專利名稱：一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種變壓吸附制氫裝置，尤其涉及到一種能極大提高富碳?xì)饣厥章实囊欢畏ㄗ儔何教釟洳⒒厥崭惶細(xì)獾难b置。
背景技術(shù)：
針對(duì)焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化制甲醇或聯(lián)產(chǎn)合成氨(或需氫產(chǎn)品)的類似裝置中，原料氣中含有氫氣、二氧化碳、一氧化碳、氮?dú)獾葰怏w成分，一般采用二段法制氫方法，即先將原料氣經(jīng)變壓吸附脫碳流程處理得到粗氫氣，脫碳流程中解析出來的含碳?xì)怏w(富碳?xì)?返回甲醇系統(tǒng)，再將粗氫氣通過分子篩變壓吸附提氫流程處理而得到較高純度的成品氫氣，提氫流程中解析出來的氣體直接送去燃料管網(wǎng)或排空，如中國(guó)專利號(hào)為CN200610022102.9的、名稱為一種高收率甲醇重整制氫方法的實(shí)用新型專利，包括將甲醇與水混合后增壓送入汽化過熱器，達(dá)到反應(yīng)溫度后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在催化劑作用下重整生成轉(zhuǎn)化氣，再將該轉(zhuǎn)化氣冷卻至常溫，將該轉(zhuǎn)化氣凈化處理后送入一套裝有脫碳吸附劑的變壓吸附脫碳裝置中脫去二氧化碳，得到含有H2、C0、CH4的脫碳粗氫氣，再將該脫碳粗氫氣送入一套以分子篩為主要吸附劑的變壓吸附提氫裝置中脫去所有雜質(zhì)即得到產(chǎn)品氫氣，提氫裝置中的尾氣增壓后并入來自汽化過熱器的甲醇與水的混合氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，脫碳裝置中的尾氣直接排放，該種方法雖可大幅度提高氫氣總的收率，降低制氫成本，但由于采用二段法，對(duì)設(shè)備的投資較大，裝置占地面積大，而一氧化碳回收率較低，約為15%，高純氫的回收率也較低，約為91%。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決二段法提氫設(shè)備投資大、氫氣回收率較低、一氧化碳和二氧化碳的回收率低、制氫成本高的技術(shù)問題；提供一種可充分回收一氧化碳和二氧化碳、氫氣純度高、總氫回收率高、設(shè)備投資少、占地面積小、裝置總體經(jīng)濟(jì)效益好的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型主要是采用下述技術(shù)方案一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾姆椒?，采用變壓吸附原理從甲醇合成弛放氣中提取高純度的氫氣作為產(chǎn)品氣，同時(shí)回收脫附過程中產(chǎn)生的高純度富碳?xì)庾鳛榧状佳b置的原料氣，而且產(chǎn)生的較高濃度的順放氫氣返回至甲醇系統(tǒng)，低濃度的順放置換氣作為燃料氣排入燃料管網(wǎng)，其工藝流程中的每一循環(huán)均包括吸附過程、均壓降壓過程、順放過程、 置換過程、逆放過程、抽真空過程、均壓升壓過程和終沖過程，具體工藝流程如下a)吸附過程經(jīng)原料氣單元處理后的甲醇合成弛放氣通過進(jìn)口程控閥進(jìn)入變壓吸附提氫單元中正處于吸附狀態(tài)的吸附塔內(nèi)，在多種吸附劑的依次選擇性吸附下，將甲醇合成弛放氣中的H20、醇類、CO2, CO、CH4, N2等組分吸附下來，未被吸附的氫氣等組分從塔頂通過產(chǎn)品氣程控閥流入產(chǎn)品氣管，輸入至產(chǎn)品氣單元中的氫氣緩沖罐內(nèi)；b)均壓降壓過程在吸附過程結(jié)束后，通過均壓程控閥，順著吸附方向?qū)⑽剿?nèi)的較高壓力的氫氣排放