【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废气回收，具体涉及一种用低温法回收天然气和氢气的装置及其方法。
技术介绍
1、甲烷是一种无色、无味气体，主要作为燃料被广泛应用于民业和工业中。在甲烷生产过程中，若其他气体杂质混入甲烷，则会导致甲烷被污染，若作为废气排出，则会导致增加甲烷消耗量和生产成本高等问题，因此需要将被污染的甲烷净化后回收再利用。
2、原料气即甲烷废气中一般含有氢气杂质，以及由于输送原因混入的少量空气、水分和二氧化碳等杂质。
3、废气中杂质的分离可以采用传统膜分离法和低温法；
4、传统膜分离法是通过使用膜来分离气体或液体,从而减少污染物排放的废气处理方法，其具有产品气纯度、分离效率以及氢气混合气纯化效果均需要进一步提高等问题；
5、低温法是利用低温下不同气体的沸点差异来实现分离的废气处理方法，如何将其较好的应用在甲烷废气处理是本专利技术需要解决的技术问题。
6、基于此，本专利技术设计了一种用低温法回收天然气和氢气的装置及其方法以解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种用低温法回收天然气和氢气的装置及其方法。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种用低温法回收天然气和氢气的装置，包括压缩机、纯化组件、冷箱、第一换热器、第一水气分离器、第二换热器、第二水气分离器和psa变压吸附系统；第一换热器、第一水气分离器、第二换热器和第二水气分离器均位于冷箱内
4、压缩机的出料端与纯化组件的进料端连接，纯化组件的出料端与第一换热器的进料端连接；第一换热器的出料端与第一水气分离器的进料端连接，第一水气分离器的出液端与液态非甲烷总烃储罐连接，第一水气分离器的出气端与第二换热器的进料端连接，第二换热器的出料端与第二水气分离器的进料端连接，第二水气分离器的出液端与第二换热器的进液端连接，第二换热器的出气端与psa变压吸附系统连接。
5、更进一步的，所述纯化组件包括冷冻机、活性炭除油器、除氧器、第一吸附塔和第二吸收塔；压缩机的出料端与冷冻机的进料端连接，冷冻机的出料端与活性炭除油器的进料端连接，活性炭除油器的出料端与除氧器的进料端连接，除氧器的出料端与并联的第一吸附塔与第二吸收塔的进料端连接，第一吸附塔与第二吸收塔的出料端与第一换热器的进料端连接。
6、更进一步的，第二换热器的另一进液端与液氮储罐连接。
7、更进一步的，所述除氧器内填装了钯碳脱氧剂。
8、更进一步的，所述第一吸附塔和第二吸收塔内均填装了13x分子筛。
9、更进一步的，所述第一换热器的温度为-110℃。
10、更进一步的，第二换热器的温度为-190℃。
11、更进一步的，利用压缩机使原料气加压至22.5barg。
12、一种所述的用低温法回收天然气和氢气的装置的使用方法，包括以下步骤：
13、一、加压后的原料气进入冷冻机、活性炭除油器后实现除油；
14、二、除油后的原料气进入除氧器中除氧，在钯碳脱氧剂的作用下使氢气、甲烷、氧气反应生成水和二氧化碳；
15、三、反应后的原料气进入到第一吸附塔或者第二吸收塔中，通过13x分子筛除去水和二氧化碳；
16、四、除二氧化碳和水后的原料气进入冷箱内的第一换热器，第一换热器的温度为-110℃，由于各组分沸点不同，第一换热器把非甲烷总烃变为液态；
17、五、第一换热器的液体和气体均进入第一水气分离器，其中，液态非甲烷总烃通过第一水气分离器的出液端排出；
18、六、第一水气分离器内其余的气体进入第二换热器，第二换热器的温度为-190℃，通过注入一股液氮，压力为2-6barg，为第二换热器提供冷量，进行热量交换，之后氮气通过第二换热器的出气端排出；其中，氢气与氮气经过第二换热器排出至psa变压吸附系统实现分离；其中，甲烷由于沸点较低变为液态；
19、七、液态甲烷进入进入第二水气分离器，再通过第二水气分离器输送至第二换热器中进行热质交换，变为气态甲烷并被排出。
20、有益效果
21、本专利技术采用低温法回收甲烷废气中的天然气和氢气，原理为：将原料气经过压缩、纯化后，用热交换的方式使沸点低的组分成为液态；经纯化后原料气主要是甲烷、氢气、氮气、非甲烷总烃的混合物；利用甲烷与氢气的沸点不同进行分离，来获得天然气和氢气；
