一种变压吸附脱除氢气中氩的方法技术

本发明专利技术属于提纯领域,具体涉及一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。本发明专利技术解决了现有工艺中的能耗大的问题，利用多个吸附塔分级降压与分级升压，将压力回收利用，不仅提升了变压吸附效率，而且保证纯度稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种变压吸附脱除氢气中氩的方法
本专利技术属于提纯领域,具体涉及一种变压吸附脱除氢气中氩的方法。
技术介绍
常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14，即氢气在1标准大气压和0℃，氢气的密度为0.089g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体(由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充)。氢气是相对分子质量最小的物质，主要用作还原剂。随着环保法规要求的日益严格以及氢气所具有的良好的燃烧性能，未来市场对氢气具有巨大的潜在需求。工业生产中对氢气的纯度要求较高，比如电子工业需要纯度大于99.999％，在某些情况下甚至要求更高。因此需要对含氢原料气进行分离提纯以满足不同的生产需求。然而，目前的工艺以膜分离法和低温吸附分离及低温精馏为主，其中膜分离法的压力损失较大，能耗大，难以工业化生产，低温吸附分离及低温精馏的方法需要大量冷量，能够极高。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，解决了现有工艺中的能耗大的问题，利用多个吸附塔分级降压与分级升压，将压力回收利用，不仅提升了变压吸附效率，而且保证纯度稳定。为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。所述原料氢气采用含有氩的氢气，所述氩含量浓度从PPM级至百分比级。所述吸附系统包括多个吸附塔，且多个所述吸附塔形成连续的吸附再生循环体系。每个所述吸附塔内形成完整的吸附-再生循环，具体步骤如下：步骤1，原料氢气从塔底加入至吸附塔内，通过吸附塔内的吸附床将氩气吸附，氢气作为产品气通过塔顶排出；当氩的传质前沿到达床层出口预留段时，关掉吸附塔的进料阀和出口阀，停止吸附，此时吸附塔进入再生过程中；步骤2，将吸附塔的吸附床尾端气体通入至下一吸附塔内，形成均压降压过程，这一过程中，吸附塔顶端的已经吸附完成的高纯氢气回收至下一吸附塔内，确保氢气的充分回收；步骤3，待吸附塔与下一吸附塔压力持平后断开，将吸附塔顶端连通至顺放气罐内，将吸附塔顶端经均压处理后的氢气收集至顺放气罐内，达到回收产品气的效果，同时在后续作为吸附剂再生气源；这一过程中，底层的氩气与氢气由下至上流动，不断上升直至吸附前沿达到吸附床的出口处；步骤4，将吸附塔底部与解吸气缓冲罐连通，逆着吸附方向降压处理，直至吸附塔内压力将至常压，这一过程中，氩在压力作用下从吸附剂中大量解吸，进入至解吸气缓冲罐内；步骤5，将顺放气罐内的气体逆着吸附方向通入吸附塔内，对吸附塔内的吸附床进行解吸处理，冲洗吸附床内的杂质，并将解吸气冲洗至解吸气缓冲罐内；步骤6，冲洗完成后吸附塔与下一个待再生的吸附塔相连，形成均压升压处理，这一过程中，利用其它待再生吸附塔上层的高纯氢气进行升压处理，不仅能够提升吸附塔内的压力，同时回收其它吸附塔的死空间氢气，反复数次与不同的带再生吸附塔进行均压升压处理；步骤7，将均压升压处理后的吸附塔被通入产品氢气，直至吸附塔的压力达到吸附压力；经上述处理即可完成一次吸附-再生的循环。经过多次的均压升压处理后，吸附塔的压力经由其他待再生的吸附塔的均压处理后大幅度提升，但是离吸附压力存在一定距离，利用产品气体直接提升吸附塔压力，直至达到吸附塔压力达到吸附压力。所述吸附系统的多级均压法，包括多个吸附塔，且每个吸附塔交替进行吸附-再生循环，实现气体的连续分离与提纯。所述交替式吸附处理采用高选择性吸附剂，该吸附剂的氩气吸附量远高于氢气，分离系数达到10以上，所述吸附剂采用分子筛，且分子筛内含有大量直径为几埃的微孔。从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：1.本专利技术解决了现有工艺中的能耗大的问题，利用多个吸附塔分级降压与分级升压，将压力回收利用，不仅提升了变压吸附效率，而且保证纯度稳定。2.