[发明专利]一种变压吸附气体分离提纯氢气系统及其分离提纯方法

权利要求书

1.一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，包括第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、中间罐、原料气输送管、均压管线、冲洗管线、解吸气管、以及产品气外输管，所述原料气输送管分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道连接，所述解吸气管分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道连接，所述产品气外输管分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔管道连接，所述中间罐通过所述均压管线分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔连接，所述中间罐通过所述冲洗管线分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，所述原料气输送管与所述第一吸附塔连接的管道上设有程控阀1A；优选地，所述原料气输送管与所述第二吸附塔连接的管道上设有程控阀1B；更优选地，所述原料气输送管与所述第三吸附塔连接的管道上设有程控阀1C。

进一步地，所述解吸气管与所述第一吸附塔连接的管道上设有程控阀3A；优选地，所述解吸气管与所述第二吸附塔连接的管道上设有程控阀3B；更优选地，所述解吸气管与所述第三吸附塔连接的管道上设有程控阀3C。

进一步地，所述产品气外输管与所述第一吸附塔连接的管道上设有程控阀2A；优选地，所述产品气外输管与所述第二吸附塔连接的管道上设有程控阀2B；更优选地，所述产品气外输管与所述第三吸附塔连接的管道上设有程控阀2C。

3.根据权利要求1所述的一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，所述均压管线的一端与所述中间罐连通，另一端通过管道分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔连通；

具体地说，所述均压管线与所述第一吸附塔连接的管道上设有程控阀4A；优选地，所述均压管线与所述第二吸附塔连接的管道上设有程控阀4B；更优选地，所述均压管线与所述第三吸附塔连接的管道上设有程控阀4C。

4.根据权利要求1所述的一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，所述冲洗管线的一端与所述中间罐连通，另一端通过管道分别与所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔连通；

具体地说，所述冲洗管线与所述第一吸附塔连接的管道上设有程控阀5A；优选地，所述冲洗管线与所述第二吸附塔连接的管道上设有程控阀5B；更优选地，所述冲洗管线与所述第三吸附塔连接的管道上设有程控阀5C。

5.根据权利要求1所述的一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，所述产品气外输管上设有调节阀PV-1；优选地，所述冲洗气管上设有调节阀PV-3；更优选地，所述解吸气管上设有调节阀PV-4；进一步优选地，所述均压管线上设有程控阀4D。

6.根据权利要求1所述的一种变压吸附气体分离提纯氢气系统，其特征在于，所述产品气外输管和所述均压管线之间连接有终升管线，优选地，所述终升管线上设有调节阀PV-2。

7.根据权利要求1-6任意一项所述一种变压吸附气体分离提纯氢气系统的分离提纯方法，其特征在于，采用三塔十二循环步序将原料气分离以得到高纯度产品气，所述十二循环步序包括四个吸附步骤、两个均压降压步骤、一个逆放步骤、两个冲洗步骤、两个均压升压步骤、以及一个产品气升压步骤。

8.根据权利要求7所述的分离提纯方法，其特征在于，在两个所述均压降压步骤中，第一个均压降压步骤是吸附塔与中间罐均压；优选地，在两个所述均压升压步骤中，第一个均压升压步骤是吸附塔与中间罐均压。

9.根据权利要求7所述的分离提纯方法，其特征在于，所述产品气为99.9％以上的氢气；优选地，所述原料气的压力为0.8～3.0MPag；更优选地，所述原料气的氢气含量大于40％。

10.根据权利要求7所述的分离提纯方法，其特征在于，所述十二循环步序具体如下表所示：

其中，A1～A4：吸附；ED1：第一均压降；ED2：第二均压降；D：逆向泄压；P：冲洗再生；ER2：第二均压升；ER1：第一均压升；FR：产品气最终升压；

优选地，步骤1为30s，步骤2为12s，步骤3为30s，步骤4为60s，步骤5为30s，步骤6为12s，步骤7为30s，步骤8为60s，步骤9为30s，步骤10为12s，步骤11为30s，步骤12为60s。