[發(fā)明專利]一種變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)及其方法

有效

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• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112758892B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 陳健;卜令兵;王鍵;張宏宇;李克兵;吳巍;周曉烽;李小榮
• 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

1.一種變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)，其特征在于，包括至少三個吸附塔，接入至吸附塔內并設原料氣程控閥的混合原料氣輸送管線、設解吸氣程控閥的解吸氣管線，以及從吸附塔內接出并設沖洗入程控閥的沖洗入管線、設順放程控閥的順放管線、設均壓程控閥的均壓管線、設第一均壓及最終升壓程控閥的第一均壓及最終升壓管線和設產品氣程控閥的產品氣外輸管線；混合原料氣輸送管線上連接有含氫原料氣輸送管線和氮氣輸送管線；含氫原料氣輸送管線上設有第一流量計，氮氣輸送管線上設有第二流量計和調節(jié)閥。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)，其特征在于，沖洗入管線和順放管線之間通過沖洗調節(jié)閥相連通，或者在順放管線和沖洗入管線之間通過一至兩個順放緩沖罐、以及沖洗調節(jié)閥連通；第一均壓產品氣外輸管線之間通過終充調節(jié)閥相連通。

3.根據(jù)權利要求1或2所述一種變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，采用至少三個吸附塔分別經過重復循環(huán)步驟進行變壓吸附提純氫氣，每個吸附塔所經歷重復循環(huán)步驟依次為吸附步驟、順向降壓步驟、逆向降壓步驟、再生步驟和升壓步驟；

吸附塔中裝填有分子篩吸附劑，或者分子篩與活性氧化鋁、活性炭、硅膠中的一種至多種組成復合吸附床；

混合原料氣輸送管線內的混合原料氣在吸附過程進入吸附塔吸附，氮氣輸送管線內氮氣與含氫原料氣輸送管線內含氫原料氣的體積流量比小于等于0.1；

氮氣輸送管線內氮氣的摩爾含量為大于等于99.9%。

4.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，吸附步驟為在至少含有CO、CO₂和CH₄中一種雜質氣體組分的含氫原料氣中加入氮氣后，混合原料氣在1.0MPa~7.0MPa壓力下從吸附塔進料端進入吸附塔，非氫雜質被吸附劑吸附，氫氣產品從吸附塔的出料端流出。

5.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，順向降壓步驟為吸附塔內氣體順著吸附時氣體流向流出吸附塔，吸附塔內壓力降低。

6.根據(jù)權利要求5所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，順向降壓步驟包含至少兩次降壓過程，并且順向降壓步驟全部為均壓降壓步驟或包含均壓降壓步驟和為再生吸附塔提供沖洗再生氣的順放步驟兩種步驟。

7.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，逆向降壓步驟為吸附塔內氣體逆著吸附時氣體流向流出吸附塔，吸附塔內壓力降低，逆向降壓步驟包含至少一次降壓過程。

8.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，再生步驟為吸附塔內吸附的雜質氣體組分逆著吸附時氣體流向流出吸附塔，再生步驟為利用其他吸附塔的順放氣逆流沖洗再生步驟或利用真空設備對吸附塔抽真空的抽空再生步驟。

9.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，升壓步驟為完成再生后的吸附塔，利用順向降壓步驟的氣體和產品氣對吸附塔進行升壓，其中接受順向降壓步驟氣體時為均壓升壓步驟，接受產品氣時為最終升壓步驟。

10.根據(jù)權利要求3所述的變壓吸附提純氫氣方法，其特征在于，氮氣輸送管線內氮氣與含氫原料氣輸送管線內含氫原料氣的體積流量比小于等于0.07。