新型天然气裂解制氢分段充装方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型天然气裂解制氢分段充装方法，该方法包括粗产品变压吸附为普通工业氢气以及普通工业氢气变压吸附为高纯氢气两个阶段，整个充装过程通过三通比例调节阀和压力补偿机制，可分别充装纯度为99.9%的工业氢气和纯度为99.999%的高纯氢气产品，亦可同时充装工业氢气和高纯氢气产品的方法，主要目的是提高利用效率，减少产品氢气的消耗，降低成本，提高经济效益。
【专利说明】新型天然气裂解制氢分段充装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工业氢气和高纯氢气分段充装的方法，具体涉及一种利用天然气裂解制氢并进行工业氢和高纯氢分段充装的方法。
【背景技术】
[0002]氢气是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢气也是一种理想的二次能源。在一般情况下，氢气极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气氛中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢气的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢气的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。随着科技的发展和技术的革新，电子产业得到了飞速发展，氢气作为电子行业中的重要原材料，行业对氢气的纯度提出了越来越高的要求，为了迎合行业的需求，高纯氢气的研宄和生产也得到了飞速的发展。
[0003]我司原有的充装系统，由于设计之初的缺陷，在同时生产工业氢和高纯氢时，由于压力补偿机制上的误差，导致无法同时生产工业氢和高纯氢，而在分别生产时，由于工业氢的充装，污染了充装管道，造成高纯氢充装时的污染，带来了极大的质量隐患。因此，分别生产也无法完成，由此导致了原有的生产系统只能生产高纯氢，甚至只能以高纯氢代替工业氢来满足工业氢客户的需求，无法兼顾效益和效率，给公司造成了极高的损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的缺点，提供一种天然气裂解制氢分段充装方法，用以解决现有高纯氢生产工艺缺陷所导致的产品单一，产品层次不明晰所造成的浪费问题，提高氢气的利用效率，减少氢气的损耗，提高经济效益。
[0005]本发明的技术方案是:一种新型天然气裂解制氢分段充装方法，该方法包括如下步骤:
(I)粗产品变压吸附为普通工业氢气:来自天然气裂解制氢反应炉内的粗产品氢气在温度为20?40°C，压力为1.5?1.7Mpa条件下通过管道进入氢气净化塔，氢气净化塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，按照重量比，三种填料的比例在1:1:1至1:5:8之间，吸附时的温度维持在20?40°C，压力维持在1.5?1.7Mpa ;粗产品氢气通过氢气净化塔，经过填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷这些杂质，通过氢气净化塔后，粗产品中的水分含量〈lOppm，甲烧含量〈50ppm，氧气和氩气含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，达到普通工业氢气99.9%的指标，氢气净化塔通过管道与模压机I相连，经过净化后的普通工业氢气经模压机I进入粗品工业氢气缓冲罐，粗品工业氢气缓冲罐内的压力维持在1.5?1.7Mpa，温度维持在20?40°C ； (2)普通工业氢气变压吸附为高纯氢气:普通工业氢气经过三通比例调节阀自动调节流量，经过模压机III调节压力进入高纯氢气吸附塔，进塔前普通工业氢气的温度为25?40°C，压力保持在1.55?1.65Mpa，高纯氢气吸附塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，可深度脱除高纯氢气中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮气，氧气，氩气和甲烷这些杂质，三种填料的比例在1:1:1至1:2:4之间，深度吸附时的温度维持在25?40°C，压力维持在1.55?1.65Mpa ;经过深度吸附，产品中的氧气和氩气含量〈lppm，氮气含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm，二氧化碳〈lppm，甲烧〈lppm,水分〈3ppm，达到高纯氢气99.999%的指标；
(3)三通比例调节阀与模压机通过压力联动，当进入成品氢气缓冲罐内的压力低于
0.SMpa时，通过变频调节模压机II的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品氢气缓冲罐内的压力在0.8?1.5Mpa，保证工业氢气充装；当进入高纯吸附塔内的压力低于
1.55Mpa时，变频调节模压机III的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品工业氢气缓冲罐内的压力为1.55?1.65Mpa，保证深度吸附效果。
[0006]本发明的有益效果是:本发明在原有的工业氢缓冲罐后增加三通比例调节阀、模压机和压力联动，通过自动压力调节，在同时生产工业氢和高纯氢时保持一定的压力范围，满足变压吸附时的压力需求，从而稳定的同时生产工业氢气和高纯氢气，满足不同的客户需求，减少损耗，降低生产成本，排除质量隐患，取得消耗的经济效益；本方法设备、工艺简单，并可连续生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明结构示意图；
其中:1、氢气净化塔，2、模压机I，3、粗品工业氢气缓冲罐，4、三通比例调节阀，5、模压机II，6、模压机III，7、工业氢气缓冲罐，8、高纯氢气吸附塔，9、高纯氢气缓冲罐。
【具体实施方式】
[0008]本发明使用的充装装置如图1所示，它包括:氢气净化塔(1)、粗品工业氢气缓冲罐(3)、工业氢气缓冲罐(7)、高纯氢气吸附塔(8)、高纯氢气缓冲罐(9)、连接管道，它还包括:三通比例调节阀(4)、模压机，所述的模压机共有三组，分别是模压机I (2)、模压机II
