量随压力的升降变化十分明显，是 二氧化碳的良好的吸附剂，5A分子筛则不然，它在低压下就大量吸附二氧化碳，而且随压力 升高吸附量变化不明显，在低压下脱附困难，故不能作二氧化碳的吸附剂，因此吸附剂中要 有活性炭。5A分子筛对于甲烷的吸附能力很强，它在压力变化幅度相同时，平衡吸附量的变 化基本相同，可以作为甲烷的吸附剂。同时分子筛对于有机气体和氮气的吸附能力均很强， 适用于此生物质燃气。活性炭和5A分子筛都可用作一氧化碳的吸附剂，活性炭的高压吸附 量比分子筛的大，低压脱附容易，但是分子筛的吸附能力更强，适用于要求产品中一氧化碳 很低的情况，二者对于C0的吸附均能达到要求。活性炭的再生能力强，基于成本考虑和实验 结果，本工艺中吸附剂采用活性炭和5A分子筛铺满到吸附床中。
[0090] 2、基于燃气的分布区域，本发明所述吸附剂采用分层放置，分为3层，最下面一层 全为活性炭，中间层为活性炭和5A分子筛按照4~2:1的体积比例混合放置，最上层全为5A 分子筛。阀门为程控阀门。吸附塔为GB150压力容器。配备压力表和流量计，来控制压力和燃 气的流量。经过实验证明，吸附效果可以达到所需的要求，氢气纯度达到99.99%。吸附剂分 层填充的目的是因为在变压吸附的过程中气体的分布不同，吸附剂分层能够达到更好的净 化效果。
[0091] 3、本发明采用八个吸附塔可提升均升均降次数，使得氢气的纯度达标，均压次数 设定为3次，即均降和均升各3次。
[0092] 4、各吸附塔内的吸附压力相同，均通过外部的压缩机和真空栗来控制。压缩机升 压，真空栗降压。利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压 下吸附量增加、减压下吸附量减小的特性，将原料气在压力下通过吸附剂床层，相对于氢的 高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂 质组分的分离;然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以利于再次进行 杂质的吸附分离。
[0093] 5、本发明均压降压过程:吸附过程完成后，顺着吸附方向将吸附床内较高压力氢 气依次放入其它已完成的低压吸附床的过程，这一过程既起到降压的作用，同时也回收了 吸附床死空间内的氢气和压力，本流程共包括了三次均压降压过程，因此可以保证氢气的 充分回收。
[0094] 6、本发明均压升压过程:与均压降压过程相对应，利用其它吸附床的均压降压气 体从顶部对吸附床进行升压，这一过程回收了其它吸附床死空间的氢气。本发明氢气回收 率可达到89 %。
[0095]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明 进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型 属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在 内。
【主权项】
1. 一种用于生物质燃气中氢气的提纯方法，由脱碳、干燥、变压吸附等工艺单元组成， 其特征在于:变压吸附采用多个吸附塔并联的连接方式，各吸附塔之间设置控制管路，控制 两吸附塔之间的气体流通，以达到两吸附塔之间的气压交换;其中各吸附塔顶部出口输出 产品气，底部出口输出解吸气;其中每个吸附塔依次进行吸附、均降、顺放、逆放、冲洗、抽真 空、均升、终升的循环步骤。2. 根据权利要求1所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于:所述变压吸 附工艺单元采用8台吸附塔并联连接，每台吸附塔进行的均降步骤包括一均降、二均降、三 均降，均升步骤包括一均升、二均升、三均升。3. 