[发明专利]从含氢混合气体中回收和提纯氢气的方法

说明书

本发明涉及混合气体的分离与提纯气体的方法。

生物质气化过程、合成氨驰放气和石油化工加氢装置尾气等混合气体中都含有较多的氢气，目前从这些含氢混合气体中回收氢气以便加以利用的方法有变压吸附氢回收法或膜分离回收法，这些方法或者设备投资较高，或者要求较高的操作技术条件，并都存在氢回收率较低，能耗较高的缺点。

本发明的目的是提供一种从含氢混合气体(包括产品气或废气)中回收氢，并能对富氢氧化进行提纯的新的工艺方法。

本发明是利用氢分子不能形成水合物的特性，将含氢气体混合物中气氢气之外的其他组分生成水合物而使氢与其他组分的分离，以实现回收并获取较纯净氢气的目的。其技术方案是使含氢混合气体和水进行水合反应，反应条件为：温度-25℃～39℃，压力20～160大气压，然后将水合反应所生成的水合物与不能生成水合物的富氢气体相分离。

本发明所述的水合反应可在气-液反应器中进行，所说的气-液反应器可以是气-液搅拌式、填料式或喷淋塔式等形式。该气-液反应器具有气体输入口、水输入口、气体输出口、水合物输出口，含氢混合气体与水分别从气-液反应器的气体输入口和水输入口输入气-液反应器内充分接触，调节气-液反应器中的温度在-25℃～39℃，压力在20～160大气压范围，进行水合反应，所产生的水合物从水合物输出口排出后，其部分水合物可作为晶种受控(如通过阀门)通过一回流管、水输入口回输入气-液反应器，在气-液反应器中不能生成水合物的富氢气体从气体输出口输出并被收集。

为进一步提高所分离回收的富氢气体的纯度，由所述的气-液反应器的气体输出口输出的富氢气体可经调节(如通过阀门调节控制)从一气体回流管经由气体输入口回输入气-液反应器再进行水合反应。

从气-液反应器排出的水合物中的各组分可进一步被分离利用，即将从所说的气-液反应器的水合物输出口排出的水合物可再输入一水合物分解器中经保压升温后分解，进行组分再分离。在水合物分解器中未化解的水溶液可经回流管从水输入口重新回输入气-液反应器，循环利用。实际操作时，在初始阶段，可由新鲜水与含氢混合气体直接在气-液反应器进行水合反应，形成晶种，该晶种从水合物输出口输出后不经过水合物分解器，由所说的回流管回输入气-液反应器，待反应稳定后，再控制输出的水合物输入水合物分解器进行分解处理。在操作上，还可以利用不完全化解水合物的办法，即使水合物在水合物分解器中不完全化解而留有晶种，使该晶种通过回流管流入气-液反应器，以提高效率。

为促使所说的水合反应的加速进行，可在反应物中加入表面活性剂(阳离子、阴离子、中性均可)。

适于用本发明方法的含氢混合气体可包括：1)稀氢气体，包括炼厂干气(含H₂30％左右)，生物质气体(含H₂10～30％左右)，水煤气变换气(含H₂40～60％)等；2)富氢气体，如加氢装置尾气(含H₂70～80％)，脱氢装置副产气等或者含H₂浓度从10～99％的其他含氢气体，混合气体中的其他组分种类不限，可以包括CH₄、CO₂、C₂H₆、H₂S、N₂、O₂、CO、H₂O、C₂H₄、C₃H₈及其他烃类等的一种或几种。进行水合反应的具体操作条件可依混合气体的组分而定，一般在温度为-25℃～30℃，压力为20～160大气压下完成。

本发明从含氢混合气体中回收和提纯氢气，对于富氢气体，其杂质去除率一般大于50％，可达到70％～90％以上，即所得到的氢产品的浓度可达95％～99％以上(摩尔组成)，氢回收率大于95％；对于贫氢气体，其氢回收率也可达90％以上，氢产品浓度可达70％～90％以上。

图1为本发明从含氢混合气体中回收提纯氢气的基本装置示意图；

图2为本发明另一种从含氢混合气体中回收提纯氢气的装置示意图。

实施例一