1.本实用新型涉及氢气提纯技术领域，具体涉及一种氢气提纯装置。
背景技术：
2.氢气，化学式为h2，分子量为2.01588，常温常压下是一种无色透明、无臭无味且难溶于水、极易燃烧的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，只有空气的1/14，即在1标准大气压和0℃，氢气的密度为0.089g/l。
3.在常压下，甲乙酮的沸点为79 .6℃，仲丁醇的沸点为99 .5℃，氢气的沸点为
?
252.77℃。传统工艺多采用脱氢生成的甲乙酮、仲丁醇、氢气的混合气普通冷却换热器冷却的方法进行分离，混合气体经普通冷却换热器冷却后，进入粗甲乙酮储罐，气态的甲乙酮、仲丁醇凝结为液体，气态的氢气则从粗甲乙酮储罐上方直接分离出来后，进入氢气增压系统，通过氢气增压后直接进入氢气活性炭吸附系统，经活性炭吸附后，得到纯度为99.5%的氢气。
4.氢气经过普通冷却换热器冷却分离后，夹带着大量甲乙酮、仲丁醇等有机物进入增压系统，在氢气逐级增压析出部分甲乙酮、仲丁醇的凝液后，有机物含量为80wt.%氢气混合物进入活性炭吸附系统，由于活性炭的表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，当活性炭表面与氢气接触时，就能吸引氢气中的有机物的分子，使其浓聚并保持在活性炭表面，利用活性炭表面的吸附能力，使夹带有机物的氢气与大表面的多孔性固体物质相接触，氢气中的有机物被吸附在了活性炭的表面上，使其与氢气的分离，达到了对氢气净化的目的。
5.但由于氢气中夹带的有机物过多，活性炭使用很短段时间后，就会吸附大量的吸附质，逐步趋向饱和，导致吸附剂丧失工作能力，严重时将穿透滤层，因此需要经常进行活性炭的再生甚至频繁更换。
技术实现要素：
6.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种氢气提纯装置，能够极大地降低进入氢气吸附塔中的氢气的有机物含量，降低了氢气吸附塔中活性炭吸附剂的吸附负担，实现了氢气与甲乙酮、仲丁醇中的分离的同时，能耗低且分离效果好。
7.本实用新型的技术方案为：
8.氢气提纯装置，包括第一冷凝器和粗甲乙酮储罐，第一冷凝器的进料口连接有进料管线，第一冷凝器的出料口通过管线与粗甲乙酮储罐的进料口理解；所述粗甲乙酮储罐的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有粗甲乙酮泵，气相出料口与甲乙酮回收器的第一进料口连接；甲乙酮回收器的气相出料口通过管线与第二冷凝器的进料口连接；甲乙酮回收器为不锈钢填料罐，内有格栅，格栅内扁环乱堆；还包括循环仲丁醇冷却器，循环仲丁醇冷却器的进料口连接有进料管线，出料口通过管线与甲乙酮回收器的第二进料口连接；所述第二冷凝器的液相出料口通过管线与甲乙酮回收器的回料口连接，气相出料口
通过管线与氢气洗涤塔的氢气进料口连接，氢气洗涤塔的重质物进料口连接有进料管线；氢气洗涤塔底部的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有重质物泵，顶部的气相出料口通过管线与氢气缓冲罐的进料口连接；所述氢气缓冲罐底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气压缩机的进料口连接，氢气压缩机的出料口通过管线与氢气冷凝器的进料口连接，氢气冷凝器的出料口通过管线与氢气分离罐的进料口连接；所述氢气分离罐底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气吸附塔的进料口连接。
9.优选地，氢气洗涤塔为填料塔，内部为规整填料mg7.0。该填料塔具有生产能力高、分离效率好、压降低、操作弹性高的特点，适用于高回流比的工况，具有较高的操作稳定性。
10.优选地，所述第一冷凝器、第二冷凝器，循环仲丁醇冷却器、氢气冷凝器采用固定管板式换热器或u型弯式换热器。
11.优选地，所述粗甲乙酮泵和重质物泵采用离心泵。
12.优选地，所述氢气吸附塔采用活性炭吸附剂。
13.本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
14.本实用新型能够极大地降低进入氢气吸附塔中的氢气的有机物含量，降低了氢气吸附塔中活性炭吸附剂的吸附负担，实现了氢气与甲乙酮、仲丁醇中的分离的同时，能耗低且分离效果好。在低温低压的条件下通过氢气洗涤塔脱除脱氢反应生成气体中的甲乙酮、仲丁醇等有机物，具有有机物脱除率高、操作简单、稳定性强的优点。在甲乙酮回收器中，同样进行了低温低压仲丁醇洗涤，既能除去脱氢气体的有机物，同时又降低了后续进入氢气洗涤塔的物料温度，便于后续氢气中有机物的分离。此外，本实用新型在氢气压缩机的进料口加设了氢气缓冲罐，出料口处增加了氢气冷凝器及氢气分离罐，既能维持氢气系统压力平稳，又能起到气液分离的作用，同时也为氢气吸附塔的低温吸附创造了有利条件。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图。
16.图中，1
?
