一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法技术方案

技术编号:28789169 阅读:18 留言:0更新日期:2021-06-09 11:25
本发明专利技术公开了一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法,解决现有技术氢气回收率低或投资高的技术问题。提纯氢气系统包括吸附塔、第一至第九程控阀、原料气输送管线、冲洗出管线、逆放气管线、冲洗入管线、顺放管线、第二均压/第三均压管线、第四均压管线、第一均压及最终升压管线、产品气外输管线、抽真空设备和管道。提纯氢气方法为每个吸附塔依次经过包括吸附步骤、顺向降压步骤、逆向降压步骤、低压冲洗再生步骤和逆向升压步骤的重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气。本发明专利技术在吸附塔处于低压冲洗步骤时抽真空使冲洗再生压力低于常压冲洗工艺再生压力,冲洗效率更高,吸附剂再生更加彻底,从而提高吸附剂动态吸附容量,提高氢气回收率。提高氢气回收率。提高氢气回收率。

【技术实现步骤摘要】
一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法


[0001]本专利技术属于变压吸附提纯气体
,具体涉及一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法。

技术介绍

[0002]变压吸附提纯氢气技术广泛应用于石油、化工、能源等领域,并且随着工业技术的发展,变压吸附提纯氢气系统已经成为大型工业系统的主要单元,并且变压吸附提纯氢气系统规模逐步增加,已经达到每小时产氢几十万立方米。
[0003]变压吸附提纯氢气技术是利用吸附剂对不同气体的吸附容量的差异,并且吸附容量随着吸附压力的增加而增加,随着吸附压力的降低而减小的特性,在高压下吸附,在低压下解吸再生,从而实现氢气的提纯。常用吸附剂的再生方式有两中,一种为常压冲洗再生,即利用一部分氢气在常压下对吸附剂冲洗再生,再生压力在0.02~0.05MPag;另一种再生方式为抽空再生,即利用真空泵对吸附塔抽真空,吸附剂在真空条件下再生,再生压力为

0.08MPag~

0.095MPa。其中冲洗再生工艺吸附塔数量少,投资低,但是氢气的回收率相对也低;而抽空再生工艺需要更多的均压次数,一般抽空工艺比冲洗工艺多2步以上均压,因此,吸附塔的数量更多,投资更高,但是氢气的回收率相对也较高。
[0004]变压吸附提氢工艺研究的目的在于提升效率,改善再生,专利CN210874700U采用高压再生工艺,将传统的冲洗再生压力由0.02~0.05MPag提高至0.1~0.3MPag,这样可以降低解吸气的增压能耗,然而,高压冲洗工艺会降低吸附剂的再生效果,降低氢气回收率;为了提升抽空工艺的再生效果,多个专利公布了在抽空步骤的后期引入冲洗气,即在抽空后期采用抽空冲洗工艺增强吸附剂的再生,如专利CN110052114A在抽空阶段的中后期采用抽空与冲洗同时进行的工艺,同时还可以实现抽空工艺和冲洗工艺的切换,如CN1151957C、CN109276973A、CN109529534A、CN110252083A、CN211635878U等专利技术在抽空步骤后引入了抽空冲洗步骤,然而,这种改进仍然是基于抽空再生,仍然需要比冲洗工艺多出更多的均压次数、较低的再生压力和较大的真空泵。如何提升冲洗再生工艺的效率仍然是需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是:提供一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法,解决现有技术常压冲洗再生工艺中氢气回收率低而抽空再生工艺投资高的技术问题。
[0006]为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:
[0007]一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统,包括至少三个吸附塔,接入至吸附塔内并设第一程控阀10X的原料气输送管线、设第二程控阀20X的冲洗出管线和设第三程控阀30X的逆放气管线,以及从吸附塔内接出并设第四程控阀40X的冲洗入管线、设第五程控阀50X的顺放管线、设第七程控阀70X的第二均压/第三均压管线、设第六程控阀60X的第四均
压管线、设第八程控阀80X的第一均压及最终升压管线和设第九程控阀90X的产品气外输管线;冲洗出管线上设有抽真空设备,冲洗入管线和顺放管线之间连通有管道。
[0008]进一步地,管道上设有顺放调节阀。
[0009]进一步地,第一均压及最终升压管线和产品气外输管线之间通过终充调节阀相连通。
[0010]一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统的提纯氢气方法,采用至少三个吸附塔分别经过重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气,每个吸附塔所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、顺向降压步骤、逆向降压步骤、低压冲洗再生步骤和逆向升压步骤。
[0011]进一步地,吸附步骤为原料气在1.0MPa~7.0MPa压力下从吸附塔进料端进入吸附塔,非氢杂质被吸附剂吸附,氢气产品从吸附塔的出料端流出。
[0012]进一步地,顺向降压步骤为吸附塔内气体顺着吸附时气体流向流出吸附塔,吸附塔内压力降低,顺向降压步骤包含至少两次降压过程,并且顺向降压步骤包含均压降压步骤和为再生吸附塔提供冲洗再生气的顺放步骤。
[0013]进一步地,逆向降压步骤为吸附塔内气体逆着吸附时气体流向流出吸附塔,吸附塔内压力降低,逆向降压步骤包含至少一次降压过程。
[0014]进一步地,低压冲洗再生步骤为再生气从吸附塔出口端逆着吸附时气流方向对吸附塔冲洗,吸附塔内所吸附杂质在低压下解吸并随冲洗气体流出吸附塔,过程中抽真空设备对处于低压冲洗再生步骤吸附塔抽真空使其内压力为

