甲醇制氫尾氣回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變壓吸附(PSA)領(lǐng)域，具體涉及到甲醇制氫裝置中PSA提純工段放空尾氣回收利用技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]氫是最豐富的元素，但自然氫存在極少，必須消耗大量的能量將含氫物質(zhì)分解后才能得到氫氣，因此尋找一種低能耗、高效率制氫方法是大勢(shì)所趨。變壓吸附(PressureSwing Adsorpt1n，PSA)氣體分離與提純技術(shù)是在上世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來(lái)的，目前已成為化工工業(yè)的一種生產(chǎn)工藝和獨(dú)立的單元操作過(guò)程。變壓吸附技術(shù)是以吸附劑(多孔固體物質(zhì))內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點(diǎn)組分、不易吸附低沸點(diǎn)組分和高壓下吸附量增加，減壓下吸附量減少的特性，從而將混合氣體分離。
[0003]由于變壓吸附氣體分離技術(shù)是依靠壓力的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸附與再生的，因而再生速度快、能耗低，屬節(jié)能型氣體分離技術(shù)。該工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定、對(duì)于含多種雜質(zhì)的混合氣可將雜質(zhì)一次脫除得到高純度產(chǎn)品，近年來(lái)發(fā)展非常迅速，而其中變壓吸附制取純氫技術(shù)的發(fā)展尤其令人矚目。
[0004]傳統(tǒng)的PSA技術(shù)中，吸附塔中的沖洗結(jié)束后的氣體在放空時(shí)段全部直接放空。放空氣中含有部分氫氣和大量二氧化碳，若直接將放空氣用作燃料，其可利用熱值過(guò)低，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可提高甲醇制氫能量效率的尾氣回收分離方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明釆取的技術(shù)方案如下:
[0007]甲醇制氫尾氣回收方法，通過(guò)多個(gè)吸附塔交替吸附和脫附對(duì)甲醇制氫的混合轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行連續(xù)提純得到產(chǎn)品氣，其利用雜質(zhì)氣在高壓下容易吸附、低壓下容易脫附的原理，將放空氣進(jìn)行兩段放空。
[0008]上述兩段放空具體為:第一段吸附床層壓力為0.2?0.5MPa時(shí)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門流出，輸送到鍋爐房燃燒，達(dá)到尾氣再利用的目的；第二段吸附床層壓力小于0.2MPa時(shí)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門和氣動(dòng)閥流出，通過(guò)阻火器后排空。
[0009]本發(fā)明甲醇制氫尾氣回收方法，包括如下步驟:
[0010](I)吸附
[0011]在恒定的吸附壓力下，甲醇制氫的混合轉(zhuǎn)化氣不斷進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)吸附塔中，同時(shí)輸出產(chǎn)品組分;吸附塔內(nèi)雜質(zhì)組分的吸附量逐步增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的吸附量時(shí)停止進(jìn)入原料氣，吸附終止；
[0012](2)順?lè)?br>[0013]沿著輸出產(chǎn)品氣的方向降低吸附塔內(nèi)壓力，隨著吸附塔內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，當(dāng)吸附床降壓到一定壓力時(shí)，床內(nèi)吸附劑全部吸附雜質(zhì)；
[0014](3)逆放
[0015]逆著產(chǎn)品氣輸出的方向降低壓力，第一段逆放氣含較多產(chǎn)品氣，通過(guò)緩沖罐回收利用;第二段逆放氣為雜質(zhì)氣，可直接放空，直到床層壓力與大氣壓相等，吸附劑吸附的雜質(zhì)基本脫附，吸附塔內(nèi)雜質(zhì)含量降低；
[0016](4)沖洗
[0017]利用其它吸附塔順向降壓過(guò)程排出的產(chǎn)品氣，在過(guò)程最低壓力下進(jìn)行逆向沖洗不斷降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨沖洗氣帶出吸附床層;經(jīng)一定程度沖洗后，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量降低到過(guò)程的最低量，再生終止；
[0018](5)升壓
