本發(fā)明涉及化工，尤其涉及一種氫氣提純裝置及其方法

背景技術(shù)：

1、氫氣無色、無味、無毒，燃燒熱值高，達(dá)到142.35kj/g，且燃燒無碳排放。氫氣燃燒生成水，水電解又可以生產(chǎn)氫氣。隨著氣候變暖、大氣污染等問題日益嚴(yán)重，全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及能源效率提高面臨著更高的挑戰(zhàn)。氫能作為高效、清潔的二次能源，在能源市場上優(yōu)勢突出，對推動能源生產(chǎn)與消費的意義重大。

2、對于擁有來自煉油、煉鋼或其它化工過程中產(chǎn)生各種富氫氣體資源的場景而言，直接采用變壓吸附(psa)工藝從這些富氣體中直接回收提純氫氣將是最簡單、節(jié)約的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氫氣提純裝置及其方法，該裝置解決傳統(tǒng)氫氣提純過程中能耗高、操作復(fù)雜、提純效率低的技術(shù)問題；同時該裝置特別適用于煉油、煉鋼或其他化工過程中產(chǎn)生的各種富氫氣體資源的提純，通過使用psa(變壓吸附)分子篩技術(shù)實現(xiàn)高效、清潔的氫氣提純。

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實施：

3、一種氫氣提純裝置，所述裝置包括原料氣壓縮機單元、脫硫單元，所述原料氣壓縮機單元用于將低壓的含氫原料氣增壓至提純所需壓力；所述脫硫單元用于脫除原料氣中的硫化物；其特征在于，所述裝置還包括氫氣提純單元；所述氫氣提純單元輸入端通過脫硫單元與所述原料氣壓縮單元輸出端連接；所述氫氣提純單元輸出端一路與下游供應(yīng)端連接；所述氫氣提純單元輸出端另一路通過回流管路與所述原料氣壓縮單元輸入端連接；其中：所述氫氣提純單元由旋轉(zhuǎn)閥、填充床組、過濾器、氫氣緩沖罐和流量計構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)閥控制填充床組將脫硫后的原料氣分離出氫氣，依次通過所述過濾器、氫氣緩沖罐和流量計輸入供應(yīng)端；當(dāng)供應(yīng)端停止工作時，所述回流管路將分離出氫氣回流給原料氣壓縮機單元；其中：

4、所述填充床組由兩組填充床組成；每一組所述填充床內(nèi)均設(shè)置有吸附層；所述吸附層由辛化硅膠、活性炭和分子篩混合制成的吸附劑；所述旋轉(zhuǎn)閥控制填充床組將脫硫后的原料氣分離出氫氣過程，包括：

5、在吸附步驟中，原料氣通過吸附劑床層，雜質(zhì)被選擇性吸附分離出氫氣；

6、在脫附步驟中，通過降低壓力使吸附在吸附劑上的雜質(zhì)解吸出來，從而實現(xiàn)吸附劑的再生，為下一輪的吸附做準(zhǔn)備；

7、吸附、脫附步驟的時間由旋轉(zhuǎn)閥控制，每四個小時切換一次。

8、進(jìn)一步地，所述原料氣壓縮機單元包括原料氣過濾器、壓縮機本體、冷卻器和分離器。

9、進(jìn)一步地，所述脫硫系統(tǒng)由脫硫罐和脫硫過濾器構(gòu)成。

10、所述裝置集成在靜音箱體內(nèi)。

11、本發(fā)明還提供一種氫氣提方法的技術(shù)方案，包括：

12、原料氣通過原料氣過濾器后進(jìn)入原料氣壓縮機增壓，再經(jīng)過冷卻器對壓縮后的原料氣冷卻，而后進(jìn)入分離器分離出凝液，氣相進(jìn)入下游脫硫單元；

13、增壓后的原料氣進(jìn)入脫硫罐脫硫，再進(jìn)入脫硫過濾器過濾氣體中攜帶的脫硫劑粉末；

14、脫硫后的原料氣進(jìn)入由旋轉(zhuǎn)閥控制的填充床組分離出氫氣，而后經(jīng)過濾器進(jìn)入氫氣緩沖罐，再經(jīng)流量計計量后進(jìn)入供氣端；其中：

