控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置及方法，該裝置包括合成氣預(yù)熱器、冷箱及變壓吸附床，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器預(yù)熱或預(yù)冷后進(jìn)入冷箱中，所述的冷箱將合成氣分離成粗氫氣，粗氫氣進(jìn)入到變壓吸附床進(jìn)行吸附分離，還包括壓縮CO的CO壓縮機(jī)及壓縮機(jī)冷卻器，所述的合成氣預(yù)熱器外接第一冷卻水進(jìn)水管與第一冷卻水回水管，所述的壓縮機(jī)冷卻器外接第二冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管，所述的第一冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管通過第一連接管連通。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明的裝置與方法操控溫度方便，并節(jié)約能耗。
【專利說明】
控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓吸附床進(jìn)口溫度控制裝置與方法，尤其是涉及一種變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的控制裝置與控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PSA(Pressure Swing Absorber)變壓吸附目前廣泛用于H2的提純，從甲醇重整氣、NG、LPG、重整氣及含有氫氣的氣體中提取氫氣。其原理是利用所采取的吸附劑對不同吸附質(zhì)的選擇吸附和吸附劑對吸附質(zhì)的吸附容量隨壓力變化而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附條件下，將原料氣在壓力下通過吸附床層，高壓吸附除去原料中雜質(zhì)組分，低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。小分子的氫氣不能被吸附而通過吸附床層，達(dá)到氫氣和雜質(zhì)組分的分離，得到產(chǎn)品氫氣，氫氣純度可達(dá)到99.999%。
[0003]變壓吸附是物理吸附過程，進(jìn)料溫度的高低直接影響吸附劑的吸附性能。進(jìn)料溫度太高，吸附劑的吸附能力下降，因而造成H2的收率下降，同時還影響產(chǎn)品純度和吸附劑的使用壽命。而溫度太低再生困難，造成吸附劑再生不完全，則惡性循環(huán)的結(jié)果將導(dǎo)致雜質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象而損壞吸附劑。目前所知，常溫下，10?30°C范圍內(nèi)幾乎有相等的H2收率，進(jìn)料溫度太高或太低，H2收率都有所下降。
[0004]溫度過高影響吸附劑的吸附能力，易造成雜質(zhì)超標(biāo)，溫度過低影響再生，所以要保證進(jìn)料溫度在要求的范圍內(nèi)，HYCO裝置的PSA進(jìn)口溫度一般控制在20?30°C。
[0005]目前主要還是通過控制HYCO冷箱進(jìn)口的溫度來穩(wěn)定PSA進(jìn)口的溫度，在進(jìn)冷箱前增加冷卻水換熱器來保證進(jìn)口溫度在夏天不要太高。但是冬天在極端情況下冷卻水的溫度較低，會導(dǎo)致PSA進(jìn)口的溫度較低，可能造成H2收率下降，雜質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操控溫度方便、節(jié)約能耗的控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置與方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，包括合成氣預(yù)熱器、冷箱及變壓吸附床，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器預(yù)熱或預(yù)冷后進(jìn)入冷箱中，所述的冷箱將合成氣分離成粗氫氣，粗氫氣進(jìn)入到變壓吸附床進(jìn)行吸附分離，還包括壓縮CO的CO壓縮機(jī)及壓縮機(jī)冷卻器，所述的合成氣預(yù)熱器外接第一冷卻水進(jìn)水管與第一冷卻水回水管，所述的壓縮機(jī)冷卻器外接第二冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管，所述的第一冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管通過第一連接管連通。
[0009]所述的第一冷卻水進(jìn)水管與第一冷卻水回水管之間通過第二連接管連通，所述的第一冷卻水進(jìn)水管、第一冷卻水回水管及第二連接管上分別設(shè)有閥門。
[0010]所述的第一連接管上設(shè)有閥門。
[0011]所述的第二冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管上分別設(shè)有閥門。
[0012]所述的冷箱包括第一換熱器、第二換熱器及分離罐，所述的合成氣依次流經(jīng)第一換熱器與第二換熱器后進(jìn)入到分離罐中，經(jīng)分離罐分離成粗氫氣后，再依次經(jīng)過第二換熱器與第一換熱器后進(jìn)入變壓吸附床。
