一种从焦炉煤气重整气中提取高纯氢气的方法技术

本发明专利技术提供一种从焦炉煤气重整气中提取高纯氢气的方法，采用超高的透氢选择性金属钯复合膜氢气纯化器，在保证氢气高回收率条件下从焦炉煤气重整气中获得高纯氢。焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐，然后进入压缩机升压后依次通过过滤器、电加热器后进入金属钯复合膜氢气纯化器，经冷却器后获得纯度大于99.999%的高纯氢气，其中CO含量小于1.0ppm，同时由于金属钯复合膜的高氢气透量，可以在回收率大于90%的条件下得到更高的原料气处理量，实现对焦炉煤气的充分利用。利用该方法提取的高纯氢可以广泛的应用于化工、电子、冶金和食品工业中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，采用超高的透氢选择性金属钯复合膜氢气纯化器，在保证氢气高回收率条件下从焦炉煤气重整气中获得高纯氢。焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐，然后进入压缩机升压后依次通过过滤器、电加热器后进入金属钯复合膜氢气纯化器，经冷却器后获得纯度大于99.999%的高纯氢气，其中CO含量小于1.0ppm，同时由于金属钯复合膜的高氢气透量，可以在回收率大于90%的条件下得到更高的原料气处理量，实现对焦炉煤气的充分利用。利用该方法提取的高纯氢可以广泛的应用于化工、电子、冶金和食品工业中。【专利说明】
: 本专利技术涉及到一种从焦炉煤气重整气中提纯氢气的分离方法，利用金属钯复合膜氢气纯化器的超高透氢选择性，在高氢气回收率下通过直接式一级提取获得高纯氢气。
技术介绍
: 氢气作为重要的工业生产原料而被广泛地应用于国民经济的各个领域。近年来，随着科学技术的进步和发展以及国外先进技术、设备的引进，使氢气的用途不断地扩大，对氢气的需求不断地增加。同时，由于专业的氢气生产对技术、设备、环境要求较高，决定了氢气的生产的困难性，利用工业尾气，开发和生产纯氢和高纯氢气，将会取得可观的经济效益和社会效益。 焦炉煤气是炼焦过程的副产物，是优良的制氢原料，我国焦炉煤气资源丰富，但实际利用水平很低，大多直接作为工业或民用燃料烧掉，造成了严重的资源浪费和环境污染。 焦炉煤气的分离和提纯技术主要有变压吸附法、深冷分离法和普通膜分离法，变压吸附法可以生产高纯度的氢气，但具有设备投资大，回收率低和产品氢气纯度波动等缺点；而深冷分离法得到氢气纯度不高，设备复杂投资大；普通膜分离法的透氢选择性小，通常只有几十或几百，使得回收氢气的纯度不高，一般只能提高I~2个数量级，同时还存在单位膜面积的处理量小等缺点。 本专利技术采用金属钯复合膜氢气纯化器对焦炉煤气重整气进行氢气提纯，克服了上述分离方法的缺陷，选用高透氢量、高选择性金属钯复合膜，可以对杂质气体无差别的有效拦截，从而得到高纯氢气，相对于天然气水蒸气重整、甲醇裂解或者氨分解等通过深冷分离和变压吸附制取的高纯氢气，本生产方法投资大幅降低，所生产的高纯氢成本也大幅降低，可以广泛的应用于化工、电子、冶金和食品工业中。本专利技术还可以串联二级金属钯复合膜氢气纯化器，通过对一级产品氢气的二级提纯，得到纯度大于99.999999%的超纯氢，可以成为LED和半导体等产业的配套超纯氢气装置，将推动电子信息、半导体、多晶硅、LED和光伏发电等战略性新兴产业的发展，对推进信息化社会建设、节能减排和能源可持续发展具有极其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用焦炉煤气重整气提取高纯氢气的方法，通过采用超高的透氢选择性、高氢气透量的金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器，在高氢气回收率条件下从焦炉煤气重整气中获得纯度大于99.999%的高纯氢，同时由于提纯氢气的机理与变压吸附技术、深冷分离技术不同，可以对杂质气体无差别的有效拦截去除。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐，然后进入氢气压缩机升压到0.3-2.5MPa后经过滤器滤掉大于0.1 μ m的颗粒物，再通过电加热器升温到300-500°C后进入金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器分离提纯，产品氢气经冷却器冷却后获得纯度大于99.999%的高纯氢气。 所述氢气压缩机为隔膜式、离心式、活塞式氢气压缩机。 所述过滤器为气体过滤器、精密气体过滤器或精密空气过滤器。 所述电加热器为套管式、板式、列管式或管壳式换热器。 