[0019]經(jīng)解吸再生后的吸附床處于過(guò)程的最低壓力、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為最少，在此條件下用其它吸附塔順?lè)艢夂彤a(chǎn)品氣升壓到吸附壓力，進(jìn)行下一輪吸附。
[0020]本發(fā)明所用設(shè)備包括多臺(tái)吸附塔(一般為4?12臺(tái))、多個(gè)程控閥門(一般為每個(gè)吸附塔配5?8個(gè))、三臺(tái)調(diào)節(jié)閥、若干手動(dòng)閥門和配套儀表組成。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0022]1、本發(fā)明第一段逆放回收解吸氣中氫含量較高，回收氣可送入鍋爐房當(dāng)燃料利用，提高了甲醇制氫尾氣的可利用熱值，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0023]2、控制高壓解吸氣放空流速，有利于減小吸附劑床層的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免吸附劑易粉化問(wèn)題。
[0024]3、解吸氣放空時(shí)，防空管道中的氣流變緩，極大限度的減少噪音污染。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0026]如無(wú)具體說(shuō)明，本發(fā)明的各種原料均可以通過(guò)市售得到；或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備得到。除非另有定義或說(shuō)明，本文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)熟練入員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。
[0027]本發(fā)明利用雜質(zhì)氣在高壓下容易吸附，低壓下容易脫附的原理，將放空氣進(jìn)行兩段放空。第一段吸附床層壓力較高時(shí)(約0.2?0.5MPa)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門HV-203流出，輸送到鍋爐房燃燒，達(dá)到尾氣再利用的目的;第二段吸附床層壓力較底時(shí)(小于0.2MPa)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門HV-203和氣動(dòng)閥XV-10流出，通過(guò)阻火器后排空。
[0028]本發(fā)明工作步驟如下:
[0029]吸附過(guò)程:在恒定的吸附壓力下原料氣不斷進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)吸附塔中，同時(shí)輸出產(chǎn)品組分。吸附塔內(nèi)雜質(zhì)組分的吸附量逐步增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的吸附量時(shí)停止進(jìn)入原料氣，吸附終止。此時(shí)吸附塔內(nèi)仍預(yù)留有一部分未吸附雜質(zhì)的吸附劑。
[0030]順?lè)胚^(guò)程:沿著輸出產(chǎn)品氣的方向降低吸附塔內(nèi)壓力，流出的氣體仍為產(chǎn)品氣，主要用于其它的吸附塔的升壓或沖洗。在此過(guò)程中，隨吸附塔內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，因此雜質(zhì)并未離開(kāi)吸附劑床，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量不變。當(dāng)吸附床降壓到一定壓力時(shí)，床內(nèi)吸附劑全部吸附雜質(zhì)。
[0031]逆放過(guò)程:開(kāi)始逆著產(chǎn)品氣輸出的方向降低壓力，第一段逆放氣含較多產(chǎn)品氣，可通過(guò)緩沖罐回收利用。第二段逆放氣基本為雜質(zhì)氣，可直接放空，直到床層壓力與大氣壓相等，吸附劑吸附的雜質(zhì)基本脫附，吸附塔內(nèi)雜質(zhì)含量降低。
[0032]沖洗過(guò)程:利用其它吸附塔順向降壓過(guò)程排出的產(chǎn)品氣，在過(guò)程最低壓力下(一般為大氣壓力)進(jìn)行逆向沖洗不斷降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨沖洗氣帶出吸附床層。經(jīng)一定程度沖洗后，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量降低到過(guò)程的最低量，再生終止。至此，吸附床完成了一個(gè)吸附再生循環(huán)過(guò)程。(特殊工藝中，可對(duì)吸附塔進(jìn)行抽真空處理，吸附塔內(nèi)所有氣體均被抽出，塔內(nèi)殘留雜質(zhì)含量理論上可為零。)
[0033]升壓過(guò)程:經(jīng)解吸再生后的吸附床處于過(guò)程的最低壓力、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為最少，在此條件下用其它吸附塔順?lè)艢夂彤a(chǎn)品氣升壓到吸附壓力，可進(jìn)行下一輪吸附。