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔內(nèi)，該過程不僅是降壓過程，更是回收吸附床層死空間內(nèi)氫氣的過程，本過程可包括多次降壓步驟以保證氫氣的充分回收；c)順放過程在均壓降壓過程結(jié)束后，將吸附塔內(nèi)還有一定壓力的氫氣順放送出，通過順放氣程控閥和順放氫氣控制閥進(jìn)入順放氫氣儲(chǔ)氣罐，重新回送到甲醇系統(tǒng)，此過程可以將吸附床死空間的較低壓力氫氣回收從而提高裝置的總氫回收率；d)置換過程順放過程結(jié)束后，來自置換氣儲(chǔ)氣罐內(nèi)較高壓力的富碳?xì)馔ㄟ^置換程控閥進(jìn)入吸附塔底部，將吸附床內(nèi)的氮?dú)夂图淄轫樂胖脫Q出來，置換出來的氣體通過順放氣程控閥和燃料氣控制閥輸出至燃料管網(wǎng)，此過程可將吸附層中的氮?dú)夂图淄橹脫Q出來，提高吸附塔內(nèi)的二氧化碳和一氧化碳的濃度，也提高了解析氣中的二氧化碳和一氧化碳的含量，有效地降低解析氣中氮?dú)饨M份的含量；e)逆放過程在置換過程結(jié)束后，將吸附塔內(nèi)還有一定壓力的氣體通過置換程控閥逆排至逆放氣緩沖罐，并通過壓力調(diào)節(jié)閥送入解析氣混合罐，此時(shí)吸附塔內(nèi)的氣體壓力降至常壓；f)抽真空過程在逆放過程結(jié)束后，真空泵通過抽真空程控閥對(duì)吸附塔進(jìn)行抽真空，吸附塔內(nèi)的壓力進(jìn)一步降低，使被吸附的組份完全脫附出來，脫附氣直接送至解析氣混合罐，解析氣混合罐內(nèi)的一部分脫附氣被壓縮機(jī)吸入并壓縮升壓后進(jìn)入置換氣儲(chǔ)氣罐，作為較高壓力的富碳?xì)鉃橹脫Q過程作好準(zhǔn)備，剩余的脫附氣則作為富碳?xì)廨敵鲋匦鲁蔀榧状佳b置的原料氣；g)均壓升壓過程在抽真空過程結(jié)束后，用來自其他吸附塔內(nèi)的較高壓力氫氣對(duì)該吸附塔進(jìn)行持續(xù)升壓，包括多次升壓步驟以保證氫氣的充分回收，該過程與均壓降壓過程相對(duì)應(yīng)；h)終沖過程在均壓升壓過程結(jié)束后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)切換至下一次吸附過程并保證產(chǎn)品氫氣壓力在這一過程中不發(fā)生波動(dòng)，通過終沖程控閥將產(chǎn)品氣緩慢而平穩(wěn)地送入吸附塔內(nèi)，使吸附塔內(nèi)的壓力升至吸附壓力，保證產(chǎn)品升壓過程充分和減少吸附壓力波動(dòng)的影響；i)若干個(gè)吸附塔交替順序進(jìn)行以上的吸附一再生操作過程，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醇合成弛放氣的連續(xù)分離與提純的目的。一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，包括原料氣單元、變壓吸附提氫單元、 產(chǎn)品氣單元、順放氣單元和解析氣單元，甲醇合成弛放氣經(jīng)原料氣單元處理后進(jìn)入變壓吸附提氫單元，提取出高純氫氣并輸出至產(chǎn)品氣單元，脫附產(chǎn)生的氣體經(jīng)解析氣單元處理后， 一部分脫附氣作為置換氣重新進(jìn)入變壓吸附提氫單元，另一部分作為富碳?xì)饣厮椭良状枷到y(tǒng)，針對(duì)甲醇合成弛放氣，通過該裝置的變壓吸附提氫工藝，可提取高純度的氫氣，同時(shí)得到高含量的富碳?xì)饣厮椭良状枷到y(tǒng)。作為優(yōu)選，所述原料氣單元包括進(jìn)口調(diào)節(jié)閥、超壓調(diào)節(jié)閥、計(jì)量閥和氣液分離器， 甲醇合成弛放氣通過進(jìn)口調(diào)節(jié)閥降低壓力，并經(jīng)計(jì)量閥計(jì)算流量后進(jìn)入氣液分離器處理， 處理后的原料氣進(jìn)入變壓吸附提氫單元，原料氣經(jīng)過降壓和氣液分離處理后，達(dá)到了變壓吸附提氫工藝的要求。