第一冷凝器、2
?
粗甲乙酮储罐、3
?
粗甲乙酮泵、4
?
甲乙酮回收器、5
?
第二冷凝器、6
?
循环仲丁醇冷却器、7
?
氢气洗涤塔、8
?
重质物泵、9
?
氢气缓冲罐、10
?
氢气压缩机、11
?
氢气冷凝器、12
?
氢气分离罐、13
?
氢气吸附塔。
具体实施方式
17.如图1所示，本实用新型提供了一种氢气提纯装置，包括第一冷凝器1和粗甲乙酮储罐2，第一冷凝器1的进料口连接有进料管线，第一冷凝器1的出料口通过管线与粗甲乙酮储罐2的进料口理解；所述粗甲乙酮储罐2的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有粗甲乙酮泵3，气相出料口与甲乙酮回收器4的第一进料口连接；甲乙酮回收器4的气相出料口通过管线与第二冷凝器5的进料口连接；还包括循环仲丁醇冷却器6，循环仲丁醇冷却器6的进料口连接有进料管线，出料口通过管线与甲乙酮回收器4的第二进料口连接；所述第二冷凝器5的液相出料口通过管线与甲乙酮回收器4的回料口连接，气相出料口通过管线与氢气洗涤塔7的氢气进料口连接，氢气洗涤塔7的重质物进料口连接有进料管线；氢气洗涤塔7底部的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有重质物泵8，顶部的气相出料
口通过管线与氢气缓冲罐9的进料口连接；所述氢气缓冲罐9底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气压缩机10的进料口连接，氢气压缩机10的出料口通过管线与氢气冷凝器11的进料口连接，氢气冷凝器11的出料口通过管线与氢气分离罐12的进料口连接；所述氢气分离罐12底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气吸附塔13的进料口连接。
18.其中，本实用新型适合分离的混合物料浓度范围为：有机物含量10
?
90wt .％。氢气洗涤塔7为填料塔，内部为规整填料mg7.0，每层填料的顶部设置有槽式液体再分布器，每层填料的底部设置有液体收集器。氢气洗涤塔的氢气进料口位于最下层液体收集器的下部，重质物进料口位于最上面的槽式液体再分布器的上部。第一冷凝器1、第二冷凝器5，循环仲丁醇冷却器6、氢气冷凝器11采用固定管板式换热器或u型弯式换热器。粗甲乙酮泵3和重质物泵8采用离心泵；所述氢气吸附塔13采用活性炭吸附剂。
19.工作过程如下：
20.脱氢反应中成的甲乙酮、仲丁醇、氢气的混合气通过第一冷凝器1冷却后，绝大多数气态的甲乙酮、仲丁醇凝结为液体进入到粗甲乙酮储罐2中。粗甲乙酮储罐2中气态的氢气夹带着一部分甲乙酮、仲丁醇有机物从粗甲乙酮储罐2的上方进入到甲乙酮回收器4，在其中经过循环仲丁醇冷却器6中仲丁醇的第一遍洗涤后，进入第二冷凝器5进行冷却，经过混合气体降温脱除一部分有机物后进入氢气洗涤塔7，用重质物进行洗涤。洗涤塔以填料作为含甲乙酮、仲丁醇有机物的氢气与重质物接触和传质的基本构件，重质物在填料表面呈膜状自上而下流动，含有机物的氢气呈连续相自下而上与重质物作递向流动，并进行气、液两相间的传质和传热，将氢气中低沸点的甲乙酮、仲丁醇凝结为液体，从氢气中分离，由重质物从氢气洗涤塔7底部带出。
21.洗涤完的氢气再次进入氢气缓冲罐9进行有机物沉降，沉降完的氢气由罐顶进入氢气压缩机10进行压缩，沉降液经罐底的出料管线采出送至粗甲乙酮储罐2。经氢气压缩机10增压后的氢气再次经过氢气冷凝器11降温后进入氢气分离罐12中进行沉降，沉降液经罐底的出料管线采出送至粗甲乙酮储罐2，剩下的氢气经过氢气吸附塔13吸附合格后采出。
22.采用该装置之前，进入氢气吸附塔13的进料组成为含以下重量百分数组分的原料：氢气含量49.1wt .%；仲丁醇含量8.3wt .％；甲乙酮含量41.9wt .％；重质物含量0 .7wt .％。