本专利技术利用吸附塔的循环使用，将残留的高纯氢气充分利用，大大提升了氢气的回收率，也减少了压力损失。3.本专利技术提供的方法能够根据产品的需求设置不同数量的吸附塔组合，形成产品气的连续排出，且利用吸附再生体系实现了吸附塔的连续循环使用。附图说明图1是本专利技术实施例的流程图。具体实施方式结合图1，详细说明本专利技术的一个具体实施例，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。实施例1一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用三级均压法循环再生体系。所述原料氢气采用含有氩的氢气，所述氩含量浓度从PPM级至百分比级。所述吸附系统包括五个吸附塔，且五个所述吸附塔形成连续的吸附再生循环体系。每个所述吸附塔内形成完整的吸附-再生循环，具体步骤如下：步骤1，原料氢气从塔底加入至吸附塔内，通过吸附塔内的吸附床将氩气吸附，氢气作为产品气通过塔顶排出；当氩的传质前沿到达床层出口预留段时，关掉吸附塔的进料阀和出口阀，停止吸附，此时吸附塔进入再生过程中；步骤2，将吸附塔的吸附床尾端气体通入至下一吸附塔内，形成均压降压过程，这一过程中，吸附塔顶端的已经吸附完成的高纯氢气回收至下一吸附塔内，确保氢气的充分回收；步骤3，待吸附塔与下一吸附塔压力持平后断开，将吸附塔顶端连通至顺放气罐内，将吸附塔顶端经均压处理后的氢气收集至顺放气罐内，达到回收产品气的效果，同时在后续作为吸附剂再生气源；这一过程中，底层的氩气与氢气由下至上流动，不断上升直至吸附前沿达到吸附床的出口处；步骤4，将吸附塔底部与解吸气缓冲罐连通，逆着吸附方向降压处理，直至吸附塔内压力将至常压，这一过程中，氩在压力作用下从吸附剂中大量解吸，进入至解吸气缓冲罐内；步骤5，将顺放气罐内的气体逆着吸附方向通入吸附塔内，对吸附塔内的吸附床进行解吸处理，冲洗吸附床内的杂质，并将解吸气冲洗至解吸气缓冲罐内；步骤6，冲洗完成后吸附塔与下一个待再生的吸附塔相连，形成均压升压处理，这一过程中，利用其它待再生吸附塔上层的高纯氢气进行升压处理，不仅能够提升吸附塔内的压力，同时回收其它吸附塔的死空间氢气，反复数次与不同的带再生吸附塔进行均压升压处理；步骤7，将均压升压处理后的吸附塔被通入产品氢气，直至吸附塔的压力达到吸附压力；经上述处理即可完成一次吸附-再生的循环。经过多次的均压升压处理后，吸附塔的压力经由其他待再生的吸附塔的均压处理后大幅度提升，但是离吸附压力存在一定距离，利用产品气体直接提升吸附塔压力，直至达到吸附塔压力达到吸附压力。如图1所示，所述吸附系统的三级均压法，包括五个吸附塔，具体步骤如下：步骤1，原料氢气通过原料气缓冲罐通入至第一吸附塔内，经由第一吸附塔内的吸附床吸附，高纯氢气作为产品氢气，通过第一吸附塔顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，其特征在于：将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。/n

【技术特征摘要】
1.一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，其特征在于：将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。


2.根据权利要求1所述的变压吸附脱除氢气中氩的方法，其特征在于：所述原料氢气采用含有氩的氢气，所述氩含量浓度从PPM级至百分比级。


3.根据权利要求1所述的变压吸附脱除氢气中氩的方法，其特征在于：所述吸附系统由多个吸附塔形成连续的吸附再生循环体系。


4.根据权利要求3所述的变压吸附脱除氢气中氩的方法，其特征在于：每个所述吸附塔内形成完整的吸附-再生循环，具体步骤如下：
步骤1，原料氢气从塔底加入至吸附塔内，通过吸附塔内的吸附床将氩气吸附，氢气作为产品气通过塔顶排出；当氩的传质前沿到达床层出口预留段时，关掉吸附塔的进料阀和出口阀，停止吸附，此时吸附塔进入再生过程中；
步骤2，将吸附塔的吸附床尾端气体通入至下一吸附塔内，形成均压降压过程，这一过程中，吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志诚，黎佳荣，杨坤，
申请(专利权)人：北京中科富海低温科技有限公司杭州分公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33