作為優(yōu)選，所述變壓吸附提氫單元包括若干吸附塔和相應(yīng)的程控閥，變壓吸附提氫單元設(shè)有原料氣進(jìn)口管、吸附塔出口管、產(chǎn)品氣管、均壓管、順放氣管、終沖氣管、吸附塔逆放管、解析氣管和抽真空管，所述原料氣進(jìn)口管與吸附塔底部的吸附塔逆放管之間設(shè)有進(jìn)口程控閥，甲醇合成弛放氣通過進(jìn)口程控閥進(jìn)入吸附塔，所述產(chǎn)品氣管與吸附塔頂部的吸附塔出口管之間設(shè)有產(chǎn)品氣程控閥，變壓吸附提取的高純氫通過產(chǎn)品氣程控閥流入產(chǎn)品氣管，并輸出到產(chǎn)品氣單元，所述的均壓管與吸附塔出口管之間設(shè)有均壓程控閥，結(jié)束吸附過程的吸附塔內(nèi)較高壓力的氫氣可通過相應(yīng)的均壓程控閥流入到結(jié)束再生的較低壓力的吸附塔內(nèi)，所述的順放氣管與吸附塔出氣管之間設(shè)有順放氣程控閥，變壓吸附過程中的順放氣通過順放氣程控閥流入順放氣管并輸出至順放氣單元，所述終沖氣管與吸附塔出口管之間設(shè)有終沖程控閥，來自產(chǎn)品氣單元的產(chǎn)品氣可通過終沖程控閥流入吸附塔內(nèi)完成升壓，所述解析氣管與吸附塔逆放管之間設(shè)有置換程控閥，脫附氣體可通過置換程控閥流入解析氣管并排出至解析氣單元，同時(shí)，置換氣也可通過置換程控閥流入吸附塔逆放管并進(jìn)入吸附塔內(nèi)對(duì)吸附劑進(jìn)行置換，所述抽真空管與吸附塔逆放管之間設(shè)有抽真空程控閥，吸附塔內(nèi)的殘余脫附氣體通過抽真空程控閥進(jìn)入抽真空管并排出至解析氣單元，通過控制各程控閥，使不同的吸附塔工作在不同的階段，保證吸附塔的吸附和再生過程連續(xù)和平穩(wěn)，吸附床內(nèi)死空間的氫氣可輸送至另外的吸附塔內(nèi)，各組分的氣體均得到回收和利用，裝置的總氫回收率高，通過利用富碳?xì)鈱?duì)吸附床的置換，可提高解析氣中一氧化碳和二氧化碳的濃度，降低解析氣中的含氮量，達(dá)到回收解析氣的目的。作為優(yōu)選，所述吸附塔的數(shù)量為6臺(tái) 12臺(tái)，多塔循環(huán)作業(yè)形成吸附一再生過程中的多次均壓，既回收了吸附床死空間內(nèi)的高純度氫氣，極大提高了氫氣的回收率，又減少了吸附床內(nèi)的壓力波動(dòng)，延長(zhǎng)了吸附劑的使用壽命，用戶可根據(jù)實(shí)際需要和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，合理選用吸附塔的數(shù)量。作為優(yōu)選，所述吸附塔內(nèi)設(shè)有一種或多種吸附劑，所述多種吸附劑按吸附性能依次分層裝填組成復(fù)合吸附床，不同種類的吸附劑對(duì)應(yīng)吸附不同的氣體組分，可充分吸附甲醇合成弛放氣中的各氣體組分，氣體分離效果好并進(jìn)而提升了裝置總氫回收率和富碳?xì)饣厥章?，提高了?jīng)濟(jì)效益。作為優(yōu)選，所述產(chǎn)品氣單元包括氫氣緩沖罐、氫氣壓力調(diào)節(jié)閥和終沖氣壓力調(diào)節(jié)閥，所述氫氣壓力調(diào)節(jié)閥一端與產(chǎn)品氣管連接，另一端與氫氣緩沖罐連接，所述終沖氣壓力調(diào)節(jié)閥一端與產(chǎn)品氣管連接，另一端與終沖氣管連接，保證了產(chǎn)品氫氣的壓力平穩(wěn)，滿足使用需要，同時(shí)，調(diào)節(jié)終沖氣使結(jié)束再生吸附塔的壓力能平穩(wěn)升至吸附壓力，減少壓力波動(dòng)對(duì)吸附過程和吸附劑的影響。