一种氢气回收系统及氢气的回收分离方法与流程

1.本发明公开涉及氢气回收设计技术领域，尤其涉及一种氢气回收系统及氢气的回收分离方法。


背景技术：

2.近年来，为继续落实国家关于节能、耗能工质综合利用等工作安排，对氢气资源进行优化回收、提高氢气产率及装置经济效益、降低制氢装置负荷及能耗等成为企业的整改目标，现有的制氢装置所产出的解吸气送至vpsa装置进行二氧化碳分离，吸附塔顶分离出的富氢气送往制氢装置做为燃烧炉燃料，极大地造成了氢气资源的浪费。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明公开提供了一种氢气回收系统及氢气的回收分离方法，以提高对氢气的回收利用率。
4.第一方面，本发明提供了一种氢气回收系统，其用于从来自净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中分离回收氢气，包括：
5.a:沉降净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中所夹带液滴的原料缓冲装置；
6.b:对经过沉降液滴后的含有氢气的反应废气进行压缩的压缩装置；
7.c:对压缩后的含有氢气的反应废气进行换热的废热回收换热器和增压原料水冷器；
8.d:用于将换热后的反应废气进行增压的原料气分液罐；
9.e:过滤增压废气中液滴的膜前聚结器；
10.f:对过滤液滴后的废气进行加热的膜前预热器；所述废热回收换热器也用于对所述过滤液滴后的废气进行加热；
11.g:用于脱除加热后废气中颗粒的精密过滤器；
12.h:对脱除颗粒后的废气进行膜分离的膜分离组件；
13.i:将膜分离后得到的富氢气进行降温的低压氢气水冷器；
14.j:用于对降温后的富氢气进行增压的低压氢气缓冲罐、氢气压缩机；
15.k:使增压后的富氢气进行降温的增压氢气水冷器，及将降温后富氢气回收的气体线路；
16.l:将膜分离后得到的渗余气富甲烷气及原料气分液罐罐底排出的液体返回燃料气管网的气体线路。
17.进一步地，所述废热回收换热器和增压原料水冷器串联连接。
18.进一步地，所述低压氢气缓冲罐、氢气压缩机串联连接。
19.进一步地，所述废热回收换热器和膜前预热器串联连接。
20.第二方面，本发明还提供了一种氢气的分离回收方法，其是从来自净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中分离回收氢气的方法，使用上述的氢气回收系统。
21.进一步地，所述压缩装置将含有氢气的反应废气增压至2.1mpa。
22.进一步地，通过废热回收换热器和膜前预热器对过滤液滴后的废气加热至85℃。
23.本发明提供的一种氢气回收系统及氢气的回收分离方法，该系统控制部件少、无运动部件、操作可靠，维修简单。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明公开实施例提供的一种氢气回收系统组成结构示意图。
具体实施方式
28.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。
29.为提高氢气产率及装置经济效益，降低制氢装置负荷及能耗，本实施方案提供了一种氢气回收系统，其用于从来自净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中分离回收氢气，包括：
30.a:沉降净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中所夹带液滴的原料缓冲装置1；
31.b:对经过沉降液滴后的含有氢气的反应废气进行压缩的压缩装置2；
32.c:对压缩后的含有氢气的反应废气进行换热的废热回收换热器3和增压原料水冷器4；
33.d:用于将换热后的反应废气进行增压的原料气分液罐5；
34.e:过滤增压废气中液滴的膜前聚结器6；
35.f:对过滤液滴后的废气进行加热的膜前预热器7；废热回收换热器3也用于对所述过滤液滴后的废气进行加热；
36.g:用于脱除加热后废气中颗粒的精密过滤器8；
37.h:对脱除颗粒后的废气进行膜分离的膜分离组件9；
38.i:将膜分离后得到的富氢气进行降温的低压氢气水冷器10；
39.j:用于对降温后的富氢气进行增压的低压氢气缓冲罐11、氢气压缩机12；
40.k:使增压后的富氢气进行降温的增压氢气水冷器13，及将降温后富氢气回收的气体线路；
41.l:将膜分离后得到的渗余气富甲烷气及原料气分液罐罐底排出的液体返回燃料气管网的气体线路。
42.进一步地，上述废热回收换热器3和增压原料水冷器4串联连接。
43.进一步地，上述低压氢气缓冲罐11、氢气压缩机12串联连接。
44.进一步地，上述废热回收换热器3和膜前预热器7串联连接。
45.本实施方案还提供了一种氢气的分离回收方法，该方法应用上述氢气回收系统，处理来自净化饱和干气、净化气柜气、vpsa尾气中分离回收的氢气。
46.上述压缩装置2将含有氢气的反应废气增压至2.1mpa。
47.上述通过废热回收换热器3和膜前预热器7对过滤液滴后的废气加热至85℃。
48.上述分离方法中的膜分离利用不同气体组分在膜材料中渗透速率的差异实现分离，渗透率较高的气体在膜的渗透侧富集，而渗透速率较低的气体则在渗余侧富集。氢气在膜材料中渗透速率较大，而分子较大的氮气、甲烷、轻烃等分子透过速率较慢。膜分离装置的氢气产品浓度要求越高，氢气的回收率就越低；在高回收率操作时(原料组分和系统压力一定)，所需的膜面积也越大，且面积随氢回收率的增加以指数关系增加。
49.应用上述系统的工艺流程为：如图1所示，净化饱和干气40℃、0.55mpag、净化气柜气40℃、0.47mpag、vpsa尾气30℃、0.62mpag的三股气体进入原料气缓冲罐1沉降夹带的液滴后，从罐的顶部采出进入压缩机2。气体经过压缩机增压至2.1mpa后，经过废热回收换热器3和增压原料水冷器4换热后进入增压原料气分液罐5，罐内压缩后出现的液滴从底部采出，气体从罐顶采出经过膜前聚结器6过滤下微小液滴后，通过废热回收换热器3和膜前预热器7加热至85℃。加热后气体经过精密过滤器8脱除细小颗粒后进入膜分离组件。气体经过膜分离处理后分为渗透气富氢气和渗余气富甲烷气。富氢气经过低压氢气水冷器10降温，进入低压氢气缓冲罐11、氢气压缩机12增压处理后，经增压氢气水冷器13降温，返回制氢psa装置。富甲烷气和增压原料气分液罐5罐底排出液体，不经过换热回收，直接返回燃料气管网。
50.上述氢气回收系统的处理量为12000nm3/h，其中vpsa富氢气6000nm3/h、净化饱和干气3500nm3/h、净化气柜气2500nm3/h。保证氢气回收率大于84％，纯度大于75mol％，操作弹性70～110％，年操作时间8400小时。
51.通过上述系统可回收氢气浓度82.2729％，回收率86.1％，回收富氢气体5127nm3/h。
52.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。