23.而采用该装置之后，进入氢气吸附塔13的进料组成为含以下重量百分数组分的原料：氢气含量89.3wt .%；仲丁醇含量0.78wt .％；甲乙酮含量9.42wt .％；重质物含量0 .5wt .％。且相较于传统氢气提纯，本实用新型的装置年度总费用能降低81.9％。
24.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。技术特征：
1.氢气提纯装置，其特征在于：包括第一冷凝器（1）和粗甲乙酮储罐（2），第一冷凝器（1）的进料口连接有进料管线，第一冷凝器（1）的出料口通过管线与粗甲乙酮储罐（2）的进料口理解；所述粗甲乙酮储罐（2）的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有粗甲乙酮泵（3），气相出料口与甲乙酮回收器（4）的第一进料口连接；甲乙酮回收器（4）的气相出料口通过管线与第二冷凝器（5）的进料口连接；还包括循环仲丁醇冷却器（6），循环仲丁醇冷却器（6）的进料口连接有进料管线，出料口通过管线与甲乙酮回收器（4）的第二进料口连接；所述第二冷凝器（5）的液相出料口通过管线与甲乙酮回收器（4）的回料口连接，气相出料口通过管线与氢气洗涤塔（7）的氢气进料口连接，氢气洗涤塔（7）的重质物进料口连接有进料管线；氢气洗涤塔（7）底部的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有重质物泵（8），顶部的气相出料口通过管线与氢气缓冲罐（9）的进料口连接；所述氢气缓冲罐（9）底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气压缩机（10）的进料口连接，氢气压缩机（10）的出料口通过管线与氢气冷凝器（11）的进料口连接，氢气冷凝器（11）的出料口通过管线与氢气分离罐（12）的进料口连接；所述氢气分离罐（12）底部的液相出料口连接有出料管线，顶部的气相出料口通过管线与氢气吸附塔（13）的进料口连接。2.如权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：氢气洗涤塔（7）为填料塔，内部为规整填料mg7.0。3.如权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述第一冷凝器（1）、第二冷凝器（5），循环仲丁醇冷却器（6）、氢气冷凝器（11）采用固定管板式换热器或u型弯式换热器。4.如权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述粗甲乙酮泵（3）和重质物泵（8）采用离心泵。5.如权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述氢气吸附塔（13）采用活性炭吸附剂。
技术总结
本实用新型公开了一种氢气提纯装置，属于氢气提纯技术领域。其技术方案为：包括第一冷凝器和粗甲乙酮储罐，第一冷凝器的进料口连接有进料管线，第一冷凝器的出料口通过管线与粗甲乙酮储罐的进料口理解；所述粗甲乙酮储罐的液相出料口连接有出料管线，出料管线上连接有粗甲乙酮泵，气相出料口与甲乙酮回收器的第一进料口连接；甲乙酮回收器的气相出料口通过管线与第二冷凝器的进料口连接。本实用新型能够极大地降低进入氢气吸附塔中的氢气的有机物含量，降低了氢气吸附塔中活性炭吸附剂的吸附负担，实现了氢气与甲乙酮、仲丁醇中的分离的同时，能耗低且分离效果好。能耗低且分离效果好。能耗低且分离效果好。
技术研发人员：张鲁伟 张伟 金俊勇
受保护的技术使用者：青岛思远化工有限公司
技术研发日：2021.06.07
技术公布日：2021/12/14
声明：
“氢气提纯装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
698
编辑：中冶有色技术网
来源：青岛思远化工有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
2024年12月20日 ~ 22日 