作為優(yōu)選，所述的順放氣單元包括順放氫氣控制閥、燃料氣控制閥和順放氫氣儲(chǔ)氣罐，所述順放氫氣控制閥一端與順放氣管連接，另一端與順放氫氣儲(chǔ)氣罐連接，所述燃料氣控制閥一端與順放氣管連接，另一端與燃料管網(wǎng)連接，將吸附床死空間內(nèi)的較高壓力的氫氣重新回收，回送至甲醇系統(tǒng)，提高了裝置總氫回收率，而置換出來的含有氮?dú)?、甲烷的低壓氣體，可作為燃料氣送至燃料管網(wǎng)，充分利用，經(jīng)濟(jì)效益好。作為優(yōu)選，所述解析氣單元包括真空泵、壓縮機(jī)、置換氣儲(chǔ)氣罐、逆放氣儲(chǔ)氣罐和解析氣混合罐，所述解析氣混合罐分別設(shè)有兩個(gè)進(jìn)口與兩個(gè)出口，所述逆放氣儲(chǔ)氣罐的出口與解析氣混合罐的進(jìn)口之間設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥，所述壓力調(diào)節(jié)閥的一端與逆放氣儲(chǔ)氣罐連接，另一端與解析氣混合罐連接，逆放氣儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口通過脫附氣控制閥與解析氣管連接， 解析氣混合罐的另一個(gè)進(jìn)口與真空泵的出口連接，真空泵的進(jìn)口與抽真空管連接，所述壓
6縮機(jī)吸氣口與解析氣混合罐的一個(gè)出口連接，壓縮機(jī)的排氣口與置換氣儲(chǔ)氣罐連接，置換氣儲(chǔ)氣罐的另一端通過置換氣控制閥與解析氣管連接，吸附過程脫附出來的富含二氧化碳和一氧化碳的脫附氣經(jīng)過二次調(diào)節(jié)后，一部分被壓縮機(jī)壓縮并送入置換氣儲(chǔ)氣罐，作為置換吸附床內(nèi)氮?dú)?、甲烷等氣體的置換氣，可提高脫附氣的一氧化碳和二氧化碳含量，降低脫附氣中氮?dú)獾暮?，又可以在解析氣中得到高純度的富碳?xì)?，回送至甲醇系統(tǒng)，真空脫附的再生效果好，能提高產(chǎn)品收率高和解析氣的純度。作為優(yōu)選，所述置換氣儲(chǔ)氣罐與置換氣控制閥之間設(shè)有置換氣流量閥，可實(shí)時(shí)檢測(cè)置換氣的流量。本實(shí)用新型的有益效果是與常規(guī)二段變壓吸附法相比①、采用此種方法可以達(dá)到投資省，性價(jià)比高；②、裝置總氫回收率高，彡98% ；③、產(chǎn)品氫氣回收率高，彡94% ( C0+C02彡10PPM)；④、一氧化碳回收率高，彡80% (含氮量彡5%)，有利于甲醇增產(chǎn)；⑤、工藝指標(biāo)穩(wěn)定可靠，操控性強(qiáng)；⑥、裝置布局合理，占地面積小。

圖1是本實(shí)用新型的一種工藝流程框圖；圖1是本實(shí)用新型的一種裝置示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種工藝流程時(shí)序表；圖3是本實(shí)用新型的一種工藝流程操作參數(shù)表；圖中1.原料氣單元，11.進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，12.超壓調(diào)節(jié)閥，13.計(jì)量閥，14.氣液分離器，2.變壓吸附提氫單元，21.吸附塔，22.原料氣進(jìn)口管，23.吸附塔出口管，24.產(chǎn)品氣管， 25.均壓管，26.順放氣管，27.終沖氣管，28.吸附塔逆放管，29.解析氣管，30.抽真空管， 31.進(jìn)口程控閥，32.產(chǎn)品氣程控閥，33.均壓程控閥，34.順放氣程控閥，35.終沖程控閥， 36.置換程控閥，37.抽真空程控閥，4.產(chǎn)品氣單元，41.氫氣緩沖罐，42.氫氣壓力調(diào)節(jié)閥， 43.終沖氣壓力調(diào)節(jié)閥，5.順放氣單元，51.順放氫氣控制閥，52.燃料氣控制閥，53.順放氫氣儲(chǔ)氣罐，6.解析氣單元，61.真空泵，62.壓縮機(jī)，63.