[發(fā)明專利]一種低壓沖洗再生變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)及提純氫氣方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110275325.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN112919414A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳健;卜令兵;王鍵;張宏宇;趙洪法;張崇海;周曉烽;穆永峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): C01B3/56
• 分類號(hào): C01B3/56;B01D53/04;B01D53/047;B01D53/75
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發(fā)明公開了一種低壓沖洗再生變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)及提純氫氣方法，解決現(xiàn)有技術(shù)氫氣回收率低或投資高的技術(shù)問題。提純氫氣系統(tǒng)包括吸附塔、第一至第九程控閥、原料氣輸送管線、沖洗出管線、逆放氣管線、沖洗入管線、順放管線、第二均壓/第三均壓管線、第四均壓管線、第一均壓及最終升壓管線、產(chǎn)品氣外輸管線、抽真空設(shè)備和管道。提純氫氣方法為每個(gè)吸附塔依次經(jīng)過包括吸附步驟、順向降壓步驟、逆向降壓步驟、低壓沖洗再生步驟和逆向升壓步驟的重復(fù)循環(huán)步驟進(jìn)行變壓吸附提純氫氣。本發(fā)明在吸附塔處于低壓沖洗步驟時(shí)抽真空使沖洗再生壓力低于常壓沖洗工藝再生壓力，沖洗效率更高，吸附劑再生更加徹底，從而提高吸附劑動(dòng)態(tài)吸附容量，提高氫氣回收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變壓吸附提純氣體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓沖洗再生變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)及提純氫氣方法。

背景技術(shù)

變壓吸附提純氫氣技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油、化工、能源等領(lǐng)域，并且隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)已經(jīng)成為大型工業(yè)系統(tǒng)的主要單元，并且變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)規(guī)模逐步增加，已經(jīng)達(dá)到每小時(shí)產(chǎn)氫幾十萬(wàn)立方米。

變壓吸附提純氫氣技術(shù)是利用吸附劑對(duì)不同氣體的吸附容量的差異，并且吸附容量隨著吸附壓力的增加而增加，隨著吸附壓力的降低而減小的特性，在高壓下吸附，在低壓下解吸再生，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的提純。常用吸附劑的再生方式有兩中，一種為常壓沖洗再生，即利用一部分氫氣在常壓下對(duì)吸附劑沖洗再生，再生壓力在0.02～0.05MPag；另一種再生方式為抽空再生，即利用真空泵對(duì)吸附塔抽真空，吸附劑在真空條件下再生，再生壓力為-0.08MPag～-0.095MPa。其中沖洗再生工藝吸附塔數(shù)量少，投資低，但是氫氣的回收率相對(duì)也低；而抽空再生工藝需要更多的均壓次數(shù)，一般抽空工藝比沖洗工藝多2步以上均壓，因此，吸附塔的數(shù)量更多，投資更高，但是氫氣的回收率相對(duì)也較高。

變壓吸附提氫工藝研究的目的在于提升效率，改善再生，專利CN210874700U采用高壓再生工藝，將傳統(tǒng)的沖洗再生壓力由0.02～0.05MPag提高至0.1～0.3MPag，這樣可以降低解吸氣的增壓能耗，然而，高壓沖洗工藝會(huì)降低吸附劑的再生效果，降低氫氣回收率；為了提升抽空工藝的再生效果，多個(gè)專利公布了在抽空步驟的后期引入沖洗氣，即在抽空后期采用抽空沖洗工藝增強(qiáng)吸附劑的再生，如專利CN110052114A在抽空階段的中后期采用抽空與沖洗同時(shí)進(jìn)行的工藝，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)抽空工藝和沖洗工藝的切換，如CN1151957C、CN109276973A、CN109529534A、CN110252083A、CN211635878U等專利技術(shù)在抽空步驟后引入了抽空沖洗步驟，然而，這種改進(jìn)仍然是基于抽空再生，仍然需要比沖洗工藝多出更多的均壓次數(shù)、較低的再生壓力和較大的真空泵。如何提升沖洗再生工藝的效率仍然是需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種低壓沖洗再生變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)及提純氫氣方法，解決現(xiàn)有技術(shù)常壓沖洗再生工藝中氫氣回收率低而抽空再生工藝投資高的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種低壓沖洗再生變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)，包括至少三個(gè)吸附塔，接入至吸附塔內(nèi)并設(shè)第一程控閥10X的原料氣輸送管線、設(shè)第二程控閥20X的沖洗出管線和設(shè)第三程控閥30X的逆放氣管線，以及從吸附塔內(nèi)接出并設(shè)第四程控閥40X的沖洗入管線、設(shè)第五程控閥50X的順放管線、設(shè)第七程控閥70X的第二均壓/第三均壓管線、設(shè)第六程控閥60X的第四均壓管線、設(shè)第八程控閥80X的第一均壓及最終升壓管線和設(shè)第九程控閥90X的產(chǎn)品氣外輸管線；沖洗出管線上設(shè)有抽真空設(shè)備，沖洗入管線和順放管線之間連通有管道。

進(jìn)一步地，管道上設(shè)有順放調(diào)節(jié)閥。

進(jìn)一步地，第一均壓及最終升壓管線和產(chǎn)品氣外輸管線之間通過終充調(diào)節(jié)閥相連通。