降壓）到P = 0.8MPa，這一 過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氣的過程，本工藝共包括了三次的均壓降壓 過程。
[0042] 2)順放過程
[0043] 繼續(xù)順著吸附方向進行減壓到P = 0. 1~0. 2MPa，順放出來的較高純度氫氣對已 經(jīng)逆放結束的吸附塔從上至下沖洗再生，為保證產(chǎn)品氫氣品質，工藝采用三均降之前的氣 體作為沖洗再生氣，避免吸附塔順放壓力過低而釋放出來的雜質對再生塔產(chǎn)生二次污染。
[0044] 3)逆放過程
[0045] 在三均降結束、吸附前沿已達到床層出口后，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至接 近常壓，此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放氣通過放空管放空。
[0046] 4)沖洗過程
[0047] 逆放結束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用順放的氫氣逆著吸附方向沖洗吸附 床層，進一步降低雜質組分的分壓，并將雜質沖洗出來。沖洗再生氣通過放空管放空。
[0048] 5)均壓升壓過程
[0049] 在沖洗再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣P = 1. 6MPa依次對該 吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應，既是升壓過程，也是回收其它塔的床層 死空間氫氣的過程，均壓升的氫氣包含依次來自三個降壓過程的吸附塔。
[0050] 6)產(chǎn)品氣升壓過程
[0051] 在三次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證 產(chǎn)品純度和壓力在這一過程中不發(fā)生波動，需要通過升壓調節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣 將吸附塔壓力升至吸附壓力（緩慢升壓至P = 1.6MPa)。該塔就完成了一個周期步序。
[0052] 四個吸附塔交替進行以上的吸附、再生步序構成了一個完整的連續(xù)生產(chǎn)閉合回 路。當其中一個塔（的程控閥）出現(xiàn)故障時，閥位檢測器和壓力監(jiān)控程序就會發(fā)出報警，可 以由程序自動或人工干預，待故障處理后再切換為原來的程序運行。
[0053] 表1工藝運行方式及氫氣產(chǎn)量
[0054] 運行吸附塔總 |同時吸附塔 運行時序 均壓次數(shù)H2產(chǎn)量Nm3/h vW. >>//. 數(shù) 數(shù) 四塔 4-1-2 1 2 100
[0055] 本發(fā)明的有益效果有：
[0056] 1、與現(xiàn)有的三種超純氫的生產(chǎn)方法相比，它比冷凝低溫吸附法溫度更容易達到， 降低了生產(chǎn)能耗，且不需要使用液氮，產(chǎn)品氫氣純度更穩(wěn)定。比鈀膜擴散法生產(chǎn)成本低，并 且可以大規(guī)模生產(chǎn)。比金屬氫化物分離法投資小，使用壽命長。
[0057] 2、本發(fā)明通過將低溫吸附與變壓吸附聯(lián)合使用，相較于單純使用超低溫吸附生產(chǎn) 的超純氫而言，成本大幅降低；相較于單純使用變壓吸附而言，純度提高，其純度能達到7N 以上。
[0058] 3、本發(fā)明的整個裝置由電腦PLC系統(tǒng)控制，能夠高效，簡單地進行工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0059] 圖1為吸附量與壓力和溫度關系示意圖
[0060] 圖2為氣體混合物吸附分離示意圖
【具體實施方式】：
[0061] 現(xiàn)在使用以下實施例說明本發(fā)明，這些實施例對本發(fā)明和由所附的權利要求所定 義的范圍沒有限制。
[0062] 實施例1 :
[0063] (1)制冷機對FD-3防凍液進行冷卻，再用循環(huán)栗將該冷凍介質輸入到換熱器中。 來自水電解氫裝置純化后99. 999%原料氫氣，通過該換熱器，冷卻至-30°C ;
[0064] (2)冷卻后的氫氣進入變壓吸附提純系統(tǒng)，變壓吸附過程包括以下步驟：
[0065] A吸附過程：將氫氣通入吸附塔中，進行吸附，除去氫氣中的水和二氧化碳等雜 質；
[0066] B均壓降壓過程：順著吸附方向將塔內較高壓力的氫氣通入吸附塔；
[0067] C順放過程：均壓降壓過程結束后，順著吸附方向將吸附塔壓力降至0. 8MPa，順放 的氣體進入順放氣罐；