置換氣儲(chǔ)氣罐，64.逆放氣儲(chǔ)氣罐， 65.解析氣混合罐，66.壓力調(diào)節(jié)閥，67.脫附氣控制閥，68.置換氣控制閥，69.置換氣流量閥。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例本實(shí)施例的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，如圖1所示，采用變壓吸附原理從甲醇合成弛放氣中提取高純度的氫氣作為產(chǎn)品氣，同時(shí)回收脫附過程中產(chǎn)生的高純度富碳?xì)庾鳛榧状佳b置的原料氣，而且產(chǎn)生的較高濃度的順放氫氣返回至甲醇系統(tǒng)，低濃度的順放置換氣作為燃料氣排入燃料管網(wǎng)，變壓吸附提氫單元采用10-2-6PR/ VPSA，如圖2所示，吸附塔數(shù)量為10臺(tái)，其中始終有二臺(tái)吸附塔處于吸附狀態(tài)，均壓過程為6 次，其工藝流程中的每一循環(huán)均包括吸附過程、均壓降壓過程、順放過程、置換過程、逆放過[0038]抽真空過程、均壓升壓過程和終沖過程，工藝流程時(shí)序表如圖3所示，工藝流程的操作參數(shù)表如圖4所示，具體工藝流程(以A塔工作為例)如下a)吸附過程來自外界的壓力為5. OMpa，溫度為30°C甲醇合成弛放氣進(jìn)入該裝置，經(jīng)原料氣單元處理后，減壓至2. 7 MPa，通過進(jìn)口程控閥31A進(jìn)入A塔內(nèi)，在多種吸附劑的依次選擇性吸附下，將甲醇合成弛放氣中的H20、醇類、C02、C0、CH4j2等組分吸附下來，未被吸附的氫氣等組分從塔頂通過產(chǎn)品氣程控閥32A流入產(chǎn)品氣管對(duì)，輸入至產(chǎn)品氣單元4 中的氫氣緩沖罐內(nèi)41，吸附時(shí)間約為120秒；b)均壓降壓過程在吸附過程結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)口程控閥31A和產(chǎn)品氣程控閥32A， 開啟均壓程控閥33A和33D，順著吸附方向?qū)塔內(nèi)的2. 7 MI^a的氫氣排放入已完成再生的 D塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、D兩塔壓力平衡為2. 302 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33D，打開均壓程控閥33E，A塔內(nèi)2. 302 MPa的氫氣順著吸附方向流入E塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、E兩塔壓力平衡為1.905 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33E，打開均壓程控閥33F，A塔內(nèi)1. 905 MPa的氫氣順著吸附方向流入F塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、F兩塔壓力平衡為1.508MPa;關(guān)閉均壓程控閥33F，打開均壓程控閥33G，A塔內(nèi)1. 508MPa的氫氣順著吸附方向流入G塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、G兩塔壓力平衡為1. Ill MPa;關(guān)閉均壓程控閥33G，打開均壓程控閥33H，A塔內(nèi)1. Ill MPa的氫氣順著吸附方向流入H塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、H兩塔壓力平衡為0.714 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33H，打開均壓程控閥331，A塔內(nèi)0. 