[发明专利]由含氢气体制备高纯氢气的装置及方法

权利要求书

1.一种由含氢气体制备高纯氢气的装置，该装置按照物流的走向，依次置包括：

含氢气体供给单元(1)；

变压吸附单元(2)，用于对来自含氢气体供给单元(1)的含氢气体中相对于氢气的重组分气体进行变压吸附，获得含氢中间产品气；

氢气吸收单元(3)，用于对所述含氢中间产品气中的氢气进行吸收；

气体回流管线(4)，用于将氢气吸收单元(3)中未被吸收的气体输送至含氢气体供给单元(1)，并与其中含有的气体混合后作为所述含氢气体。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述变压吸附单元(2)包括至少2个并联的变压吸附塔，所述氢气吸收单元(3)包括至少2个并联的氢气吸收塔。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述气体回流管线(4)为所述氢气吸收单元(3)的下游管线的第一分支管线，所述气体回流管线(4)上还设置有增压泵(5)；

优选的，在所述氢气吸收单元(3)的下游管线的第二分支管线上还设置有真空泵(6)。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述变压吸附单元(2)的下游还设置有用于排放变压吸附单元(2)中吸附的所述重组分的废气管线(7)。

5.一种由含氢气体制备高纯氢气的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)变压吸附单元(2)吸附：

在相对于氢气的重组分气体的吸附压力下，将所述含氢气体中的相对于氢气的重组分气体在变压吸附单元(2)中进行吸附，获得含氢中间产品气；

(2)氢气吸收单元(3)吸收：

将所述含氢中间产品气在氢气吸收单元(3)中与储氢合金接触，以对所述含氢中间产品气中的氢气进行吸收；

(3)氢气吸收单元(3)顺向放空：

将氢气吸收单元(3)中未被吸收的气体排出；

(4)解析产品气：

在解析条件下，将顺向放空后的氢气吸收单元(3)中吸收的氢气进行解析，获得产品气；

其中，所述含氢气体含有所述未被吸收的气体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法在步骤(3)和步骤(4)之间还包括对顺向放空后的氢气吸收单元(3)进行抽真空再次放空。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述变压吸附单元(2)包括至少2个并联的变压吸附塔，所述氢气吸收单元(3)包括至少2个并联的氢气吸收塔；

其中，所述变压吸附单元(2)以及氢气吸收单元(3)的工作时序设置使得所述由含氢气体制备高纯氢气连续进行。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括对吸附有所述重组分的变压吸附单元(2)进行对外均压；然后将吸附的重组分排出以对所述变压吸附单元(2)进行逆向放空；

优选的，该方法还包括：

吹扫再生：向逆向放空后的变压吸附单元(2)引入所述含氢中间产品气以对所述变压吸附单元(2)进行吹扫再生；

升压：向吹扫再生后的变压吸附单元(2)再次引入所述含氢中间产品气以对所述变压吸附单元(2)进行升压；

终升压：向升压后的变压吸附单元(2)引入所述含氢气体进行终升压以使所述变压吸附单元(2)达到吸附压力；

进一步优选的，所述变压吸附单元(2)包括2个并联的变压吸附塔A-1和A-2，所述氢气吸收单元(3)包括2个并联的氢气吸收塔B-1和B-2；该方法按照下表中的时序进行操作；

其中，A-1塔中吹扫再生以及升压的含氢中间产品气来自A-2塔，A-2塔中吹扫再生以及升压的含氢中间产品气来自A-1塔；所述升压为均升压。

9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述相对于氢气的重组分气体的吸附压力为0.15-5MPa；

优选的，所述变压吸附单元(1)中的吸附剂选自活性炭、分子筛、硅胶、碳分子筛、活性氧化铝及各种改性吸附剂。

10.根据权利要求5-9中任意一项所述的方法，其中，所述储氢合金选自稀土系储氢合金、AB型钛基储氢合金、钒基固溶体型储氢合金、镁基储氢合金和AB2型Laves相钛系储氢合金。