(5)、模压机111(6)，所述的氢气净化塔(I)的进气口连接天然气裂解制氢反应炉内的粗产品，出气口连接模压机I (2)，模压机I连接粗品工业氢气缓冲罐(3)的进气口，粗品工业氢气缓冲罐的出气口处设有三通比例调节阀(4)，所述的三通比例调节阀设有两路管路，其中一条管路连接模压机II (5)，模压机II连接工业氢气缓冲罐(7)，另一条管路连接模压机111(6)，模压机III连接高纯氢气吸附塔(8)，高纯氢气吸附塔连接高纯氢气缓冲罐(9)。
[0009]一种新型天然气裂解制氢分段充装方法，该方法包括如下步骤:
(I)粗产品变压吸附为普通工业氢气:来自天然气裂解制氢反应炉内的粗产品氢气在温度为20?40°C，压力为1.5?1.7Mpa条件下通过管道进入氢气净化塔，氢气净化塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，按照重量比，三种填料的比例在1:1:1至1:5:8之间，吸附时的温度维持在20?40°C，压力维持在1.5?1.7Mpa ;粗产品通过氢气净化塔，经过填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷等杂质，经检测，通过氢气净化塔后，粗产品中的水分含量〈lOppm，甲烧含量〈50ppm，氧气和氩气含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，达到工业氢气99.9%的指标，氢气净化塔通过管道与模压机I相连，经过净化后的工业氢气经模压机I进入粗品工业氢气缓冲罐，粗品工业氢气缓冲罐内的压力维持在1.5?1.7Mpa，温度维持在20?40°C ；
(2)工业氢气变压吸附为高纯氢气:工业氢气经过三通比例调节阀自动调节流量，经过模压机III调节压力进入高纯氢气吸附塔，进塔前工业氢气的温度在温度为25?40°C，压力保持在1.55?1.65Mpa，高纯氢气吸附塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，可深度脱除高纯氢气中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮气，氧气，氩气和甲烷等杂质，三种填料的比例在1:1:1至1:2:4之间，深度吸附时的温度维持在25?40°C，压力维持在1.55?1.65Mpa ;经过深度吸附，产品中的氧气和氩气含量〈lppm，氮气含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm, 二氧化碳〈lppm，甲烧〈lppm,水分〈3ppm，达到高纯氢气99.999%的指标；
(3)三通比例调节阀与模压机通过压力联动，当进入成品氢气缓冲罐内的压力低于
0.SMpa时，通过变频调节模压机II的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品氢气缓冲罐内的压力在0.8?1.5Mpa，保证工业氢气充装；当进入高纯吸附塔内的压力低于
1.55Mpa时，变频调节模压机III的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品工业氢气缓冲罐内的压力为1.55?L 65Mpa，保证深度吸附效果；通过自动调节，在维持压力恒定后，分别进行工业氢气充装和高纯氢气充装，满足生产任务。
[0010]上述工业氢充装系统和高纯氢充装系统之间装有单向阀，防止因压力或者人为操作等失误导致高纯氢系统污染影响高纯氢产品质量。
【权利要求】
1.一种新型天然气裂解制氢分段充装方法，其特征是该方法包括如下步骤: (1)粗产品变压吸附为普通工业氢气:来自天然气裂解制氢反应炉内的粗产品氢气在温度为20?40°C，压力为1.5?1.7Mpa条件下通过管道进入氢气净化塔，氢气净化塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，按照重量比，三种填料的比例在1:1:1至1:5:8之间，吸附时的温度维持在20?40°C，压力维持在1.5?1.7Mpa ;粗产品氢气通过氢气净化塔，经过填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷这些杂质，通过氢气净化塔后，粗产品中的水分含量〈lOppm，甲烧含量〈50ppm，氧气和氩气含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，达到普通工业氢气99.9%的指标，氢气净化塔通过管道与模压机I相连，经过净化后的普通工业氢气经模压机I进入粗品工业氢气缓冲罐，粗品工业氢气缓冲罐内的压力维持在1.5?1.7Mpa，温度维持在20?40°C ； (2)普通工业氢气变压吸附为高纯氢气:普通工业氢气经过三通比例调节阀自动调节流量，经过模压机III调节压力进入高纯氢气吸附塔，进塔前普通工业氢气的温度为25?40°C，压力保持在1.55?1.65Mpa，高纯氢气吸附塔内装填有活性三氧化二铝、活性炭和分子筛，可深度脱除高纯氢气中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮气，氧气，氩气和甲烷这些杂质，三种填料的比例在1:1:1至1:2:4之间，深度吸附时的温度维持在25?40°C，压力维持在1.55?1.65Mpa ;经过深度吸附，产品中的氧气和氩气含量〈lppm，氮气含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm，二氧化碳〈lppm，甲烧〈lppm,水分〈3ppm，达到高纯氢气99.999%的指标； (3)三通比例调节阀与模压机通过压力联动，当进入成品氢气缓冲罐内的压力低于0.SMpa时，通过变频调节模压机II的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品氢气缓冲罐内的压力在0.8?1.5Mpa，保证工业氢气充装；当进入高纯吸附塔内的压力低于1.55Mpa时，变频调节模压机III的功率以及三通比例调节阀的开启度，维持进入成品工业氢气缓冲罐内的压力为1.55?1.65Mpa，保证深度吸附效果。
【文档编号】C01B3/24GK104495747SQ201410767899
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】金向华, 陈琦峰, 张友圣, 许军州, 周珽, 曹文权 申请人:苏州金宏气体股份有限公司