714 MPa的氫氣順著吸附方向流入I塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、I兩塔壓力平衡為0. 317 MPa ；c)順放過程在均壓降壓過程結(jié)束后，關(guān)閉均壓程控閥33A和331，打開順放氣程控閥34A和順放氫氣控制閥51，A塔內(nèi)0. 317 MPa的氫氣流入順放氫氣儲(chǔ)氣罐53，時(shí)間為 15秒，此時(shí)A塔內(nèi)的壓力下降為0.15 MPa ；d)置換過程順放過程結(jié)束后，關(guān)閉順放氫氣控制閥51，打開燃料氣控制閥52、置換程控閥36A和置換氣控制閥68，來自置換氣儲(chǔ)氣罐63內(nèi)較高壓力的富碳?xì)馔ㄟ^置換程控閥36A進(jìn)入A塔，將吸附床內(nèi)的氮?dú)夂图淄轫樂胖脫Q出來，置換出來的氣體通過順放氣程控閥34A和燃料氣控制閥輸出至燃料管網(wǎng)，置換時(shí)間為15秒，此時(shí)A塔內(nèi)的壓力下降為0. 1 MPa ；e)逆放過程在置換過程結(jié)束后，關(guān)閉順放氣程控閥34A、燃料氣控制閥52和置換氣控制閥68，打開脫附氣控制閥67，A塔內(nèi)0. 1 MI^a的氣體逆排至逆放氣緩沖罐64，并通過壓力調(diào)節(jié)閥66送入解析氣混合罐65，逆放時(shí)間為15秒，此時(shí)A塔內(nèi)的壓力降至常壓；f)抽真空過程在逆放過程結(jié)束后，關(guān)閉脫附氣控制閥67和置換程控閥36A，打開抽真空程控閥37A和真空泵61，對(duì)A塔進(jìn)行抽真空，A塔內(nèi)的壓力進(jìn)一步降低，使被吸附的組份完全脫附出來，脫附氣直接送至解析氣混合罐65，解析氣混合罐內(nèi)的一部分脫附氣被壓縮機(jī)62吸入并壓縮升壓后進(jìn)入置換氣儲(chǔ)氣罐63，作為較高壓力的富碳?xì)鉃橹脫Q過程作好準(zhǔn)備，剩余的脫附氣則作為富碳?xì)廨敵鲋匦伦鳛榧状佳b置的原料氣，抽真空時(shí)間為60 秒，此時(shí)A塔內(nèi)的壓力下降為-0.08 MPa ；g)均壓升壓過程在抽真空過程結(jié)束后，關(guān)閉抽真空程控閥37A和真空泵61，開啟均壓程控閥33A和33C，順著吸附方向?qū)塔內(nèi)的0.714 MI^a的氫氣引入已完成再生的A 塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、C兩塔壓力平衡為0.317 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33C，經(jīng)過30秒延時(shí)后打開均壓程控閥33D，D塔內(nèi)1. IllMPa的氫氣順著吸附方向流入A塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、D兩塔壓力平衡為0.714 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33D，經(jīng)過30秒延時(shí)后打開均壓程控閥33E，E塔內(nèi)1. 508 MPa的氫氣順著吸附方向流入A塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、E兩塔壓力平衡為1. IllMPa ；關(guān)閉均壓程控閥33E，經(jīng)過30秒延時(shí)后打開均壓程控閥33F，F(xiàn)塔內(nèi)1. 905MPa的氫氣順著吸附方向流入A塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、F兩塔壓力平衡為1.508 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33F，經(jīng)過30秒延時(shí)后打開均壓程控閥33G，G塔內(nèi)2. 