[发明专利]一种PSA制氢方法有效

专利信息
申请号: 201310062858.6 申请日: 2013-02-27
公开(公告)号: CN103112825A 公开(公告)日: 2013-05-22
发明(设计)人: 刘国学;陈聚良;宫冬青;李时清;侯国军;戴新 申请(专利权)人: 河南神马尼龙化工有限责任公司
主分类号: C01B3/56 分类号: C01B3/56;B01D53/047
代理公司: 郑州联科专利事务所(普通合伙) 41104 代理人: 刘建芳;张智伟
地址: 467013 河南省*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 psa 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于变压吸附技术领域,具体涉及一种PSA制氢方法。

背景技术

氢气是一种重要的原料气体,常用于化工生产的加氢还原,传统的制氢工艺采用水电解法,但此法能耗大,成本高,特别是对于需氧量较大的情况,更显得不经济。目前,水电解法正迅速地被节能效果好、产品纯度高、成本廉价的以焦炉气、炼厂气等富氢气为原料的变压吸附( Pressure Swing  Adsorption  ,简称PSA)制氢法所替代。

申请人制氢装置以煤焦为原料,采用固定床富氧连续气体法制取半水煤气,再经常压脱硫(栲胶法)、压缩、变换、变压吸附脱硫脱碳等工序生产出合格的净化气,供PSA-H2系统提氢。

变压吸附工艺是在六十年代世界能源危机的情况下,由美国联合碳化物公司开发成功并投入工业应用。目前全世界约有500余套制氢装置,产氢能力为200~100000Nm3/h不等,其工艺技术正朝着多床工艺、多次均压和装置大型化方向发展。国内对PSA工艺进行开发应用始于七十年代,西南化工研究设计院率先从事变压吸附技术分离气体混合物的研究工作。

申请人制氢装置PSA工艺就是采用西南化工研究院的十塔四均压抽真空(冲洗)脱碳工艺和八塔三均压抽真空(冲洗)氢气提纯工艺。由于PSA制氢装置要求的产品H2纯度为99.9%,H2的回收率为86%;所以PSA制氢装置的解吸气中含有较多的H2,且氢气活性极强不易吸附,因而解吸气中大部分氢气主要集中在逆放初期的逆放气中;回收这部分氢气有利于提高整个系统的H2回收率,降低系统的能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PSA制氢方法,该法通过对PSA制氢工序尽可能小的改动,达到回收逆放初期逆放气中的氢气。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:

一种PSA制氢方法,煤气依次经变换、PSA-CO2/R(PSA脱碳工艺)和PSA-H2(PSA氢气提纯工艺)工序处理得产品H2,其特别之处在于:PSA-H2工序中的逆放气分为逆放气1和逆放气2,将逆放气1经缓冲后送往PSA-CO2/R工序对吸附器进行预升压,将逆放气2送去PSA-CO2/R工序对吸附器进行冲洗;PSA-H2工序中抽真空产生的解吸气分为两部分,初期气返回到煤气中,后期气放空;其中,所述逆放气1指逆放初期的逆放气,所述逆放2指逆放后期的逆放气,所述初期气为抽真空后H2含量在13-50v%的解吸气,所述后期气为抽真空后H2含量小于13v%的解吸气。

具体地,逆放初期的逆放气为PSA-H2工序中压力范围在0.19-0.05MPa的逆放气。

具体地,逆放后期的逆放气为PSA-H2工序中压力小于0.05Mpa、大于等于0.02MPa的逆放气。

本发明工艺改进原理:

1、由于PSA制氢装置要求的产品H2纯度为99.9%,H2的回收率为86%;所以PSA制氢装置的解吸气中含有较多的H2,且氢气活性极强不易吸附,因而解吸气中大部分氢气主要集中在逆放初期的逆放气中;回收这部分氢气有利于提高整个系统的H2回收率,降低系统的能耗。

2、PSA脱碳装置中吸附器经抽空解吸后压力为-0.08MPa,同时PSA-H2逆放气中CO2含量较低为4.2%,经收集后,可充分利用这部分逆放气对PSA脱碳抽空解吸后的吸附器进行升压(形成均压过程);且不会对PSA脱碳装置中吸附剂造成污染。逆放后期的逆放气可作为PSA脱碳装置的冲洗气使用。

3、由于PSA-CO2/R装置的净化气露点为≤-60℃,作为PSA-H2装置的原料气产生的逆放气饱和水含量较小,可直接作为升压气和冲洗气使用。

4、抽真空(初期)的解吸气返回到煤气中。

5、抽真空(后期)的解吸气通过原解吸气系统送火炬系统放空。

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