[0068] D逆放過程：在順放過程結束后，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至0. 1~0. 2MPa， 此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放解吸氣進入排空管路放空。
[0069] E沖洗過程：用順放罐的氣體沖洗吸附塔，使吸附劑中的雜質得以完全解吸，沖洗 解吸氣進入解吸氣混合罐；
[0070] F均壓升壓過程：用來自其它吸附塔的較高壓力產(chǎn)品氣依次對該吸附塔進行升壓 至 1. 6MPa ;
[0071] G最終升壓過程：在均壓升過程完成后，通過升壓調節(jié)閥用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓 力升至吸附壓力1. 6MPa，使得吸附塔可進行再次吸附。
[0072] 最終得到純度為99. 99999 %的高純氫。
[0073] 本發(fā)明通過將低溫變壓吸附手段制備得到了高純度的氫氣，實現(xiàn)了生產(chǎn)安全可 靠、操作穩(wěn)定簡便、環(huán)保、節(jié)能、成本低廉、所得氫氣純度較高。能夠產(chǎn)生顯著的效益，具有良 好的工業(yè)應用前景。
【主權項】
1. 一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，包括以下步驟： (1) 以水電解氫裝置純化后99. 999%的氫氣為原料氣，降溫至-30~-35°c ; (2) 對步驟（1)中氫氣進行變壓吸附提純，所述變壓吸附提純包括步驟： A吸附過程：原料氣經(jīng)塔底進入吸附塔進行吸附； B均壓降過程：吸附過程結束后，順著吸附方向將塔內較高壓力的氫氣通入其它已完 成再生的較低壓力吸附塔，共進行兩次； C順放過程：在均壓降壓過程結束后，順著吸附方向將吸附塔壓力降至壓力為0. 8MPa， 順放的氣體進入順放氣罐； D逆放過程：在順放過程結束后，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至0. 1~0. 2MPa，逆放 解吸氣進入排空管路放空； E沖洗過程：順放罐的氣體沖洗吸附塔，沖洗解吸氣進入解吸氣混合罐； F均壓升壓過程：在沖洗過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力產(chǎn)品氣依次對該 吸附塔進行升壓，共進行兩次； G最終升壓過程：在兩次均壓升過程完成后，通過升壓調節(jié)閥用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓 力升至吸附壓力1. 6MPa。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，其特征在于，步驟（1) 中的降溫是采取換熱器進行降溫的，所述換熱器優(yōu)選為板式換熱器。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，其特征在于，所述換 熱器內的冷卻介質為FD-3防凍液。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，其特征在于，所述 FD-3防凍液經(jīng)制冷機冷卻到-30°C~_35°C。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，其特征在于，進行步 驟（2)中所述變壓吸附提純，由四個吸附塔及對應的程控閥組構成。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，其特征在于，所述吸 附塔中的吸附劑為AZ9-12P或AZ2-12L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低溫變壓吸附制備超純氫的方法，以電解水純化后的99.999％高純氫為原料，將其降溫至-30～-35℃，然后進入采用四塔式變壓吸附法的變壓吸附系統(tǒng)，四塔循環(huán)實現(xiàn)工業(yè)化，本方法操作簡單，造價低廉，利于工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品氫氣的純度能達到99.99999％。
【IPC分類】C01B3/56, B01D53/047
【公開號】CN105268282
【申請?zhí)枴緾N201510593142
【發(fā)明人】楊進川
【申請人】北京環(huán)宇京輝京城氣體科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月18日