302 MPa的氫氣順著吸附方向流入G塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、G兩塔壓力平衡為1.905 MPa ；關(guān)閉均壓程控閥33G，經(jīng)過30秒延時(shí)后打開均壓程控閥33H，H塔內(nèi)2. 7MPa的氫氣順著吸附方向流入A塔，時(shí)間為15秒，此時(shí)A、H兩塔壓力平衡為2. 302 MPa ；用來自其他吸附塔內(nèi)的較高壓力氫氣對(duì)A塔進(jìn)行持續(xù)升壓，包括六次升壓步驟以保證氫氣的充分回收，該過程與均壓降壓過程相對(duì)應(yīng)；h)終沖過程在均壓升壓過程結(jié)束后，打開終沖程控閥35A，2. 7 MPa的產(chǎn)品氣流入A塔內(nèi)，時(shí)間為45秒，此時(shí)A塔內(nèi)的壓力上升為2. 7 MPa,達(dá)到吸附的壓力要求；i) 10臺(tái)吸附塔交替順序進(jìn)行以上的吸附一再生操作過程，即可實(shí)現(xiàn)原料氣的連續(xù)分離與提純的目的。以上說明并非對(duì)本實(shí)用新型作了限制，本實(shí)用新型也不僅限于上述說明的舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所作出的變化、改型、增添或替換， 都應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于包括原料氣單元(1)、 變壓吸附提氫單元(2)、產(chǎn)品氣單元(4)、順放氣單元(5)和解析氣單元(6)，各單元之間通過管道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述原料氣單元(1)包括進(jìn)口調(diào)節(jié)閥(11)、超壓調(diào)節(jié)閥(12 )、計(jì)量閥(13 )和氣液分離器(14)， 甲醇合成弛放氣通過進(jìn)口調(diào)節(jié)閥、計(jì)量閥與氣液分離器連接，氣液分離器的出口與變壓吸附提氫單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述變壓吸附提氫單元(2)包括若干吸附塔(21A、B、C···)和相應(yīng)的程控閥，變壓吸附提氫單元設(shè)有原料氣進(jìn)口管(22)、吸附塔出口管(23)、產(chǎn)品氣管(24)、均壓管(25)、順放氣管 (26)、終沖氣管(27)、吸附塔逆放管(28)、解析氣管(29)和抽真空管(30)，變壓吸附提氫單元通過產(chǎn)品氣管和終沖氣管與產(chǎn)品氣單元連接，變壓吸附提氫單元通過順放氣管與順放氣單元連接，變壓吸附提氫單元通過解析氣管和抽真空管與解析氣單元連接，所述原料氣進(jìn)口管與吸附塔底部的吸附塔逆放管之間設(shè)有進(jìn)口程控閥(31 Α、Β、0··)，所述產(chǎn)品氣管與吸附塔頂部的吸附塔出口管之間設(shè)有產(chǎn)品氣程控閥(32 Α、Β、0··)，所述的均壓管與吸附塔出口管之間設(shè)有均壓程控閥(33A、B、O··)，所述的順放氣管與吸附塔出氣管之間設(shè)有順放氣程控閥(34 A、B、O··)，所述終沖氣管與吸附塔出口管之間設(shè)有終沖程控閥(35 A、B、C···)， 所述解析氣管與吸附塔逆放管之間設(shè)有置換程控閥(36 Α、Β、0··)，所述抽真空管與吸附塔逆放管之間設(shè)有抽真空程控閥(37 A、B、C···)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述吸附塔(21 A、B、C···)的數(shù)量為6臺(tái) 12臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的，其特征在于所述吸附塔(21Α、Β、0··)內(nèi)設(shè)有一種或多種吸附劑，所述多種吸附劑按吸附性能依次分層裝填組成復(fù)合吸附床。