[发明专利]一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法

说明书

本发明公开了一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法，解决现有技术氢气回收率低或投资高的技术问题。提纯氢气系统包括吸附塔、第一至第九程控阀、原料气输送管线、冲洗出管线、逆放气管线、冲洗入管线、顺放管线、第二均压/第三均压管线、第四均压管线、第一均压及最终升压管线、产品气外输管线、抽真空设备和管道。提纯氢气方法为每个吸附塔依次经过包括吸附步骤、顺向降压步骤、逆向降压步骤、低压冲洗再生步骤和逆向升压步骤的重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气。本发明在吸附塔处于低压冲洗步骤时抽真空使冲洗再生压力低于常压冲洗工艺再生压力，冲洗效率更高，吸附剂再生更加彻底，从而提高吸附剂动态吸附容量，提高氢气回收率。

技术领域

本发明属于变压吸附提纯气体技术领域，具体涉及一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法。

背景技术

变压吸附提纯氢气技术广泛应用于石油、化工、能源等领域，并且随着工业技术的发展，变压吸附提纯氢气系统已经成为大型工业系统的主要单元，并且变压吸附提纯氢气系统规模逐步增加，已经达到每小时产氢几十万立方米。

变压吸附提纯氢气技术是利用吸附剂对不同气体的吸附容量的差异，并且吸附容量随着吸附压力的增加而增加，随着吸附压力的降低而减小的特性，在高压下吸附，在低压下解吸再生，从而实现氢气的提纯。常用吸附剂的再生方式有两中，一种为常压冲洗再生，即利用一部分氢气在常压下对吸附剂冲洗再生，再生压力在0.02～0.05MPag；另一种再生方式为抽空再生，即利用真空泵对吸附塔抽真空，吸附剂在真空条件下再生，再生压力为-0.08MPag～-0.095MPa。其中冲洗再生工艺吸附塔数量少，投资低，但是氢气的回收率相对也低；而抽空再生工艺需要更多的均压次数，一般抽空工艺比冲洗工艺多2步以上均压，因此，吸附塔的数量更多，投资更高，但是氢气的回收率相对也较高。

变压吸附提氢工艺研究的目的在于提升效率，改善再生，专利CN210874700U采用高压再生工艺，将传统的冲洗再生压力由0.02～0.05MPag提高至0.1～0.3MPag，这样可以降低解吸气的增压能耗，然而，高压冲洗工艺会降低吸附剂的再生效果，降低氢气回收率；为了提升抽空工艺的再生效果，多个专利公布了在抽空步骤的后期引入冲洗气，即在抽空后期采用抽空冲洗工艺增强吸附剂的再生，如专利CN110052114A在抽空阶段的中后期采用抽空与冲洗同时进行的工艺，同时还可以实现抽空工艺和冲洗工艺的切换，如CN1151957C、CN109276973A、CN109529534A、CN110252083A、CN211635878U等专利技术在抽空步骤后引入了抽空冲洗步骤，然而，这种改进仍然是基于抽空再生，仍然需要比冲洗工艺多出更多的均压次数、较低的再生压力和较大的真空泵。如何提升冲洗再生工艺的效率仍然是需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统及提纯氢气方法，解决现有技术常压冲洗再生工艺中氢气回收率低而抽空再生工艺投资高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低压冲洗再生变压吸附提纯氢气系统，包括至少三个吸附塔，接入至吸附塔内并设第一程控阀10X的原料气输送管线、设第二程控阀20X的冲洗出管线和设第三程控阀30X的逆放气管线，以及从吸附塔内接出并设第四程控阀40X的冲洗入管线、设第五程控阀50X的顺放管线、设第七程控阀70X的第二均压/第三均压管线、设第六程控阀60X的第四均压管线、设第八程控阀80X的第一均压及最终升压管线和设第九程控阀90X的产品气外输管线；冲洗出管线上设有抽真空设备，冲洗入管线和顺放管线之间连通有管道。

进一步地，管道上设有顺放调节阀。

进一步地，第一均压及最终升压管线和产品气外输管线之间通过终充调节阀相连通。