（26）上还并联有氮气输入管线二（27），所述氮气为低压氮气。

6.根据权利要求5所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，氮气输入管线一（21）和氮气输入管线二（27）上均设置有止回阀（119），止回阀（119）两端分别串联截止阀（115）和排污阀（116）、手动阀（108）；超压气管线二（25）上设置有泄压安全阀（117），超压气输出管线A（18）、超压气输出管线B（19）上还均设置有泄压安全阀（117）。

7.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，第二调节阀A（111）、第二调节阀B（112）均与排污阀（116）、前后设置的截止阀（115）串联后再与另一个截止阀（115）并联，第一调节阀（109）与排污阀（116）、以及前后设置的截止阀（115）串联后再与另一个截止阀（115）并联。

8.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，产品气外输管线（13）上的压力控制阀（107）与排污阀（116）、前后设置的截止阀（115）串联后再与另一个截止阀（115）并联，压力控制阀（107）选为调节阀。

9.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，产品气外输管线（13）上还设置有限流板（113）、多个闸阀（114）、针形阀（118）和手动阀（108）。

10.根据权利要求3所述的一种吗啉生产过程中变压吸附提氢系统，其特征在于，第一程控阀（101X）、第二程控阀（102X）、第三程控阀（103X）、第四程控阀（104X）、第五程控阀（105X）和第六程控阀（106X）均串联有截止阀（115）。

Images