[发明专利]一种变压吸附提纯氢气系统及其方法

权利要求书

1.一种变压吸附提纯氢气系统，其特征在于，包括至少三个吸附塔，接入至吸附塔内并设原料气程控阀的混合原料气输送管线、设解吸气程控阀的解吸气管线，以及从吸附塔内接出并设冲洗入程控阀的冲洗入管线、设顺放程控阀的顺放管线、设均压程控阀的均压管线、设第一均压及最终升压程控阀的第一均压及最终升压管线和设产品气程控阀的产品气外输管线；混合原料气输送管线上连接有含氢原料气输送管线和氮气输送管线；含氢原料气输送管线上设有第一流量计，氮气输送管线上设有第二流量计和调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种变压吸附提纯氢气系统，其特征在于，冲洗入管线和顺放管线之间通过冲洗调节阀相连通，或者在顺放管线和冲洗入管线之间通过一至两个顺放缓冲罐、以及冲洗调节阀连通；第一均压产品气外输管线之间通过终充调节阀相连通。

3.根据权利要求1或2所述一种变压吸附提纯氢气系统的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，采用至少三个吸附塔分别经过重复循环步骤进行变压吸附提纯氢气，每个吸附塔所经历重复循环步骤依次为吸附步骤、顺向降压步骤、逆向降压步骤、再生步骤和升压步骤；

吸附塔中装填有分子筛吸附剂，或者分子筛与活性氧化铝、活性炭、硅胶中的一种至多种组成复合吸附床；

混合原料气输送管线内的混合原料气在吸附过程进入吸附塔吸附，氮气输送管线内氮气与含氢原料气输送管线内含氢原料气的体积流量比小于等于0.1；

氮气输送管线内氮气的摩尔含量为大于等于99.9%。

4.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，吸附步骤为在至少含有CO、CO₂和CH₄中一种杂质气体组分的含氢原料气中加入氮气后，混合原料气在1.0MPa~7.0MPa压力下从吸附塔进料端进入吸附塔，非氢杂质被吸附剂吸附，氢气产品从吸附塔的出料端流出。

5.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，顺向降压步骤为吸附塔内气体顺着吸附时气体流向流出吸附塔，吸附塔内压力降低。

6.根据权利要求5所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，顺向降压步骤包含至少两次降压过程，并且顺向降压步骤全部为均压降压步骤或包含均压降压步骤和为再生吸附塔提供冲洗再生气的顺放步骤两种步骤。

7.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，逆向降压步骤为吸附塔内气体逆着吸附时气体流向流出吸附塔，吸附塔内压力降低，逆向降压步骤包含至少一次降压过程。

8.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，再生步骤为吸附塔内吸附的杂质气体组分逆着吸附时气体流向流出吸附塔，再生步骤为利用其他吸附塔的顺放气逆流冲洗再生步骤或利用真空设备对吸附塔抽真空的抽空再生步骤。

9.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，升压步骤为完成再生后的吸附塔，利用顺向降压步骤的气体和产品气对吸附塔进行升压，其中接受顺向降压步骤气体时为均压升压步骤，接受产品气时为最终升压步骤。

10.根据权利要求3所述的变压吸附提纯氢气方法，其特征在于，氮气输送管线内氮气与含氢原料气输送管线内含氢原料气的体积流量比小于等于0.07。