[發(fā)明專利]一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統(tǒng)及其分離提純方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010155619.5 | 申請日： | 2020-03-09 |
| 公開（公告）號： | CN111204712A | 公開（公告）日： | 2020-05-29 |
| 發(fā)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214 | 代理人： | 劉小彬 |
| 地址： | 610225 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 變壓 吸附 氣體 分離 提純 氫氣 系統(tǒng) 及其 方法 | ||
本發(fā)明公開一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統(tǒng)及其分離提純方法，解決現(xiàn)有技術(shù)變壓吸附氣體分離效率低及變壓吸附氣體分離系統(tǒng)吸附塔體積大的技術(shù)問題，本發(fā)明包括3個吸附塔、1個中間罐、16臺程控閥、4臺調(diào)節(jié)閥、以及相應的進料管路、產(chǎn)品輸送管路、均壓管路、沖洗管路和解吸管路。采用3塔12循環(huán)步序?qū)⒃蠚夥蛛x以得到高純度產(chǎn)品氣。本發(fā)明每個吸附塔經(jīng)過12個步驟完成從吸附、均壓降壓、逆向放壓、沖洗、均壓升壓到產(chǎn)品氣升壓的循環(huán)，任一時刻均有一個吸附塔處于進料吸附并生產(chǎn)氫氣的過程，使得原料氣進料和產(chǎn)品氣生產(chǎn)連續(xù)進行。使得循環(huán)時間由目前的480s減少到396s，減小了吸附塔進料時間，從而減小吸附塔的體積，以提升系統(tǒng)吸附分離效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于變壓吸附氣體分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統(tǒng)及其分離提純方法。
背景技術(shù)
變壓吸附(簡稱PSA)氣體分離技術(shù)是利用吸附劑對不同氣體的吸附容量的差異，以及吸附容量隨壓力的升高而增加，隨壓力的降低而減小的特性，在高壓下吸附，在低壓下解吸，從而實現(xiàn)氣體物理分離的氣體分離技術(shù)。變壓吸附氣體分離可以實現(xiàn)高純度和高效率，因此廣泛應用于石化、冶金、能源、環(huán)保、醫(yī)療等領(lǐng)域。
變壓吸附氣體分離可以從混合氣體中分離提純氫氣、氧氣、氮氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等各種工業(yè)氣體，其中應用最廣泛的是變壓吸附提純氫氣技術(shù)。
利用變壓吸附方法可以從變換氣、重整氣、甲醇裂解氣、甲醇弛放氣、煉廠尾氣、合成氨尾氣等氫氣含量大于40％以上的氫氣中脫除CO2、CO、CH4、CnHm、N2、H2O等雜質(zhì)，獲得純度大于等于99.9％的氫氣，滿足各類用氫需求。
變壓吸附提氫技術(shù)在應用的過程中其工藝流程也不斷優(yōu)化，早期的專利如US3430418和US3456816公開了4塔變壓吸附工藝過程，隨著變壓吸附規(guī)模的不斷提升，壓力的不斷提高發(fā)展了多塔變壓吸附工藝技術(shù)，如專利CN1298410C公開了帶兩個順放罐的變壓吸附工藝公開了一種10塔的工藝流程，專利CN103534002B公開了一種12塔以上的工藝流程。
然而變壓吸附提氫技術(shù)不僅應用于大型工業(yè)領(lǐng)域，也應用于中小規(guī)模領(lǐng)域，因此需要開發(fā)投資省、效率更高的變壓吸附工藝流程。節(jié)約投資而且可靠性高的途徑就是減少吸附塔的數(shù)量和程控閥門的數(shù)量，專利CN1984705B公開了一種連續(xù)送進三床變壓吸附系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含3個吸附塔、17程控閥和5臺調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)如下表所示12步工藝循環(huán)。
其中AD：吸附和產(chǎn)品生產(chǎn)，ED1：第一均衡下降，PPG：提供凈化氣體，ED2：第二均衡下降，BD：泄料；PG：接受凈化氣，EU1：第一均衡上升，EU2：第二均衡上升，PP：從產(chǎn)品集合管接收產(chǎn)品氣體用于產(chǎn)品加壓，以及FD：進料加壓。
由12步的循環(huán)表可以看出，該工藝有3個吸附進料步驟和1個進料加壓步驟，即每個分周期有4個進料步驟，可以實現(xiàn)連續(xù)送進料的目的，但是，該工藝只有在3個吸附步驟有產(chǎn)品氫氣產(chǎn)出，在進料加壓和第二均衡升共同進行的步驟內(nèi)吸附塔內(nèi)的壓力沒有達到吸附壓力，沒有產(chǎn)品氣輸出，即該流程有1/4的步驟沒有產(chǎn)品氣輸出。另外，CN1984705B的三塔流程12步循環(huán)總的循環(huán)時間為480s，即分周期時間160s，分周期時間長，其吸附分離效率還不理想。
因此，設計一種新的三塔變壓吸附氣體分離提純氫氣系統(tǒng)及其分離提純方法，提升系統(tǒng)變壓吸附氣體分離效率，并減小系統(tǒng)裝置的體積，成為所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種變壓吸附氣體分離提純氫氣系統(tǒng)及其分離提純方法，解決現(xiàn)有技術(shù)變壓吸附氣體分離效率低、以及吸附塔體積大的技術(shù)問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
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