[发明专利]一种高纯氢净化工艺及其装置

摘要

本发明涉及一种高纯氢的净化工艺及其装置。主要工艺为以纯度高于99％的工业纯氢为原料气，采用一个或一个以上并联运行的子系统，各子系统之间的阀门控制相互独立，互不关联。每个子系统由常温吸附和低温吸附两段组成。吸附器再生采用少量产品气体进行返吹再生，吸附床层采用设置于吸附器外壁的夹套进行直接加热，通过夹套内的热媒使吸附床层均匀受热。该工艺氢气净化程度高，产品氢气纯度可达99.99999％以上，产品收率高，操作灵活，可靠性高。

主权项

一种高纯氢净化工艺，其特征在于，所述工艺包括：1)吸附操作：将经过粗提纯的、纯度达到99％以上，压力为10～20MPa的原料氢气通入常温吸附器，依次通过分层装填的13X分子筛、5A分子筛、活性炭、除氧催化剂，进行常温吸附后的氢气经低温回收换热器与低温吸附器出口的氢气进行换热，回收低温的高纯氢气的冷量后，经过液氮冷却器，进一步冷却到‑100～‑150℃，然后进入低温吸附器；进入低温吸附器的氢气依次通过低温吸附器中分层装填的13X分子筛、5A分子筛和活性炭，完成吸附后，得到高纯氢，高纯氢流出低温吸附器，与进入低温吸附器的氢气进行换热，经过冷量回收的高纯氢温度达到常温后，进入高纯氢储罐储存；2)吸附床层再生：吸附床层达到饱和时，通过设置于常温吸附器和低温吸附器入口管线旁支的通向大气或低压氢气系统的阀门将吸附系统内的氢气放空；将系统压力降至常压后，启动热媒泵，向常温吸附器与低温吸附器外壁的夹套内充入热媒，并建立循环，常温的热媒将低温的吸附器加热，并不断通过冷却/加热器从空气或水中获得热量，将低温吸附器从低温加热至常温后，停止热媒的循环，启动位于常温吸附器和低温吸附器夹套底部的加热器，对热媒进行加热，加热至常温吸附器和低温吸附器的吸附床层温度达到150℃时，由高纯氢储罐采出的高纯氢流经再生气加热器，加热至150～300℃，分别进入常温吸附器和低温吸附器，流经吸附床层后经放空阀放空，将再生出来的杂质带走；所述的吸附床层再生完毕后，启动热媒泵，通过热媒在夹套和冷却/加热器之间的循环流动，将吸附床层的热量逐渐带出，吸附床层温度降至常温时，关闭再生气放空阀门，来自高纯氢储罐的再生气将吸附系统压力充至吸附操作压力，即10～20MPa，进入下一步吸附操作；其中，所述的常压指1个大气压，常温指20～25℃；所述的高温吸附器和低温吸附器的容器内压力不高于25MPa，所述的夹套内压力不高于1MPa；所述的5A分子筛是指化学式为：3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O；硅铝比(SiO2/Al2O3)≈2；有效孔径≈5×10‑10m的分子筛；所述的13X分子筛是指化学式为：Na2O·Al2O3·(2.8±0.2)SiO2·(6‑7)H2O；硅铝比(SiO2/Al2O3)≈2.6‑3.0；有效孔径≈10×10‑10m的分子筛。