[發明專利]一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統及其分離提純方法

在審

• 申請號: 202010155619.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111204712A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 陳健;卜令兵;王鍵;張杰;張宏宇;張崇海;吳巍;趙洪法
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;B01D53/047
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

1.一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，包括第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、中間罐、原料氣輸送管、均壓管線、沖洗管線、解吸氣管、以及產品氣外輸管，所述原料氣輸送管分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道連接，所述解吸氣管分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道連接，所述產品氣外輸管分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道連接，所述中間罐通過所述均壓管線分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔連接，所述中間罐通過所述沖洗管線分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔連接。

2.根據權利要求1所述的一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，所述原料氣輸送管與所述第一吸附塔連接的管道上設有程控閥1A；優選地，所述原料氣輸送管與所述第二吸附塔連接的管道上設有程控閥1B；更優選地，所述原料氣輸送管與所述第三吸附塔連接的管道上設有程控閥1C。

進一步地，所述解吸氣管與所述第一吸附塔連接的管道上設有程控閥3A；優選地，所述解吸氣管與所述第二吸附塔連接的管道上設有程控閥3B；更優選地，所述解吸氣管與所述第三吸附塔連接的管道上設有程控閥3C。

進一步地，所述產品氣外輸管與所述第一吸附塔連接的管道上設有程控閥2A；優選地，所述產品氣外輸管與所述第二吸附塔連接的管道上設有程控閥2B；更優選地，所述產品氣外輸管與所述第三吸附塔連接的管道上設有程控閥2C。

3.根據權利要求1所述的一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，所述均壓管線的一端與所述中間罐連通，另一端通過管道分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔連通；

具體地說，所述均壓管線與所述第一吸附塔連接的管道上設有程控閥4A；優選地，所述均壓管線與所述第二吸附塔連接的管道上設有程控閥4B；更優選地，所述均壓管線與所述第三吸附塔連接的管道上設有程控閥4C。

4.根據權利要求1所述的一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，所述沖洗管線的一端與所述中間罐連通，另一端通過管道分別與所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔連通；

具體地說，所述沖洗管線與所述第一吸附塔連接的管道上設有程控閥5A；優選地，所述沖洗管線與所述第二吸附塔連接的管道上設有程控閥5B；更優選地，所述沖洗管線與所述第三吸附塔連接的管道上設有程控閥5C。

5.根據權利要求1所述的一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，所述產品氣外輸管上設有調節閥PV-1；優選地，所述沖洗氣管上設有調節閥PV-3；更優選地，所述解吸氣管上設有調節閥PV-4；進一步優選地，所述均壓管線上設有程控閥4D。

6.根據權利要求1所述的一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統，其特征在于，所述產品氣外輸管和所述均壓管線之間連接有終升管線，優選地，所述終升管線上設有調節閥PV-2。

7.根據權利要求1-6任意一項所述一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統的分離提純方法，其特征在于，采用三塔十二循環步序將原料氣分離以得到高純度產品氣，所述十二循環步序包括四個吸附步驟、兩個均壓降壓步驟、一個逆放步驟、兩個沖洗步驟、兩個均壓升壓步驟、以及一個產品氣升壓步驟。

8.根據權利要求7所述的分離提純方法，其特征在于，在兩個所述均壓降壓步驟中，第一個均壓降壓步驟是吸附塔與中間罐均壓；優選地，在兩個所述均壓升壓步驟中，第一個均壓升壓步驟是吸附塔與中間罐均壓。

9.根據權利要求7所述的分離提純方法，其特征在于，所述產品氣為99.9％以上的氫氣；優選地，所述原料氣的壓力為0.8～3.0MPag；更優選地，所述原料氣的氫氣含量大于40％。

10.根據權利要求7所述的分離提純方法，其特征在于，所述十二循環步序具體如下表所示：

其中，A1～A4：吸附；ED1：第一均壓降；ED2：第二均壓降；D：逆向泄壓；P：沖洗再生；ER2：第二均壓升；ER1：第一均壓升；FR：產品氣最終升壓；

優選地，步驟1為30s，步驟2為12s，步驟3為30s，步驟4為60s，步驟5為30s，步驟6為12s，步驟7為30s，步驟8為60s，步驟9為30s，步驟10為12s，步驟11為30s，步驟12為60s。