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述產(chǎn)品氣單元(4)包括氫氣緩沖罐(41)、氫氣壓力調(diào)節(jié)閥(42)和終沖氣壓力調(diào)節(jié)閥(43)， 所述氫氣壓力調(diào)節(jié)閥一端與產(chǎn)品氣管(24)連接，另一端與氫氣緩沖罐連接，所述終沖氣壓力調(diào)節(jié)閥一端與產(chǎn)品氣管連接，另一端與終沖氣管(27)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述順放氣單元(5)包括順放氫氣控制閥(51)、燃料氣控制閥(52)和順放氫氣儲(chǔ)氣罐(53)， 所述順放氫氣控制閥一端與順放氣管(26)連接，另一端與順放氫氣儲(chǔ)氣罐連接，所述燃料氣控制閥一端與順放氣管連接，另一端與燃料管網(wǎng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述解析氣單元(6)包括真空泵(61)、壓縮機(jī)(62)、置換氣儲(chǔ)氣罐(63)、逆放氣儲(chǔ)氣罐(64)和解析氣混合罐(65)，所述解析氣混合罐分別設(shè)有兩個(gè)進(jìn)口與兩個(gè)出口，所述逆放氣儲(chǔ)氣罐的出口與解析氣混合罐的進(jìn)口之間設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥(66)，所述壓力調(diào)節(jié)閥的一端與逆放氣儲(chǔ)氣罐連接，另一端與解析氣混合罐連接，逆放氣儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口通過脫附氣控制閥(67)與解析氣管(29)連接，解析氣混合罐的另一個(gè)進(jìn)口與真空泵的出口連接，真空泵的進(jìn)口與抽真空管(30)連接，所述壓縮機(jī)吸氣口與解析氣混合罐的一個(gè)出口連接，壓縮機(jī)的排氣口與置換氣儲(chǔ)氣罐連接，置換氣儲(chǔ)氣罐的另一端通過置換氣控制閥(68)與解析氣管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾难b置，其特征在于所述置換氣儲(chǔ)氣罐(63)與置換氣控制閥(68)之間設(shè)有置換氣流量閥(69)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種一段法變壓吸附提氫并回收富碳?xì)獾姆椒把b置，采用變壓吸附原理從甲醇合成弛放氣中提取高純度的氫氣作為產(chǎn)品氣，同時(shí)回收脫附過程中產(chǎn)生的高純度富碳?xì)庾鳛榧状佳b置的原料氣，而且產(chǎn)生的較高濃度的順放氫氣返回至甲醇系統(tǒng)，低濃度的順放置換氣作為燃料氣排入燃料管網(wǎng)，其工藝流程中的每一循環(huán)均包括吸附過程、均壓降壓過程、順放過程、置換過程、逆放過程、抽真空過程、均壓升壓過程和終沖過程，本實(shí)用新型與常規(guī)二段法提氫工藝流程相比，裝置的總氫回收率和產(chǎn)品氫氣回收率得到了提高，同時(shí)，在解析氣中得到了高純度的富碳?xì)?，裝置投資省，占地面積小，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01B3/50GK202136904SQ20112023961
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者李可根, 李忠俐, 程小華 申請(qǐng)人:杭州普菲科空分設(shè)備有限公司