[发明专利]一种从焦炉煤气重整气中提取高纯氢气的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及到一种从焦炉煤气重整气中提纯氢气的分离方法，利用金属钯复合膜氢气纯化器的超高透氢选择性，在高氢气回收率下通过直接式一级提取获得高纯氢气。

背景技术：

氢气作为重要的工业生产原料而被广泛地应用于国民经济的各个领域。近年来,随着科学技术的进步和发展以及国外先进技术、设备的引进,使氢气的用途不断地扩大，对氢气的需求不断地增加。同时，由于专业的氢气生产对技术、设备、环境要求较高，决定了氢气的生产的困难性，利用工业尾气,开发和生产纯氢和高纯氢气,将会取得可观的经济效益和社会效益。

焦炉煤气是炼焦过程的副产物，是优良的制氢原料，我国焦炉煤气资源丰富，但实际利用水平很低，大多直接作为工业或民用燃料烧掉，造成了严重的资源浪费和环境污染。

焦炉煤气的分离和提纯技术主要有变压吸附法、深冷分离法和普通膜分离法，变压吸附法可以生产高纯度的氢气，但具有设备投资大，回收率低和产品氢气纯度波动等缺点；而深冷分离法得到氢气纯度不高，设备复杂投资大；普通膜分离法的透氢选择性小，通常只有几十或几百，使得回收氢气的纯度不高，一般只能提高1～2个数量级，同时还存在单位膜面积的处理量小等缺点。

本发明采用金属钯复合膜氢气纯化器对焦炉煤气重整气进行氢气提纯，克服了上述分离方法的缺陷，选用高透氢量、高选择性金属钯复合膜，可以对杂质气体无差别的有效拦截，从而得到高纯氢气，相对于天然气水蒸气重整、甲醇裂解或者氨分解等通过深冷分离和变压吸附制取的高纯氢气，本生产方法投资大幅降低，所生产的高纯氢成本也大幅降低，可以广泛的应用于化工、电子、冶金和食品工业中。本发明还可以串联二级金属钯复合膜氢气纯化器，通过对一级产品氢气的二级提纯，得到纯度大于99.999999%的超纯氢，可以成为LED和半导体等产业的配套超纯氢气装置，将推动电子信息、半导体、多晶硅、LED和光伏发电等战略性新兴产业的发展，对推进信息化社会建设、节能减排和能源可持续发展具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用焦炉煤气重整气提取高纯氢气的方法，通过采用超高的透氢选择性、高氢气透量的金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器，在高氢气回收率条件下从焦炉煤气重整气中获得纯度大于99.999%的高纯氢，同时由于提纯氢气的机理与变压吸附技术、深冷分离技术不同，可以对杂质气体无差别的有效拦截去除。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

焦炉煤气重整气首先进入缓冲罐，然后进入氢气压缩机升压到0.3-2.5MPa后经过滤器滤掉大于0.1μm的颗粒物，再通过电加热器升温到300-500℃后进入金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器分离提纯，产品氢气经冷却器冷却后获得纯度大于99.999%的高纯氢气。

所述氢气压缩机为隔膜式、离心式、活塞式氢气压缩机。

所述过滤器为气体过滤器、精密气体过滤器或精密空气过滤器。

所述电加热器为套管式、板式、列管式或管壳式换热器。

所述属钯或钯合金复合膜氢气纯化器是采用多通道金属钯复合膜材料制备的氢气纯化器；所述的金属钯或钯合金复合膜为一根或多根金属钯或钯合金复合膜构成的多通道金属钯或钯合金复合膜。

所述焦炉煤气重整气是指炼焦过程中产生的气体，其中的甲烷经过水蒸气重整后得到的重整气。

本发明与现有的氢气提取技术相比具有如下优点：

(1)针对焦炉煤气重整气的杂质气成分复杂的特点采用直接式一级分离，得到99.999%的高纯氢，与变压吸附技术、深冷分离技术相比设备简单，分离效率高。

(2)本发明中采用的多通道金属钯复合膜材料制备的氢气纯化器与传统的膜分离技术相比具有单位膜面积氢透量大，选择性高可以对杂质气体进行无差别的有效拦截，同时氢回收率保持在90%以上。

附图说明

图1为焦炉煤气重整气中提取氢气装置示意图；

图中：1缓冲罐；2氢气压缩机；3过滤器；4电加热器；5金属钯复合膜氢气纯化器；6冷却器；

图2为多通道金属钯复合膜横截面示意图；

图3为多通道金属钯复合膜结构示意图；

图4为多通道金属钯复合膜氢气纯化器结构图。

具体实施方式