專利名稱：氣體純化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體純化處理工藝，特別是在氣體中去除氫氣、氧氣雜質(zhì)的純化工藝。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)氣體中都含有少量的氣體雜質(zhì)，較多為氧氣、氫氣雜質(zhì)，為了滿足一些領(lǐng)域?qū)怏w的高純度要求，必須對(duì)工業(yè)氣體進(jìn)一步純化?，F(xiàn)在的純化工藝是將原料氣中混合入少量氫氣，在加氫脫氧催化劑作用下氫氣和氧氣反應(yīng)除去氧氣，為了除氧干凈必須使混合入的氫氣過量。脫氧后氣體再和脫氫劑反應(yīng)除去氫氣，然后再冷卻、干燥除去水分而得到純化氣體。由于脫氫劑在長時(shí)間使用后會(huì)損失活性，必須通入含氧的再生氣使其再生，再生過程需要排放再生氣，再生氣一般為半純化的原料氣，排空氣體會(huì)占到總成品純化氣的20％，消耗很大。而且為了不使純化過程中斷，脫氫劑連同脫氫設(shè)備需要設(shè)置二個(gè)，一個(gè)再生時(shí)另一個(gè)工作，脫氫劑和設(shè)備的投入都增加了一倍，并且純化過程效率受影響，純化質(zhì)量還不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是解決現(xiàn)有氣體純化工藝中再生過程消耗氣體多，所需原材料和設(shè)備投入多，使純化的成本增加的問題。
本發(fā)明的氣體純化工藝包括將原料氣中混合入少量氫氣，在加氫脫氧催化劑作用下脫氧反應(yīng)，除去原料氣含有的氧氣雜質(zhì)，反應(yīng)后氣體再在脫氫劑作用下除去含有的過量氫氣雜質(zhì)，然后再將氣體冷卻、干燥除去水分，其特征為混合入原料氣的氫氣量從過量到不足間周期變化，過量時(shí)要使原料氣在加氫脫氧催化劑作用下脫氧反應(yīng)后的氣體過氫量為150-3000ppm，不足時(shí)要使脫氧反應(yīng)后氣體過氧量為75-1500ppm；脫氫劑采用吸氧脫氫劑，按照脫氧反應(yīng)后的氣體是過氫或過氧，相應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)除去過量氫氣或氧氣雜質(zhì)。
本發(fā)明采用吸氧脫氫劑，混合入原料氣的氫氣在過量到不足間周期變化，這樣在氫氣過量時(shí)可以脫氫的同時(shí)再生吸氧能力，氧氣過量時(shí)則吸氧同時(shí)再生脫氫能力，在過程中無需再生氣排放，沒有氣體消耗，所需的吸氧脫氫劑和設(shè)備無需雙重配置，減少了投入，使純化工藝更有效率，大幅減少成本，并提高了純化質(zhì)量。本發(fā)明適應(yīng)性廣，對(duì)主要含氫氣、氧氣雜質(zhì)的工業(yè)氣體均適用，如氮?dú)?、一氧化碳、甲烷、乙烷等以及氬氣、氦氣等惰性氣體。
吸氧脫氫劑一般可用金屬型吸氧脫氫劑，利用其在氧化時(shí)吸氧，還原時(shí)脫氫，通常需要的反應(yīng)溫度為100-400℃，較常用的是鈀吸氧脫氫劑。
氣體干燥時(shí)一般用干燥塔中的吸附劑吸水，使用中其吸附性能會(huì)降低，需要再生。通常用兩塔交替操作，使一個(gè)再生，一個(gè)工作，再生過程中同樣需要大量半純化或純化的原料氣作為再生氣帶走水分并排空，消耗較大。本發(fā)明的氣體干燥可以采用雙干燥塔聯(lián)合無再生氣排放的干燥路線，吸氧脫氫后的氣體經(jīng)冷卻分離掉大部分水分，然后進(jìn)入一個(gè)對(duì)吸附劑再生的干燥塔帶走水分，然后再經(jīng)冷卻后進(jìn)入另一個(gè)干燥塔被干燥除去水分，兩個(gè)干燥塔周期切換交替工作、再生。采用無再生氣排放的干燥路線，可以使氣體純化全工藝過程無氣體排空浪費(fèi)，對(duì)成本的降低作用很大。如果全過程無氣體排放，長時(shí)間可能會(huì)使一些很微量的雜質(zhì)累積增高濃度，可以隔數(shù)月或間隙進(jìn)行放空一次的方法解決。
按照需純化的原料氣、流量、壓力等不同，混合入原料氣的氫氣量從過量到不足的變化周期也有一些調(diào)整，一般為2-24小時(shí)。
一些領(lǐng)域除對(duì)氣體純度有要求，潔凈度要求也較高，氣體在干燥除去水分純化后可以再精過濾，除去微量粉塵。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。


附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