根据权利要求1-2任一项所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于:变 压吸附工艺单元中多个吸附塔依次进行的吸附、均降、顺放、逆放、冲洗、抽真空、均升、终升 的循环步骤中的相同步骤在时间上错开运行。4. 根据权利要求1-2任一项所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于:通 过两台吸附塔之间的控制管路控制，其中一台吸附塔的均降步骤输出的气体供另一台吸附 塔运行均升步骤，此时运行均降步骤的吸附塔内的气压大于运行均升步骤的吸附塔内的气 压。5. 根据权利要求2所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于：其中一均 降、二均降、三均降、逆放、冲洗、抽真空、一均升、二均升、三均升、终升等步骤的运行时间皆 为一个单位时间，其中顺放步骤的运行时间为两个单位时间，吸附步骤的运行时间为四个 单位时间。6. 根据权利要求1-2任一项所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于:各 吸附塔顺放步骤中输出的气体临时存储在顺放缓冲罐内，顺放缓冲罐分别供气给各吸附塔 运行冲洗步骤。7. 根据权利要求1-2任一项所述的用于生物质燃气中氢气的提纯方法，其特征在于： 所述脱碳工艺单元采用至少两个碱液吸收塔串联组成，生物质燃气依次通过至少两个 碱液吸收塔，其中碱液吸收塔进口压力控制在〇. 3MPa~0.5Mpa; 所述干燥工艺单元采用至少两个干燥塔串联组成； 所述变压吸附工艺单元中吸附步骤中吸附塔内升压为1.5Mpa~2.OMPa，所述抽真空步 骤中抽真空压力为-〇 · 〇5Mpa~-〇 · OIMpa。8. -种用于生物质燃气中氢气的提纯系统，其特征在于:包括： 至少一个碱液吸收塔，多个碱液吸收塔之间串联连接，用于吸收生物质燃气中的二氧 化碳； 至少一个干燥塔，多个干燥塔之间串联连接，第一个干燥塔与最后一个碱液吸收塔连 接，用于生物质燃气脱水； 至少两个吸附塔，所述吸附塔包括至少一个顶部出口和至少一个底部出口，多个吸附 塔之间并联连接;所述多个吸附塔底部出口的并联总口与最后一个干燥塔连接，所述多个 吸收塔的顶部出口的并联总口输出产品氢气； 解吸气缓冲罐，与所述多个吸附塔底部出口连接，用于接收解吸气； 顺放缓冲罐，与所述多个吸附塔顶部出口连接，用于接收顺放步骤输出的气体； 控制管路，所述控制管路设置在各吸附塔之间以及各吸附塔与解吸气缓冲罐、顺放缓 冲罐之间，控制两吸附塔之间的气体流通，以达到两吸附塔之间的气压交换。9. 根据权利要求8所述的用于生物质燃气中氢气的提纯系统，其特征在于:所述吸附塔 的数量为8个； 所述控制管路包括管道、程控阀、压力表以及流量计。10. 根据权利要求8所述的用于生物质燃气中氢气的提纯系统，其特征在于:所述吸附 塔内吸附剂分3层放置，最下面一层为活性炭，中间层为活性炭和5A分子筛混合放置，最上 层为5A分子筛;其中中间层的活性炭和5A分子筛按照4~2:1的体积比例混合。
【专利摘要】本发明公开了一种用于生物质燃气中氢气的提纯方法及其系统，所述提纯方法由脱碳、干燥、变压吸附等工艺单元组成，所述变压吸附采用多个吸附塔并联的连接方式，各吸附塔之间设置控制管路，控制两吸附塔之间的气体流通，以达到两吸附塔之间的气压交换；其中各吸附塔顶部出口输出产品气，底部出口输出解吸气；其中每个吸附塔依次进行吸附、均降、顺放、逆放、冲洗、抽真空、均升、终升的循环步骤。本发明采用变压吸附原理，工艺设置合理，提纯后的氢气纯度可以达到99.99％，且氢气回收率高。
【IPC分类】C01B3/50
【公开号】CN105600752
【申请号】CN201610186416
【发明人】巩雪桦, 窦冠琪, 李亚鹏, 孙浩, 张亮, 王巍杰, 潘冬梅, 杨旭光
【申请人】河北天善生物技术有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月29日...