所述属钯或钯合金复合膜氢气纯化器是采用多通道金属钯复合膜材料制备的氢气纯化器；所述的金属钯或钯合金复合膜为一根或多根金属钯或钯合金复合膜构成的多通道金属钯或钯合金复合膜。 所述焦炉煤气重整气是指炼焦过程中产生的气体，其中的甲烷经过水蒸气重整后得到的重整气。 本专利技术与现有的氢气提取技术相比具有如下优点: (I)针对焦炉煤气重整气的杂质气成分复杂的特点采用直接式一级分离，得到99.999%的高纯氢，与变压吸附技术、深冷分离技术相比设备简单，分离效率高。 (2)本专利技术中采用的多通道金属钯复合膜材料制备的氢气纯化器与传统的膜分离技术相比具有单位膜面积氢透量大，选择性高可以对杂质气体进行无差别的有效拦截，同时氢回收率保持在90%以上。 【专利附图】【附图说明】 图1为焦炉煤气重整气中提取氢气装置示意图； 图中:1缓冲罐；2氢气压缩机；3过滤器；4电加热器；5金属钯复合膜氢气纯化器；6冷却器； 图2为多通道金属钯复合膜横截面示意图； 图3为多通道金属钯复合膜结构示意图； 图4为多通道金属钯复合膜氢气纯化器结构图。 【具体实施方式】 所述金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器的结构详见申请国家专利技术专利申请“一种多通道金属钯或钯合金复合膜氢气分离器”(专利申请号:200810117897.0)，有一根或多根金属钯或钯合金复合膜组成，以多通道陶瓷管I作为金属钯或钯合金复合膜2的支撑体，其横截面示意图见图2，在多通道陶瓷管内表面、两头的横截面3以及距离端头30mm的外表面形成连续的钯膜或钯合金复合膜(其剖面如图3所示)，采用石墨密封圈4在外表面距离端头约10_处，将多通道金属钯膜或钯合金复合膜与金属接头5连接密封，再将金属接头5与分离器壳体6连接组成氢分离器，其中一端采用金属软管7连接，该多通道金属钯复合膜组成的氢气分离器结构示意图由图4所示。所述焦炉煤气重整气主要成分为:H2、CH4, CO、CO2> N2O所述金属IE或IE合金复合膜的室温透氮量为1.0ml/min.bar, 400°C透氢量为40L/min.bar,其H2/N2分离系数大于50000。 实施例1: 以含氢76.71% (见表一)的焦炉煤气重整气为原料气,米用金属钮复合膜氢气纯化器进行氢气纯化。如图1所示，焦炉煤气重整气在0.1MPa下进入缓冲罐I，经氢气压缩机2将压力提高到0.48MPa，通过过滤器3进入电加热器4加热到415°C进入金属钯复合膜氢气纯化器5，进行氢气提纯，渗透氢气压力为0.1lMPa,经气相色谱TCD检测器在线检测不到任何杂质，经气相色谱FID检测器离线检测CO含量小于1.0ppmXO2含量4.0ppm,说明渗透氢气纯度大于99.999%。氢气回收率90.4%，渗透氢气流量98.8m3/h。原料气及渗透氢气组成如下表所示: 表1多通道金属钯复合膜氢气提纯结果 【权利要求】1.，其特征在于: 焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐(I)，然后进入压缩机(2)升压后依次通过过滤器(3)、电加热器(4)后进入金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器(5)，由纯化器(5)分离出的氢气经冷却器(6)后获得氢气。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述焦炉煤气重整气脱硫脱水后一般组成为:H267 ~84%、CO0.18 ~2.0%、CO215 ~25%、N20.8 ~4.5%、CH40.02 ~1.5%。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述氢气压缩机为隔膜式、离心式、或活塞式氢气压缩机，可以将原料气从0.1MPa增压到0.3-2.5MPa。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从焦炉煤气重整气中提取高纯氢气的方法，其特征在于：焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐(1)，然后进入压缩机(2)升压后依次通过过滤器(3)、电加热器(4)后进入金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器(5)，由纯化器(5)分离出的氢气经冷却器(6)后获得氢气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐恒泳，孟繁琼，董恩宁，李安琪，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21