22、本专利技术流程为原料气经压缩机加压到22.5barg，经冷冻机、活性炭除油器除油，经过除氧器除氧；再经过第一吸附塔或者第二吸收塔去除二氧化碳和水，使原料气中高沸点杂质预先清除，避免堵塞设备内通道，达到进入冷箱的标准；在冷箱中利用氢气、甲烷、非甲烷总烃沸点不同完成分离，非甲烷总烃变为液态被排出，氢气与氮气混合气进入psa变压吸附系统进一步分离，甲烷可被送往用户管道；
23、本专利技术与传统膜分离法对比，具有以下优点：1、产品气纯度高；2、氢气混合气可进一步纯化，继续回收利用，可避免浪费；3、分离效率高。
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1.一种用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，包括压缩机(1)、纯化组件、冷箱(6)、第一换热器(7)、第一水气分离器(8)、第二换热器(9)、第二水气分离器(10)和PSA变压吸附系统(12)；第一换热器(7)、第一水气分离器(8)、第二换热器(9)和第二水气分离器(10)均位于冷箱(6)内部；
2.根据权利要求1所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，所述纯化组件包括冷冻机(2)、活性炭除油器(3)、除氧器(4)、第一吸附塔(5)和第二吸收塔(11)；压缩机(1)的出料端与冷冻机(2)的进料端连接，冷冻机(2)的出料端与活性炭除油器(3)的进料端连接，活性炭除油器(3)的出料端与除氧器(4)的进料端连接，除氧器(4)的出料端与并联的第一吸附塔(5)与第二吸收塔(11)的进料端连接，第一吸附塔(5)与第二吸收塔(11)的出料端与第一换热器(7)的进料端连接。
3.根据权利要求2所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，第二换热器(9)的另一进液端与液氮储罐连接。
4.根据权利要求3所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，
5.根据权利要求4所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，所述第一吸附塔(5)和第二吸收塔(11)内均填装了13X分子筛。
6.根据权利要求5所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，所述第一换热器(7)的温度为-110℃。
7.根据权利要求6所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，第二换热器(9)的温度为-190℃。
8.根据权利要求7所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，利用压缩机(1)使原料气加压至22.5barg。
9.一种根据权利要求8所述的用低温法回收天然气和氢气的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，包括压缩机(1)、纯化组件、冷箱(6)、第一换热器(7)、第一水气分离器(8)、第二换热器(9)、第二水气分离器(10)和psa变压吸附系统(12)；第一换热器(7)、第一水气分离器(8)、第二换热器(9)和第二水气分离器(10)均位于冷箱(6)内部；
2.根据权利要求1所述的用低温法回收天然气和氢气的装置，其特征在于，所述纯化组件包括冷冻机(2)、活性炭除油器(3)、除氧器(4)、第一吸附塔(5)和第二吸收塔(11)；压缩机(1)的出料端与冷冻机(2)的进料端连接，冷冻机(2)的出料端与活性炭除油器(3)的进料端连接，活性炭除油器(3)的出料端与除氧器(4)的进料端连接，除氧器(4)的出料端与并联的第一吸附塔(5)与第二吸收塔(11)的进料端连接，第一吸附塔(5)与第二吸收塔(11)的出料端与第一换热器(7)的进料端连接。
3.根据权利要求2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王耀亮，李超凡，王传瑞，马海鸣，
申请(专利权)人：上海跃绅能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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