0.06~0.005MPa,优选

0.035~0.005MPa。
[0015]进一步地,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,利用顺向降压步骤的气体对吸附塔进行逆向升压;最终升压步骤为完成均压升步骤的吸附塔利用产品气或者原料气将吸附塔压力升至吸附压力。
[0016]进一步地,吸附塔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。
[0017]与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:
[0018]本专利技术结构简单、设计科学合理,使用方便,在吸附塔处于冲洗步骤时给吸附塔抽真空,使得冲洗再生的压力低于常压冲洗工艺的再生压力,冲洗效率更高,吸附剂再生更加彻底,从而提高吸附剂的动态吸附容量,提高氢气回收率,氢气回收率可提高4个百分点以上,单位吸附剂的处理能力提高30%以上。
附图说明
[0019]图1为本专利技术低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统流程图(以10塔为例)。
[0020]图2为本专利技术低压冲洗再生吸附塔内压力变化曲线图。
[0021]其中,附图标记对应的名称为:
[0022]1‑
原料气输送管线、2

冲洗出管线、3

逆放气管线、4

冲洗入管线、5

顺放管线、6

第四均压管线、7

第二均压/第三均压管线、8

第一均压及最终升压管线、9

产品气外输管线、10

终充调节阀、11

顺放调节阀、12

抽真空设备、13

吸附塔、14

管道。
[0023]第一程控阀10X、第二程控阀20X、第三程控阀30X、第四程控阀40X、第五程控阀50X、第六程控阀60X、第七程控阀70X、第八程控阀80X、第九程控阀90X。其中,10X、20X、30X、
40X、50X、60X、70X、80X、90X中的X为吸附塔的编号,相应的,10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X为程控阀编号,如图1中,T03号吸附塔所对应的10X、20X、30X、40X、50X、60X、70X、80X、90X则分别为103、203、303、403、503、603、703、本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统,其特征在于,包括至少三个吸附塔(13),接入至吸附塔(13)内并设第一程控阀10X的原料气输送管线(1)、设第二程控阀20X的冲洗出管线(2)和设第三程控阀30X的逆放气管线(3),以及从吸附塔(13)内接出并设第四程控阀40X的冲洗入管线(4)、设第五程控阀50X的顺放管线(5)、设第七程控阀70X的第二均压/第三均压管线(7)、设第六程控阀60X的第四均压管线(6)、设第八程控阀80X的第一均压及最终升压管线(8)和设第九程控阀90X的产品气外输管线(9);冲洗出管线(2)上设有抽真空设备(12),冲洗入管线(4)和顺放管线(5)之间连通有管道(14)。2.根据权利要求1所述的一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统,其特征在于,管道(14)上设有顺放调节阀(11)。3.根据权利要求1所述的一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统,其特征在于,第一均压及最终升压管线(8)和产品气外输管线(9)之间通过终充调节阀(10)相连通。4.根据权利要求1

3任意一项所述的一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统的提纯氢气方法,其特征在于,采用至少三个吸附塔分别经过重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气,每个吸附塔所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、顺向降压步骤、逆向降压步骤、低压冲洗再生步骤和逆向升压步骤。5.根据权利要求4所述的提纯氢气方法,其特征在于,吸附步骤为原料气在1.0MPa~...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈健卜令兵王键张宏宇赵洪法张崇海周晓烽穆永峰
申请(专利权)人:西南化工研究设计院有限公司
类型:发明
国别省市:

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