[發明專利]一種PSA制氫方法

有效

• 申請號: 201310062858.6
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103112825A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 劉國學;陳聚良;宮冬青;李時清;侯國軍;戴新
• 申請（專利權）人: 河南神馬尼龍化工有限責任公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;B01D53/047
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;張智偉

技術領域

本發明屬于變壓吸附技術領域，具體涉及一種PSA制氫方法。

背景技術

氫氣是一種重要的原料氣體，常用于化工生產的加氫還原，傳統的制氫工藝采用水電解法，但此法能耗大，成本高，特別是對于需氧量較大的情況，更顯得不經濟。目前，水電解法正迅速地被節能效果好、產品純度高、成本廉價的以焦爐氣、煉廠氣等富氫氣為原料的變壓吸附(?Pressure?Swing??Adsorption??，簡稱PSA）制氫法所替代。

申請人制氫裝置以煤焦為原料，采用固定床富氧連續氣體法制取半水煤氣，再經常壓脫硫（栲膠法）、壓縮、變換、變壓吸附脫硫脫碳等工序生產出合格的凈化氣，供PSA-H₂系統提氫。

變壓吸附工藝是在六十年代世界能源危機的情況下，由美國聯合碳化物公司開發成功并投入工業應用。目前全世界約有500余套制氫裝置，產氫能力為200～100000Nm3/h不等，其工藝技術正朝著多床工藝、多次均壓和裝置大型化方向發展。國內對PSA工藝進行開發應用始于七十年代，西南化工研究設計院率先從事變壓吸附技術分離氣體混合物的研究工作。

申請人制氫裝置PSA工藝就是采用西南化工研究院的十塔四均壓抽真空（沖洗）脫碳工藝和八塔三均壓抽真空（沖洗）氫氣提純工藝。由于PSA制氫裝置要求的產品H₂純度為99.9%，H₂的回收率為86%；所以PSA制氫裝置的解吸氣中含有較多的H₂，且氫氣活性極強不易吸附，因而解吸氣中大部分氫氣主要集中在逆放初期的逆放氣中；回收這部分氫氣有利于提高整個系統的H₂回收率，降低系統的能耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種PSA制氫方法，該法通過對PSA制氫工序盡可能小的改動，達到回收逆放初期逆放氣中的氫氣。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種PSA制氫方法，煤氣依次經變換、PSA－CO₂/R（PSA脫碳工藝）和PSA－H₂（PSA氫氣提純工藝）工序處理得產品H₂，其特別之處在于：PSA－H₂工序中的逆放氣分為逆放氣1和逆放氣2，將逆放氣1經緩沖后送往PSA－CO₂/R工序對吸附器進行預升壓，將逆放氣2送去PSA－CO₂/R工序對吸附器進行沖洗；PSA－H₂工序中抽真空產生的解吸氣分為兩部分，初期氣返回到煤氣中，后期氣放空；其中，所述逆放氣1指逆放初期的逆放氣，所述逆放2指逆放后期的逆放氣，所述初期氣為抽真空后H₂含量在13-50v%的解吸氣，所述后期氣為抽真空后H₂含量小于13v%的解吸氣。

具體地，逆放初期的逆放氣為PSA－H₂工序中壓力范圍在0.19-0.05MPa的逆放氣。

具體地，逆放后期的逆放氣為PSA－H₂工序中壓力小于0.05Mpa、大于等于0.02MPa的逆放氣。

本發明工藝改進原理：

1、由于PSA制氫裝置要求的產品H₂純度為99.9%，H₂的回收率為86%；所以PSA制氫裝置的解吸氣中含有較多的H₂，且氫氣活性極強不易吸附，因而解吸氣中大部分氫氣主要集中在逆放初期的逆放氣中；回收這部分氫氣有利于提高整個系統的H₂回收率，降低系統的能耗。

2、PSA脫碳裝置中吸附器經抽空解吸后壓力為-0.08MPa，同時PSA-H₂逆放氣中CO₂含量較低為4.2%，經收集后，可充分利用這部分逆放氣對PSA脫碳抽空解吸后的吸附器進行升壓（形成均壓過程）；且不會對PSA脫碳裝置中吸附劑造成污染。逆放后期的逆放氣可作為PSA脫碳裝置的沖洗氣使用。

3、由于PSA-CO₂/R裝置的凈化氣露點為≤-60℃，作為PSA-H₂裝置的原料氣產生的逆放氣飽和水含量較小，可直接作為升壓氣和沖洗氣使用。

4、抽真空（初期）的解吸氣返回到煤氣中。

5、抽真空（后期）的解吸氣通過原解吸氣系統送火炬系統放空。