新型天然氣裂解制氫分段充裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型天然氣裂解制氫分段充裝方法，該方法包括粗產(chǎn)品變壓吸附為普通工業(yè)氫氣以及普通工業(yè)氫氣變壓吸附為高純氫氣兩個階段，整個充裝過程通過三通比例調節(jié)閥和壓力補償機制，可分別充裝純度為99.9%的工業(yè)氫氣和純度為99.999%的高純氫氣產(chǎn)品，亦可同時充裝工業(yè)氫氣和高純氫氣產(chǎn)品的方法，主要目的是提高利用效率，減少產(chǎn)品氫氣的消耗，降低成本，提高經(jīng)濟效益。
【專利說明】新型天然氣裂解制氫分段充裝方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)氫氣和高純氫氣分段充裝的方法，具體涉及一種利用天然氣裂解制氫并進行工業(yè)氫和高純氫分段充裝的方法。

【背景技術】
[0002]氫氣是主要的工業(yè)原料，也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體，在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應用。同時，氫氣也是一種理想的二次能源。在一般情況下，氫氣極易與氧結合。這種特性使其成為天然的還原劑使用于防止出現(xiàn)氧化的生產(chǎn)中。在玻璃制造的高溫加工過程及電子微芯片的制造中，在氮氣保護氣氛中加入氫以去除殘余的氧。在石化工業(yè)中，需加氫通過去硫和氫化裂解來提煉原油。氫氣的另一個重要的用途是對人造黃油、食用油、洗發(fā)精、潤滑劑、家庭清潔劑及其它產(chǎn)品中的脂肪氫化。由于氫氣的高燃料性，航天工業(yè)使用液氫作為燃料。隨著科技的發(fā)展和技術的革新，電子產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，氫氣作為電子行業(yè)中的重要原材料，行業(yè)對氫氣的純度提出了越來越高的要求，為了迎合行業(yè)的需求，高純氫氣的研宄和生產(chǎn)也得到了飛速的發(fā)展。
[0003]我司原有的充裝系統(tǒng)，由于設計之初的缺陷，在同時生產(chǎn)工業(yè)氫和高純氫時，由于壓力補償機制上的誤差，導致無法同時生產(chǎn)工業(yè)氫和高純氫，而在分別生產(chǎn)時，由于工業(yè)氫的充裝，污染了充裝管道，造成高純氫充裝時的污染，帶來了極大的質量隱患。因此，分別生產(chǎn)也無法完成，由此導致了原有的生產(chǎn)系統(tǒng)只能生產(chǎn)高純氫，甚至只能以高純氫代替工業(yè)氫來滿足工業(yè)氫客戶的需求，無法兼顧效益和效率，給公司造成了極高的損失。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】的缺點，提供一種天然氣裂解制氫分段充裝方法，用以解決現(xiàn)有高純氫生產(chǎn)工藝缺陷所導致的產(chǎn)品單一，產(chǎn)品層次不明晰所造成的浪費問題，提高氫氣的利用效率，減少氫氣的損耗，提高經(jīng)濟效益。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:一種新型天然氣裂解制氫分段充裝方法，該方法包括如下步驟:
(I)粗產(chǎn)品變壓吸附為普通工業(yè)氫氣:來自天然氣裂解制氫反應爐內的粗產(chǎn)品氫氣在溫度為20?40°C，壓力為1.5?1.7Mpa條件下通過管道進入氫氣凈化塔，氫氣凈化塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，按照重量比，三種填料的比例在1:1:1至1:5:8之間，吸附時的溫度維持在20?40°C，壓力維持在1.5?1.7Mpa ;粗產(chǎn)品氫氣通過氫氣凈化塔，經(jīng)過填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷這些雜質，通過氫氣凈化塔后，粗產(chǎn)品中的水分含量〈lOppm，甲燒含量〈50ppm，氧氣和氬氣含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，達到普通工業(yè)氫氣99.9%的指標，氫氣凈化塔通過管道與模壓機I相連，經(jīng)過凈化后的普通工業(yè)氫氣經(jīng)模壓機I進入粗品工業(yè)氫氣緩沖罐，粗品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力維持在1.5?1.7Mpa，溫度維持在20?40°C ； (2)普通工業(yè)氫氣變壓吸附為高純氫氣:普通工業(yè)氫氣經(jīng)過三通比例調節(jié)閥自動調節(jié)流量，經(jīng)過模壓機III調節(jié)壓力進入高純氫氣吸附塔，進塔前普通工業(yè)氫氣的溫度為25?40°C，壓力保持在1.55?1.65Mpa，高純氫氣吸附塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，可深度脫除高純氫氣中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮氣，氧氣，氬氣和甲烷這些雜質，三種填料的比例在1:1:1至1:2:4之間，深度吸附時的溫度維持在25?40°C，壓力維持在1.55?1.65Mpa ;經(jīng)過深度吸附，產(chǎn)品中的氧氣和氬氣含量〈lppm，氮氣含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm，二氧化碳〈lppm，甲燒〈lppm,水分〈3ppm，達到高純氫氣99.999%的指標；
(3)三通比例調節(jié)閥與模壓機通過壓力聯(lián)動，當進入成品氫氣緩沖罐內的壓力低于
0.SMpa時，通過變頻調節(jié)模壓機II的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品氫氣緩沖罐內的壓力在0.8?1.5Mpa，保證工業(yè)氫氣充裝；當進入高純吸附塔內的壓力低于
1.55Mpa時，變頻調節(jié)模壓機III的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力為1.55?1.65Mpa，保證深度吸附效果。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在原有的工業(yè)氫緩沖罐后增加三通比例調節(jié)閥、模壓機和壓力聯(lián)動，通過自動壓力調節(jié)，在同時生產(chǎn)工業(yè)氫和高純氫時保持一定的壓力范圍，滿足變壓吸附時的壓力需求，從而穩(wěn)定的同時生產(chǎn)工業(yè)氫氣和高純氫氣，滿足不同的客戶需求，減少損耗，降低生產(chǎn)成本，排除質量隱患，取得消耗的經(jīng)濟效益；本方法設備、工藝簡單，并可連續(xù)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明結構示意圖；
其中:1、氫氣凈化塔，2、模壓機I，3、粗品工業(yè)氫氣緩沖罐，4、三通比例調節(jié)閥，5、模壓機II，6、模壓機III，7、工業(yè)氫氣緩沖罐，8、高純氫氣吸附塔，9、高純氫氣緩沖罐。

【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明使用的充裝裝置如圖1所示，它包括:氫氣凈化塔(1)、粗品工業(yè)氫氣緩沖罐(3)、工業(yè)氫氣緩沖罐(7)、高純氫氣吸附塔(8)、高純氫氣緩沖罐(9)、連接管道，它還包括:三通比例調節(jié)閥(4)、模壓機，所述的模壓機共有三組，分別是模壓機I (2)、模壓機II
(5)、模壓機111(6)，所述的氫氣凈化塔(I)的進氣口連接天然氣裂解制氫反應爐內的粗產(chǎn)品，出氣口連接模壓機I (2)，模壓機I連接粗品工業(yè)氫氣緩沖罐(3)的進氣口，粗品工業(yè)氫氣緩沖罐的出氣口處設有三通比例調節(jié)閥(4)，所述的三通比例調節(jié)閥設有兩路管路，其中一條管路連接模壓機II (5)，模壓機II連接工業(yè)氫氣緩沖罐(7)，另一條管路連接模壓機111(6)，模壓機III連接高純氫氣吸附塔(8)，高純氫氣吸附塔連接高純氫氣緩沖罐(9)。
[0009]一種新型天然氣裂解制氫分段充裝方法，該方法包括如下步驟:
(I)粗產(chǎn)品變壓吸附為普通工業(yè)氫氣:來自天然氣裂解制氫反應爐內的粗產(chǎn)品氫氣在溫度為20?40°C，壓力為1.5?1.7Mpa條件下通過管道進入氫氣凈化塔，氫氣凈化塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，按照重量比，三種填料的比例在1:1:1至1:5:8之間，吸附時的溫度維持在20?40°C，壓力維持在1.5?1.7Mpa ;粗產(chǎn)品通過氫氣凈化塔，經(jīng)過填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷等雜質，經(jīng)檢測，通過氫氣凈化塔后，粗產(chǎn)品中的水分含量〈lOppm，甲燒含量〈50ppm，氧氣和氬氣含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，達到工業(yè)氫氣99.9%的指標，氫氣凈化塔通過管道與模壓機I相連，經(jīng)過凈化后的工業(yè)氫氣經(jīng)模壓機I進入粗品工業(yè)氫氣緩沖罐，粗品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力維持在1.5?1.7Mpa，溫度維持在20?40°C ；
