从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法技术

本发明专利技术涉及从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，属于煤化工制合成气的化工领域。主要技术方案如下：包括依次进行的过滤与吸附两个步骤；所述的过滤通过过滤装置将煤制气中的固体颗粒、油、水进行脱除；所述的吸附通过吸附装置深度脱除煤制气中包括O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO的杂质；本发明专利技术提供的纯化煤制气的工艺方法，纯化效率高，装置成本低、纯化条件简单、可进行大规模的纯化生产过程，变压吸附工序采用6塔纯化流程，其中1台作为反应器工作(吸收杂质)，另4台反应器则分别进行均压，剩余1台进行低压解吸，这样6台反应器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续分离和净化。

Preparation of high pure and ultra high pure hydrogen by purifying hydrogen from coal gas

The invention relates to the process of purifying hydrogen from coal gas to prepare high pure and ultra high pure hydrogen, which belongs to the chemical field of coal chemical synthesis gas. The following technical scheme: including filtration and adsorption followed by two steps; the filtering through the filtering device of solid particles, the coal gas in the oil and water removal; adsorption the adsorption device through the deep removal of coal gas including H2O, CO2, O2 impurities, CH4, N2, CO the coal gas purification process; the method provided by the invention, high purification efficiency, low cost, simple device, can purify purification conditions of large-scale production process, PSA process adopts 6 column purification process including 1 units, as the reactor (absorbing impurities), the other 4 reactors were carried out all the remaining 1 units of low pressure, desorption, so 6 reactors work alternately and regeneration, which can realize the continuous separation and purification of raw material gas.

