[發(fā)明專利]一種高純氫凈化工藝及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110407434.X
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102491272A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 曾力丁;朱冬生
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B3/58
• 分類號: C01B3/58
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 談順法

1.一種高純氫凈化工藝，其特征在于，所述工藝包括：

1)吸附操作：將經(jīng)過粗提純的、純度達到99％以上，壓力為10～20MPa的原料氫氣通入常溫吸附器，依次通過分層裝填的13X分子篩、5A分子篩、活性炭、除氧催化劑，進行常溫吸附后的氫氣經(jīng)低溫回收換熱器與低溫吸附器出口的氫氣進行換熱，回收低溫的高純氫氣的冷量后，經(jīng)過液氮冷卻器，進一步冷卻到-100～-150℃，然后進入低溫吸附器；進入低溫吸附器的氫氣依次通過低溫吸附器中分層裝填的13X分子篩、5A分子篩和活性炭，完成吸附后，得到高純氫，高純氫流出低溫吸附器，與進入低溫吸附器的氫氣進行換熱，經(jīng)過冷量回收的高純氫溫度達到常溫后，進入高純氫儲罐儲存；

2)吸附床層再生：

吸附床層達到飽和時，通過設置于常溫吸附器和低溫吸附器入口管線旁支的通向大氣或低壓氫氣系統(tǒng)的閥門將吸附系統(tǒng)內(nèi)的氫氣放空；將系統(tǒng)壓力降至常壓后，啟動熱媒泵，向常溫吸附器與低溫吸附器外壁的夾套內(nèi)充入熱媒，并建立循環(huán)，常溫的熱媒將低溫的吸附器加熱，并不斷通過冷卻/加熱器從空氣或水中獲得熱量，將低溫吸附器從低溫加熱至常溫后，停止熱媒的循環(huán)，啟動位于常溫吸附器和低溫吸附器夾套底部的加熱器，對熱媒進行加熱，加熱至常溫吸附器和低溫吸附器的吸附床層溫度達到150℃時，由高純氫儲罐采出的高純氫流經(jīng)再生氣加熱器，加熱至150～300℃，分別進入常溫吸附器和低溫吸附器，流經(jīng)吸附床層后經(jīng)放空閥放空，將再生出來的雜質(zhì)帶走；

所述的吸附床層再生完畢后，啟動熱媒泵，通過熱媒在夾套和冷卻/加熱器之間的循環(huán)流動，將吸附床層的熱量逐漸帶出，吸附床層溫度降至常溫時，關閉再生氣放空閥門，來自高純氫儲罐的再生氣將吸附系統(tǒng)壓力充至吸附操作壓力，即10～20MPa，進入下一步吸附操作；

其中，所述的常壓指1個大氣壓，常溫指20～25℃；所述的高溫吸附器和低溫吸附器的容器內(nèi)壓力不高于25MPa，所述的夾套內(nèi)壓力不高于1MPa；

所述的5A分子篩是指化學式為：3/4CaO·1/4Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·9/2H₂O；硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)≈2；有效孔徑≈5×10^-10m的分子篩；

所述的13X分子篩是指化學式為：Na₂O·Al₂O₃·(2.8±0.2)SiO₂·(6-7)H2O；硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)≈2.6-3.0；有效孔徑≈10×10^-10m的分子篩。

2.如權利要求1所述的高純氫凈化工藝，其特征在于，所述的位于每個吸附器夾套底部的加熱器為電加熱器或蒸汽加熱器。

3.如權利要求1所述的高純氫凈化工藝，其特征在于，所述的熱媒為在操作壓力下沸點為150～300℃的液體。

4.一種高純氫凈化裝置，其特征在于，所述的裝置包含一個或一個以上并聯(lián)的、共用一個高純氫儲罐的吸附子系統(tǒng)，除高純氫儲罐外的所有設備及管線都處于保溫材料的保溫之下；所述的子系統(tǒng)中，原料氣罐30通過閥門16連接到帶有夾套3的常溫吸附器1的入口，常溫吸附器1的出口通過閥門17依次與低溫回收換熱器9、液氮冷卻器10和帶有夾套4的低溫吸附器2的入口相連，低溫吸附器2的出口通過低溫回收換熱器9連接到高純氫儲罐11；高純氫儲罐11依次通過閥門17、再生氣加熱器、閥門20、21分別連接常溫吸附器1和低溫吸附器2，在常溫吸附器1和低溫吸附器2的入口管線旁支設置有閥門22、23和限流板28、29；在常溫吸附器1和低溫吸附器2的夾套底部分別設有加熱器5和加熱器6，加熱器5和加熱器6分別與閥門24、25連接并聯(lián)后與熱媒泵14、熱媒罐13、閥門26、冷卻/加熱器15相連并形成循環(huán)，在常溫吸附器1和低溫吸附器2的分別設有熱媒溢流口7和8，與熱媒罐13相連。