實(shí)施例1原料氣為氮?dú)?，含氧量?％。工藝處理流程如附圖所示，混合入氫氣，變化周期為6小時(shí)，然后在加氫脫氧塔中除去全部或部分氧氣，反應(yīng)溫度根據(jù)催化劑活性可以從室溫起，反應(yīng)后的氣體過氫時(shí)其過氫量500ppm，過氧時(shí)其過氧量為250ppm，然后再在吸氧脫氫塔中除去剩余氧氣或氫氣，所得氣體經(jīng)水冷，再經(jīng)熱交換器1冷卻析出大部分水分，然后再經(jīng)熱交換器2吸熱后進(jìn)入干燥塔A，在附圖中線路箭頭所示的狀態(tài)中，干燥塔A為再生，干燥塔B工作。氣體從干燥塔A出來后經(jīng)熱交換器2散熱再經(jīng)冷凍機(jī)降溫，然后再經(jīng)熱交換器1后進(jìn)入干燥塔B被除去水分得到純化氣體。附圖所示流程有多個(gè)熱交換裝置是為了提高熱效率，并使氣體逐步的升降溫。干燥塔A、B的切換通過管路中的閥門開閉來進(jìn)行。由于干燥塔A再生時(shí)間比干燥塔B的工作時(shí)間短，再生完畢時(shí)可以開閉閥門使氣體經(jīng)過水冷后直接進(jìn)入冷凍機(jī)再到干燥塔B，如附圖虛線路徑。
所得純化氮?dú)獾暮趿繛?ppm，含氫量也為1ppm，常壓露點(diǎn)不高于-60℃。
實(shí)施例2原料氣為一氧化碳，含氧氣1％。工藝處理過程同實(shí)施例1，其中吸氧脫氫塔的溫度為200℃。所得純化一氧化碳?xì)怏w含氧量為0.5ppm，含氫量為0.9ppm，常壓露點(diǎn)為-65℃。
實(shí)施例3原料氣為甲烷，含氧量為1％。工藝處理過程同實(shí)施例1，其中在加氫脫氧塔出口的氣體在過氫量500ppm和過氧量250ppm間周期性變化，吸氧脫氫塔的溫度為180℃。所得純化甲烷氣體含氧1ppm，含氫1ppm，常壓露點(diǎn)為-65℃。
實(shí)施例4原料氣為氬氣，含氧2％。工藝處理過程同實(shí)施例1，所得純化氬氣含氧0.8ppm，含氫0.5ppm，常壓露點(diǎn)-65℃。
權(quán)利要求
1.一種氣體純化工藝，包括將原料氣中混合入少量氫氣，在加氫脫氧催化劑作用下脫氧反應(yīng)，除去原料氣含有的氧氣雜質(zhì)，反應(yīng)后氣體再在脫氫劑作用下除去含有的過量氫氣雜質(zhì)，然后再將氣體冷卻、干燥除去水分，其特征為混合入原料氣的氫氣量從過量到不足間周期變化，過量時(shí)要使原料氣在加氫脫氧催化劑作用下脫氧反應(yīng)后的氣體過氫量為150-3000ppm，不足時(shí)要使脫氧反應(yīng)后氣體過氧量為75-1500ppm；脫氫劑采用吸氧脫氫劑，按照脫氧反應(yīng)后的氣體是過氫或過氧，相應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)除去過量氫氣或氧氣雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體純化工藝，其特征為氣體的干燥采用雙干燥塔聯(lián)合無再生氣排放的干燥路線，吸氧脫氫后的氣體經(jīng)冷卻分離掉大部分水分，然后進(jìn)入一個(gè)對(duì)吸附劑再生的干燥塔帶走水分，然后再經(jīng)冷卻后進(jìn)入另一個(gè)干燥塔被干燥除去水分，兩個(gè)干燥塔周期切換交替工作、再生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體純化工藝，其特征為混合入原料氣的氫氣量從過量到不足的變化周期為2-24小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體純化工藝，其特征為原料氣為氮?dú)狻?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體純化工藝，其特征為原料氣為惰性氣體。
全文摘要
本發(fā)明是氣體純化工藝,用于去除氣體中含有的氫氣、氧氣,水分等雜質(zhì)來得到高純度氣體。本發(fā)明在原料氣中混合入少量氫氣,其量從過量到不足間周期變化,混合氣在加氫脫氧催化劑作用下脫氧反應(yīng),反應(yīng)后氣體再在吸氧脫氫劑作用下除去剩余氫、氧雜質(zhì),然后氣體冷卻、干燥得到純化氣。本發(fā)明中的吸氧脫氫劑在氫氣過量時(shí)脫氫同時(shí)再生吸氧能力,在氧氣過量時(shí)脫氧同時(shí)再生吸氫能力,反應(yīng)過程避免了原有工藝排放大量半成品或成品氣作為再生氣的問題,沒有氣體浪費(fèi)消耗,同時(shí)也無需準(zhǔn)備雙份脫氫劑和脫氫設(shè)備,減少設(shè)備材料的投入,降低成本,并提高純化效率和氣體質(zhì)量。
文檔編號(hào)C01B23/00GK1346788SQ01127220
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者古世, 陳孝通, 張軍, 劉其富, 湯豪 申請(qǐng)人:溫州瑞氣空分設(shè)備有限公司