[0013]—種采用上述裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，包括以下兩種控制方式:
[0014]夏季使用時:斷開第一連接管上的閥門，第一冷卻水進(jìn)水管中通入冷卻水，通過第一冷卻水進(jìn)水管與第一冷卻水回水管中循環(huán)水為合成氣預(yù)熱器預(yù)降溫，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器預(yù)冷后通過冷箱分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床進(jìn)行吸附分離；
[0015]冬季使用時:監(jiān)控到合成氣進(jìn)入冷箱前溫度低于20°C時，打開第一連接管上的閥門，使第一冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管連通，關(guān)閉第一冷卻水進(jìn)水管上的閥門，此時第二冷卻水進(jìn)水管與第二冷卻水回水管斷開連接，低壓CO經(jīng)過CO壓縮機(jī)后被壓縮成高壓CO，與CO壓縮機(jī)連接的壓縮機(jī)冷卻器作為換熱器，其第二冷卻水進(jìn)水管內(nèi)水溫較高，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器預(yù)熱后通過冷箱分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床進(jìn)行吸附分離。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0017](I)本發(fā)明的裝置與方法穩(wěn)定的控制了進(jìn)入變壓吸附床(PSA)的粗H2的溫度，使比產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定；
[0018](2)節(jié)能，為了控制變壓吸附床(PSA)的進(jìn)口溫度，本發(fā)明將CO壓縮機(jī)冷卻器的外接冷卻水管路與合成氣預(yù)冷器的外接冷卻水管路接通，可以在夏季與冬季時，通過控制第一連接管的連通與否，來控制合成氣預(yù)熱器的外接水路溫度，進(jìn)而使得合成氣流經(jīng)合成氣預(yù)熱器后，溫度能夠控制在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而控制進(jìn)入PSA的粗氫氣的溫度，因此，相對來說此方法節(jié)約了蒸汽，降低能耗需求。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明中控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實施例
[0022]—種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，如圖1所示，包括合成氣預(yù)熱器1、冷箱2及變壓吸附床3，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器I預(yù)熱或預(yù)冷后進(jìn)入冷箱2中，冷箱2將合成氣分離成粗氫氣，粗氫氣進(jìn)入到變壓吸附床3進(jìn)行吸附分離，還包括壓縮CO的CO壓縮機(jī)4及壓縮機(jī)冷卻器5，合成氣預(yù)熱器I外接第一冷卻水進(jìn)水管11與第一冷卻水回水管12，壓縮機(jī)冷卻器5外接第二冷卻水進(jìn)水管51與第二冷卻水回水管52，第一冷卻水進(jìn)水管11與第二冷卻水回水管52通過第一連接管6連通。第一冷卻水進(jìn)水管11與第一冷卻水回水管12之間通過第二連接管13連通，第一冷卻水進(jìn)水管11、第一冷卻水回水管12及第二連接管13上分別設(shè)有閥門。第一連接管6上設(shè)有閥門。第二冷卻水進(jìn)水管51與第二冷卻水回水管52上分別設(shè)有閥門。冷箱2包括第一換熱器21、第二換熱器22及分離罐23，合成氣依次流經(jīng)第一換熱器21與第二換熱器22后進(jìn)入到分離罐23中，經(jīng)分離罐23分離成粗氫氣后，再依次經(jīng)過第二換熱器22與第一換熱器21后進(jìn)入變壓吸附床3。
[0023]采用上述裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，包括以下兩種控制方式:
[0024]夏季使用時:斷開第一連接管6上的閥門，第一冷卻水進(jìn)水管11中通入冷卻水，通過第一冷卻水進(jìn)水管11與第一冷卻水回水管12中循環(huán)水為合成氣預(yù)熱器I預(yù)降溫，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器I預(yù)冷后通過冷箱2分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床3進(jìn)行吸附分離；
[0025]冬季使用時:監(jiān)控到合成氣進(jìn)入冷箱前溫度低于20°C時，打開第一連接管6上的閥門，使第一冷卻水進(jìn)水管11與第二冷卻水回水管52連通，關(guān)閉第一冷卻水進(jìn)水管11上的閥門，此時第二冷卻水進(jìn)水管51與第二冷卻水回水管52斷開連接，低壓CO經(jīng)過CO壓縮機(jī)4后被壓縮成高壓CO，與CO壓縮機(jī)4連接的壓縮機(jī)冷卻器5作為換熱器，其第二冷卻水進(jìn)水管51內(nèi)水溫較高，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器I預(yù)熱后通過冷箱2分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床3進(jìn)行吸附分離。