15、所述旋轉(zhuǎn)閥控制填充床組將脫硫后的原料氣分離出氫氣過程，包括：

16、在吸附步驟中，0.9mpa原料氣通過吸附劑床層，雜質(zhì)被選擇性吸附分離出氫氣；

17、在脫附步驟中，通過降低壓力至0.1mpa使吸附在吸附劑上的雜質(zhì)解吸出來，從而實現(xiàn)吸附劑的再生，為下一輪的吸附做準(zhǔn)備；

18、吸附、脫附步驟的時間由旋轉(zhuǎn)閥控制，每四個小時切換一次。

19、有益效果

20、1.本發(fā)明通過原料氣壓縮機單元將低壓的含氫原料氣增壓至提純所需壓力，保證后續(xù)提純過程的順利進(jìn)行，同時也確保原料氣在壓縮過程中的清潔度和穩(wěn)定性。

21、2.本發(fā)明通過脫硫單元將原料氣中的硫化物有效去除，避免其對后續(xù)提純過程的影響；提高氫氣提純效果。

22、3.本發(fā)明中氫氣提純單元采用psa分子篩方法實現(xiàn)氫氣的提純；該方法根據(jù)混合氣體中各組分沸點不同，且易揮發(fā)的不易吸附、不易揮發(fā)的易被吸附的性質(zhì)，原料氣通過吸附劑床層時，氫以外的其余組分作為雜質(zhì)被吸附劑選擇性地吸附，而沸點低、揮發(fā)度最高的氫氣基本上不被吸附，以高純度離開吸附床，從而達(dá)到與其他雜質(zhì)分離的目的。

23、4、本發(fā)明基于模塊化設(shè)計，即將原料氣壓縮機單元、脫硫單元和氫氣提純單元集成在一個靜音箱體內(nèi)，不僅提高了裝置的整體性，還降低了噪音和振動，便于在各種場景中應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種氫氣提純裝置，所述裝置包括原料氣壓縮機單元、脫硫單元，所述原料氣壓縮機單元用于將低壓的含氫原料氣增壓至提純所需壓力；所述脫硫單元用于脫除原料氣中的硫化物；其特征在于，所述裝置還包括氫氣提純單元；所述氫氣提純單元輸入端通過脫硫單元與所述原料氣壓縮單元輸出端連接；所述氫氣提純單元輸出端一路與下游供應(yīng)端連接；所述氫氣提純單元輸出端另一路通過回流管路與所述原料氣壓縮單元輸入端連接；其中：所述氫氣提純單元由旋轉(zhuǎn)閥、填充床組、過濾器、氫氣緩沖罐、流量計和回流管路構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)閥控制填充床組將脫硫后的原料氣分離出氫氣，依次通過所述過濾器、氫氣緩沖罐和流量計輸入供應(yīng)端；當(dāng)供應(yīng)端停止工作時，通過所述回流管路將分離出氫氣回流給原料氣壓縮機單元；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣提純裝置，其特征在于，所述原料氣壓縮機單元包括原料氣過濾器、壓縮機本體、冷卻器和分離器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣提純裝置，其特征在于，所述脫硫系統(tǒng)由脫硫罐和脫硫過濾器構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫氣提純裝置，其特征在于，所述裝置集成在靜音箱體內(nèi)。

5.一種氫氣提純方法，其特征在于，所述方法基于權(quán)利要求1-4任一項裝置實現(xiàn)氫氣提純過程，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種氫氣提純裝置及其方法，所述裝置包括原料氣壓縮機單元、脫硫單元；所述裝置還包括氫氣提純單元；所述氫氣提純單元輸入端通過脫硫單元與所述原料氣壓縮單元輸出端連接；所述氫氣提純單元輸出端一路與下游供應(yīng)端連接；所述氫氣提純單元輸出端另一路通過回流管與所述原料氣壓縮機單元輸入端連接；其中：所述氫氣提純單元由旋轉(zhuǎn)閥、填充床組、過濾器、氫氣緩沖罐和流量計構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)閥控制填充床組將脫硫后的原料氣分離出氫氣，依次通過所述過濾器、緩沖罐和流量計輸入供應(yīng)端；當(dāng)供應(yīng)端停止工作時，通過所述回流管路將分離出氫氣回流給原料氣壓縮機單元；本發(fā)明解決解決傳統(tǒng)氫氣提純過程中能耗高、操作復(fù)雜、提純效率低的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陸子旭,董憲瑩,劉健
受保護的技術(shù)使用者：天津斯必德工程科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10