(2)工業(yè)氫氣變壓吸附為高純氫氣:工業(yè)氫氣經(jīng)過三通比例調節(jié)閥自動調節(jié)流量，經(jīng)過模壓機III調節(jié)壓力進入高純氫氣吸附塔，進塔前工業(yè)氫氣的溫度在溫度為25?40°C，壓力保持在1.55?1.65Mpa，高純氫氣吸附塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，可深度脫除高純氫氣中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮氣，氧氣，氬氣和甲烷等雜質，三種填料的比例在1:1:1至1:2:4之間，深度吸附時的溫度維持在25?40°C，壓力維持在1.55?1.65Mpa ;經(jīng)過深度吸附，產(chǎn)品中的氧氣和氬氣含量〈lppm，氮氣含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm, 二氧化碳〈lppm，甲燒〈lppm,水分〈3ppm，達到高純氫氣99.999%的指標；
(3)三通比例調節(jié)閥與模壓機通過壓力聯(lián)動，當進入成品氫氣緩沖罐內的壓力低于
0.SMpa時，通過變頻調節(jié)模壓機II的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品氫氣緩沖罐內的壓力在0.8?1.5Mpa，保證工業(yè)氫氣充裝；當進入高純吸附塔內的壓力低于
1.55Mpa時，變頻調節(jié)模壓機III的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力為1.55?L 65Mpa，保證深度吸附效果；通過自動調節(jié)，在維持壓力恒定后，分別進行工業(yè)氫氣充裝和高純氫氣充裝，滿足生產(chǎn)任務。
[0010]上述工業(yè)氫充裝系統(tǒng)和高純氫充裝系統(tǒng)之間裝有單向閥，防止因壓力或者人為操作等失誤導致高純氫系統(tǒng)污染影響高純氫產(chǎn)品質量。
【權利要求】
1.一種新型天然氣裂解制氫分段充裝方法，其特征是該方法包括如下步驟: (1)粗產(chǎn)品變壓吸附為普通工業(yè)氫氣:來自天然氣裂解制氫反應爐內的粗產(chǎn)品氫氣在溫度為20?40°C，壓力為1.5?1.7Mpa條件下通過管道進入氫氣凈化塔，氫氣凈化塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，按照重量比，三種填料的比例在1:1:1至1:5:8之間，吸附時的溫度維持在20?40°C，壓力維持在1.5?1.7Mpa ;粗產(chǎn)品氫氣通過氫氣凈化塔，經(jīng)過填料吸附可部分除去其中的水分，二氧化碳，甲烷這些雜質，通過氫氣凈化塔后，粗產(chǎn)品中的水分含量〈lOppm，甲燒含量〈50ppm，氧氣和氬氣含量〈lOppm，二氧化碳〈lOppm，達到普通工業(yè)氫氣99.9%的指標，氫氣凈化塔通過管道與模壓機I相連，經(jīng)過凈化后的普通工業(yè)氫氣經(jīng)模壓機I進入粗品工業(yè)氫氣緩沖罐，粗品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力維持在1.5?1.7Mpa，溫度維持在20?40°C ； (2)普通工業(yè)氫氣變壓吸附為高純氫氣:普通工業(yè)氫氣經(jīng)過三通比例調節(jié)閥自動調節(jié)流量，經(jīng)過模壓機III調節(jié)壓力進入高純氫氣吸附塔，進塔前普通工業(yè)氫氣的溫度為25?40°C，壓力保持在1.55?1.65Mpa，高純氫氣吸附塔內裝填有活性三氧化二鋁、活性炭和分子篩，可深度脫除高純氫氣中的水分，二氧化碳，一氧化碳，氮氣，氧氣，氬氣和甲烷這些雜質，三種填料的比例在1:1:1至1:2:4之間，深度吸附時的溫度維持在25?40°C，壓力維持在1.55?1.65Mpa ;經(jīng)過深度吸附，產(chǎn)品中的氧氣和氬氣含量〈lppm，氮氣含量〈5ppm，一氧化碳〈lppm，二氧化碳〈lppm，甲燒〈lppm,水分〈3ppm，達到高純氫氣99.999%的指標； (3)三通比例調節(jié)閥與模壓機通過壓力聯(lián)動，當進入成品氫氣緩沖罐內的壓力低于0.SMpa時，通過變頻調節(jié)模壓機II的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品氫氣緩沖罐內的壓力在0.8?1.5Mpa，保證工業(yè)氫氣充裝；當進入高純吸附塔內的壓力低于1.55Mpa時，變頻調節(jié)模壓機III的功率以及三通比例調節(jié)閥的開啟度，維持進入成品工業(yè)氫氣緩沖罐內的壓力為1.55?1.65Mpa，保證深度吸附效果。
【文檔編號】C01B3/24GK104495747SQ201410767899
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
【發(fā)明者】金向華, 陳琦峰, 張友圣, 許軍州, 周珽, 曹文權 申請人:蘇州金宏氣體股份有限公司