【技术实现步骤摘要】
从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法
本专利技术属于煤化工制合成气的化工领域，具体涉及从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法。
技术介绍
目前，我国大规模工业制氢采用最普遍的技术是水电解制气、甲醇裂解制氢及天然气制氢工艺。工艺流程主要由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯等组成，但是该技术存在制氢成本过高，烟道气出口温度高，浪费大量热能；反应温度过高，需要昂贵的高温反应器，另外会排放大量二氧化碳，对气候造成负面影响等缺点，故不适合大规模工业制氢生产的需求。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，可对煤制气中的杂质进行深度脱出，降低生产成本和减少废气的排放。本专利技术的技术方案如下：从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，包括依次进行的过滤与吸附两个步骤；所述的过滤通过过滤装置将煤制气中的固体颗粒、油、水进行脱除；所述的吸附通过吸附装置深度脱除煤制气中包括O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO的杂质；所述的过滤与吸附通过控制系统控制进行，所述的吸附装置包括吸附塔、顺放塔、程控气动阀门、氢气缓冲罐，所述的吸附塔包括吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E、吸附塔F，所述的吸附塔循环作为反应器吸附塔、均压吸附塔、解吸吸附塔使用；所述的吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E、吸附塔F通过程控气动阀门连通；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的程控气动阀门、调节阀门、监控平台、压力变送器；所述的吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C、吸附塔D、吸附塔E、吸附塔F内均设有吸附剂，所述的吸附剂包括硅胶、活性炭和分子筛，所述硅胶、活性炭和分子筛的比例根据待处理煤制气的杂质成分进行调节。进一步的，所述的过滤装置为工业过滤器。进一步的，所述的过滤装置为两组。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的纯化煤制气的工艺方法，纯化效率高，装置成本低、纯化条件简单、可进行大规模的纯化生产过程，变压吸附工序采用6塔纯化流程，其中1台作为反应器工作(吸收杂质)，另4台反应器则分别进行均压，剩余1台进行低压解吸，这样6台反应器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续分离和净化。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1的局部放大图1；图3为图1的局部放大图2；图4为图1的局部放大图3；图5为常压吸附中吸附-解吸过程示意图；图6为真空解吸中吸附-解吸过程示意图；其中：1、过滤装置，2、吸附塔A，3、吸附塔B，4、吸附塔C，5、吸附塔D，6、吸附塔E，7、吸附塔F，8、顺放塔，9、氢气缓冲罐，10、氢气出口A，11、氢气出口B，12、阻火器，KC305A、KC301A、KC301A、KC302C、KC304A、KC310、KC303A、KC303D、KC303E、KC306A、KC303C、KC303D、KC302A、KC302E、KC306A、KC304A均为程控气动阀门。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1-4所示，从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，包括依次进行的过滤与吸附两个步骤；所述的过滤通过过滤装置1将煤制气中的固体颗粒、油、水进行脱除；所述的吸附通过吸附装置深度脱除煤制气中包括O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO的杂质；所述的过滤与吸附通过控制系统控制进行，所述的吸附装置包括吸附塔、顺放塔、程控气动阀门、氢气缓冲罐9，所述的吸附塔包括吸附塔A2、吸附塔B3、吸附塔C4、吸附塔D5、吸附塔E6、吸附塔F7，所述的吸附塔A2为反应器，所述的吸附塔B3、吸附塔C4、吸附塔D5、吸附塔E6用于均压，所述的吸附塔F7用于解吸；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的程控气动阀门、调节阀门、监控平台、压力变送器；所述的吸附塔A2、吸附塔B3、吸附塔C4、吸附塔D5、吸附塔E6、吸附塔F7内均设有吸附剂，所述的吸附剂包括硅胶、活性炭和分子筛。所述的过滤装置1为工业过滤器。所述的过滤装置1为两组。附图1中A处为空气入口，B处为待处理煤制气入口。使用本专利技术的装置进行纯化时，由预处理工序和变压吸附工序两个工序组成。原料气首先进入预处理工序，利用过滤装置1，在过程气温度下可将气体中大量固体颗粒、油、水等杂质利用滤芯进行脱除；然后进入变压吸附工序深度脱除气体中的O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO、CnHm等杂质。变压吸附工序采用的吸附剂脱除杂质有一定容量，当吸附剂吸收杂质达到饱和后，可对其进行解压解吸再生，使其恢复吸附性能。变压吸附工序采用6塔纯化流程，其中1台作为反应器工作(吸收杂质)，另4台反应器则分别进行均压，剩余1台进行低压解吸，这样6台反应器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续分离和净化。变压吸附工序具体分为以下步骤：(一)如图5所示，常压解吸工艺过程说明如下：升压过程(A-B)：经逆放、冲洗、解吸、再生后的吸附床处于过程的最低压力P1(大气压)，床层内吸附剂的杂质吸附量也处于最低点Q1(A点)。在此条件下用产品气逐步升压到吸附压力P3，由于产品气中不含吸附剂可吸附的杂质，因此，在此过程中床层内吸附杂质量不变，吸附量为Q1(B点)；吸附过程(B-C)：在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品气组分，吸附床层内的杂质组分的吸附量逐步增加，当到达一定的吸附量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止。此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部吸附杂质，吸附量可达Q4(C’)点)。顺放过程(C-D)：沿进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于其他吸附床升压或冲洗。在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内的吸留不变，当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。逆向放压(D-E)：开始逆着进入原料气输出产品气的方向排放气体，降低压力，直到吸附床层内的压力P1(通常接近大气压)与外界相同。此时，是变压吸附过程中压力最低的时段，床内大部分吸附的杂质随气流排出床层，床层内杂质的残留量为该压力下的吸附剂的饱和吸留量Q2；冲洗过程(E-A)：根据测定的吸附等温线，在压力P1下吸附床仍有一部分杂质吸附在吸附剂上，不可能完全解吸。为了使这部分杂质尽可能解吸，要求使吸附床内杂质分压进一步降低。在此利用别的吸附床顺向降压过程排放的产品组分，在过程最低压力P1下进行逆向冲洗，不断的降低杂质分压，以使杂质尽可能的解吸，并随着冲洗气带出吸附床。经一定程度冲洗后床层内的杂质吸附量降低到过程中的最低点Q1时，再生终止。至此，床层完成了一个吸附-解吸-再生过程，再次升压进行下一个循环。(二)如图6所示，真空解吸工艺过程说明如下：升压过程(A-B)：经真空解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P0(大气压)，床层内吸附剂的杂质吸附量也处于最低点Q1(A点)。在此条件下用产品气逐步升压到吸附压力P3，由于产品气中不含吸附剂可吸附的杂质，因此，在此过程中床层内吸附杂质量不变，吸附量为Q1(B点)；吸附过程(B-C)：在恒定的吸附压力下原料气不断进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，其特征在于，包括依次进行的过滤与吸附两个步骤；所述的过滤通过过滤装置(1)将煤制气中的固体颗粒、油、水进行脱除；所述的吸附通过吸附装置深度脱除煤制气中包括O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO的杂质；所述的过滤与吸附通过控制系统控制进行，所述的吸附装置包括吸附塔、顺放塔、程控气动阀门、氢气缓冲罐(9)，所述的吸附塔包括吸附塔A(2)、吸附塔B(3)、吸附塔C(4)、吸附塔D(5)、吸附塔E(6)、吸附塔F(7)，所述的吸附塔循环作为反应器吸附塔、均压吸附塔、解吸吸附塔使用；所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的程控气动阀门、调节阀门、监控平台、压力变送器；所述的吸附塔A(2)、吸附塔B(3)、吸附塔C(4)、吸附塔D(5)、吸附塔E(6)、吸附塔F(7)内均设有吸附剂，所述的吸附剂包括硅胶、活性炭和分子筛。

【技术特征摘要】
1.从煤制气中提纯氢气制备高纯及超高纯氢气的工艺方法，其特征在于，包括依次进行的过滤与吸附两个步骤；所述的过滤通过过滤装置(1)将煤制气中的固体颗粒、油、水进行脱除；所述的吸附通过吸附装置深度脱除煤制气中包括O2、H2O、CO2、CH4、N2、CO的杂质；所述的过滤与吸附通过控制系统控制进行，所述的吸附装置包括吸附塔、顺放塔、程控气动阀门、氢气缓冲罐(9)，所述的吸附塔包括吸附塔A(2)、吸附塔B(3)、吸附塔C(4)、吸附塔D(5)、吸附塔E(6)、吸附塔F(7)，所述的吸附塔循环作为反应器吸附塔、均压吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛卫军，邱长春，高嵩，刘皖南，计国栋，乐韵，于洋，
申请(专利权)人：大连中鼎化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21