[0034]本發(fā)明將混合轉(zhuǎn)化氣(氫氣含量約75%)進(jìn)入吸附塔中的吸附劑床層，其中的雜質(zhì)氣體(二氧化碳24%、一氧化碳0.5%)被吸附劑吸附，氫氣從吸附塔出氣口流出，提高了甲醇制氫尾氣的可利用熱值，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0035]申請(qǐng)人聲明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將上述實(shí)施例某組分的具體含量點(diǎn)值，與
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的技術(shù)方案相組合，從而產(chǎn)生的新的數(shù)值范圍，也是本發(fā)明的記載范圍之一，本申請(qǐng)為使說(shuō)明書簡(jiǎn)明，不再羅列這些數(shù)值范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.甲醇制氫尾氣回收方法，通過(guò)多個(gè)吸附塔交替吸附和脫附對(duì)甲醇制氫的尾氣進(jìn)行連續(xù)提純，其特征在于:其利用雜質(zhì)氣在高壓下容易吸附、低壓下容易脫附的原理，將放空氣進(jìn)行兩段放空。2.如權(quán)利要求1所述的甲醇制氫尾氣回收方法，其特征在于，所述兩段放空分別為: 第一段吸附床層壓力為0.2?0.5MPa時(shí)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門流出，輸送到鍋爐房燃燒，達(dá)到尾氣再利用的目的； 第二段吸附床層壓力小于0.2MPa時(shí)，放空氣經(jīng)過(guò)手動(dòng)閥門和氣動(dòng)閥流出，通過(guò)阻火器后排空O3.如權(quán)利要求1所述的甲醇制氫尾氣回收方法，其特征在于包括如下步驟: (1)吸附 在恒定的吸附壓力下，甲醇制氫的混合轉(zhuǎn)化氣不斷進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)吸附塔中，同時(shí)輸出產(chǎn)品組分;吸附塔內(nèi)雜質(zhì)組分的吸附量逐步增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的吸附量時(shí)停止進(jìn)入原料氣，吸附終止； (2)順?lè)?沿著輸出產(chǎn)品氣的方向降低吸附塔內(nèi)壓力，隨著吸附塔內(nèi)壓力不斷下降，吸附劑上的雜質(zhì)不斷解吸，解吸的雜質(zhì)又繼續(xù)被未充分吸附雜質(zhì)的吸附劑吸附，當(dāng)吸附床降壓到一定壓力時(shí)，床內(nèi)吸附劑全部吸附雜質(zhì)； (3)逆放 逆著產(chǎn)品氣輸出的方向降低壓力，第一段逆放氣含較多產(chǎn)品氣，通過(guò)緩沖罐回收利用；第二段逆放氣為雜質(zhì)氣，可直接放空，直到床層壓力與大氣壓相等，吸附劑吸附的雜質(zhì)基本脫附，吸附塔內(nèi)雜質(zhì)含量降低； (4)沖洗 利用其它吸附塔順向降壓過(guò)程排出的產(chǎn)品氣，在過(guò)程最低壓力下進(jìn)行逆向沖洗不斷降低雜質(zhì)分壓使雜質(zhì)解吸并隨沖洗氣帶出吸附床層;經(jīng)一定程度沖洗后，床內(nèi)雜質(zhì)吸留量降低到過(guò)程的最低量，吸附劑床層得到再生； (5)升壓 經(jīng)解吸再生后的吸附床處于過(guò)程的最低壓力、床內(nèi)雜質(zhì)吸留量為最少，在此條件下用其它吸附塔順?lè)艢夂彤a(chǎn)品氣升壓到吸附壓力，進(jìn)行下一輪吸附。4.如權(quán)利要求1所述的甲醇制氫尾氣回收方法，其特征在于:所述步驟(4)沖洗過(guò)程最低壓力為大氣壓力。5.如權(quán)利要求1所述的甲醇制氫尾氣回收方法，其特征在于:所述吸附塔為4?12臺(tái)，且每個(gè)吸附塔配5?8個(gè)程控閥門。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種甲醇制氫尾氣回收方法，通過(guò)多個(gè)吸附塔交替吸附和脫附對(duì)甲醇制氫的混合轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行連續(xù)提純得到產(chǎn)品氣，其利用雜質(zhì)氣在高壓下容易吸附、低壓下容易脫附的原理，將放空氣進(jìn)行兩段放空。本發(fā)明第一段逆放回收解吸氣中氫含量較高，回收氣可送入鍋爐房當(dāng)燃料利用，提高了甲醇制氫尾氣的可利用熱值，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
【IPC分類】B01D53/047
【公開(kāi)號(hào)】CN105597489
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610158701
【發(fā)明人】徐成俊, 朱慶豐, 鄧據(jù)磊
【申請(qǐng)人】常州市藍(lán)博凈化科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日