[发明专利]一种变压吸附脱除氢气中氩的方法

说明书

本发明属于提纯领域,具体涉及一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。本发明解决了现有工艺中的能耗大的问题，利用多个吸附塔分级降压与分级升压，将压力回收利用，不仅提升了变压吸附效率，而且保证纯度稳定。

技术领域

本发明属于提纯领域,具体涉及一种变压吸附脱除氢气中氩的方法。

背景技术

常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14，即氢气在1标准大气压和0℃，氢气的密度为0.089g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体(由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充)。氢气是相对分子质量最小的物质，主要用作还原剂。随着环保法规要求的日益严格以及氢气所具有的良好的燃烧性能，未来市场对氢气具有巨大的潜在需求。工业生产中对氢气的纯度要求较高，比如电子工业需要纯度大于99.999％，在某些情况下甚至要求更高。因此需要对含氢原料气进行分离提纯以满足不同的生产需求。然而，目前的工艺以膜分离法和低温吸附分离及低温精馏为主，其中膜分离法的压力损失较大，能耗大，难以工业化生产，低温吸附分离及低温精馏的方法需要大量冷量，能够极高。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，解决了现有工艺中的能耗大的问题，利用多个吸附塔分级降压与分级升压，将压力回收利用，不仅提升了变压吸附效率，而且保证纯度稳定。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种变压吸附脱除氢气中氩的方法，将原料氢气通入至吸附系统内，进行交替式吸附处理，实现产品气的连续排出，所述吸附系统采用多级均压法循环再生体系。

所述原料氢气采用含有氩的氢气，所述氩含量浓度从PPM级至百分比级。

所述吸附系统包括多个吸附塔，且多个所述吸附塔形成连续的吸附再生循环体系。

每个所述吸附塔内形成完整的吸附-再生循环，具体步骤如下：

步骤1，原料氢气从塔底加入至吸附塔内，通过吸附塔内的吸附床将氩气吸附，氢气作为产品气通过塔顶排出；当氩的传质前沿到达床层出口预留段时，关掉吸附塔的进料阀和出口阀，停止吸附，此时吸附塔进入再生过程中；

步骤2，将吸附塔的吸附床尾端气体通入至下一吸附塔内，形成均压降压过程，这一过程中，吸附塔顶端的已经吸附完成的高纯氢气回收至下一吸附塔内，确保氢气的充分回收；

步骤3，待吸附塔与下一吸附塔压力持平后断开，将吸附塔顶端连通至顺放气罐内，将吸附塔顶端经均压处理后的氢气收集至顺放气罐内，达到回收产品气的效果，同时在后续作为吸附剂再生气源；这一过程中，底层的氩气与氢气由下至上流动，不断上升直至吸附前沿达到吸附床的出口处；

步骤4，将吸附塔底部与解吸气缓冲罐连通，逆着吸附方向降压处理，直至吸附塔内压力将至常压，这一过程中，氩在压力作用下从吸附剂中大量解吸，进入至解吸气缓冲罐内；

步骤5，将顺放气罐内的气体逆着吸附方向通入吸附塔内，对吸附塔内的吸附床进行解吸处理，冲洗吸附床内的杂质，并将解吸气冲洗至解吸气缓冲罐内；

步骤6，冲洗完成后吸附塔与下一个待再生的吸附塔相连，形成均压升压处理，这一过程中，利用其它待再生吸附塔上层的高纯氢气进行升压处理，不仅能够提升吸附塔内的压力，同时回收其它吸附塔的死空间氢气，反复数次与不同的带再生吸附塔进行均压升压处理；

步骤7，将均压升压处理后的吸附塔被通入产品氢气，直至吸附塔的压力达到吸附压力；

经上述处理即可完成一次吸附-再生的循环。