[0026]實施例2
[0027]采用實施例1裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，包括以下步驟:
[0028](I)冬天的情況下，控制進(jìn)入冷箱中換熱器熱水的流量；
[0029](2)控制合成氣進(jìn)入冷箱的溫度為40 °C，從而進(jìn)入PSA的粗氫溫度為35 °C
[0030](3)在線分析儀顯示H2產(chǎn)品中的CO和CH 4含量有上升趨勢；
[0031](4)降低PSA的操作因子以維持H2產(chǎn)品的純度，同時H2的收率下降。
[0032]實施例3
[0033]采用實施例1裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，包括以下步驟:
[0034](I)冬天的情況下，切換合成器預(yù)熱器至冷卻水，控制合成氣進(jìn)入冷箱的溫度10C，從而進(jìn)入PSA的粗氫溫度為8°C ;
[0035](2)在線分析儀顯示H2產(chǎn)品中的CO和CH 4含量有上升趨勢；
[0036](3)降低PSA的操作因子以維持H2產(chǎn)品的純度，同時H2收率下降。
[0037]實施例4
[0038]采用實施例1裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，包括以下步驟:
[0039](I)冬天的情況下，控制進(jìn)入換熱器熱水的流量，控制合成氣進(jìn)入冷箱的溫度30 0C，從而進(jìn)入PSA的粗氫溫度為25 °C ;
[0040](2)在線分析儀顯示比產(chǎn)品中的CO和CH 4含量比較穩(wěn)定，H 2收率保持不變。
[0041]上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，包括合成氣預(yù)熱器(I)、冷箱(2)及變壓吸附床(3)，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器(I)預(yù)熱或預(yù)冷后進(jìn)入冷箱(2)中，所述的冷箱(2)將合成氣分離成粗氫氣，粗氫氣進(jìn)入到變壓吸附床(3)進(jìn)行吸附分離，其特征在于，還包括壓縮CO的CO壓縮機(jī)(4)及壓縮機(jī)冷卻器(5)，所述的合成氣預(yù)熱器(I)外接第一冷卻水進(jìn)水管(11)與第一冷卻水回水管(12)，所述的壓縮機(jī)冷卻器(5)外接第二冷卻水進(jìn)水管(51)與第二冷卻水回水管(52)，所述的第一冷卻水進(jìn)水管(11)與第二冷卻水回水管(52)通過第一連接管(6)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，其特征在于，所述的第一冷卻水進(jìn)水管(11)與第一冷卻水回水管(12)之間通過第二連接管(13)連通，所述的第一冷卻水進(jìn)水管(11)、第一冷卻水回水管(12)及第二連接管(13)上分別設(shè)有閥門。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，其特征在于，所述的第一連接管(6)上設(shè)有閥門。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，其特征在于，所述的第二冷卻水進(jìn)水管(51)與第二冷卻水回水管(52)上分別設(shè)有閥門。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的裝置，其特征在于，所述的冷箱(2)包括第一換熱器(21)、第二換熱器(22)及分離罐(23)，所述的合成氣依次流經(jīng)第一換熱器(21)與第二換熱器(22)后進(jìn)入到分離罐(23)中，經(jīng)分離罐(23)分離成粗氫氣后，再依次經(jīng)過第二換熱器(22)與第一換熱器(21)后進(jìn)入變壓吸附床(3)。6.一種采用如權(quán)利要求1所述裝置控制變壓吸附床粗氫氣進(jìn)入溫度的方法，其特征在于，包括以下兩種控制方式: 夏季使用時:斷開第一連接管(6)上的閥門，第一冷卻水進(jìn)水管(11)中通入冷卻水，通過第一冷卻水進(jìn)水管(11)與第一冷卻水回水管(12)中循環(huán)水為合成氣預(yù)熱器(I)預(yù)降溫，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器(I)預(yù)冷后通過冷箱(2)分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床(3)進(jìn)行吸附分離； 冬季使用時:監(jiān)控到合成氣進(jìn)入冷箱前溫度低于20°C時，打開第一連接管(6)上的閥門，使第一冷卻水進(jìn)水管(11)與第二冷卻水回水管(52)連通，關(guān)閉第一冷卻水進(jìn)水管(11)上的閥門，合成氣經(jīng)合成氣預(yù)熱器(I)預(yù)熱后通過冷箱(2)分離成粗氫氣，并調(diào)整溫度在20-30°C后進(jìn)入到變壓吸附床(3)進(jìn)行吸附分離。
【文檔編號】C01B3/50GK105984844SQ201510056622
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】李現(xiàn)民
【申請人】上海華林工業(yè)氣體有限公司