一种富氢尾气回收装置及回收方法与流程

本发明涉及化工工业尾气处理技术，具体是一种富氢尾气回收装置及回收方法。

背景技术：

1、化工生产过程中，不可避免的会产生一些废气、废液、废渣。近几年，能源消耗问题被国家能源部门提上了新的高度，化工企业为了降低能耗，就会在废气、废液、废渣中想办法，将能源吃干榨净，最大程度的降低运行能耗。一化工装置生产过程中会连续生成一种废气，该废气中氢气含量为70%，氮气含量为12%，甲烷含量为12%，水含量为2%，甲苯含量为0.5%，环己烷含量为0.5%，环己烯含量为0.6%，碳水化合物含量为2.4%。若直接排放，不符合环保要求，若送至氢气使用企业，氢气纯度不够，因此只能将此尾气送火炬焚烧。该化工装置每小时产生尾气1200nm3，按照氢气市场价1.4元/ nm3计算，一小时将烧掉1176元的氢气，按照每年正常运行8000小时来算，一年将烧掉940.8万元，造成资源的浪费以及企业经济的损耗。

2、常用的氢气回收提纯方法有变压变温吸附、深冷分离和膜分离；

3、①深冷分离利用原料中各组分相对挥发度的差异分离氢气，由于深冷温度低，投资和运行费用高。

4、②膜分离通过高压来回收氢气，回收率高，但压头损失大，投入成本高，也未得到推广。

5、③变压变温吸附氢气回收率可达90%以上，氢气纯度也相对较高，因此得到广泛的应用。但当前变压变温吸附普遍吸附效率不高，一般为96%左右。核心吸附设备吸附塔为疲劳容器，设计、制作等都需要特殊的资质，不便于推广。吸附塔结构单一，可装填的吸附剂种类少。吸附塔内气体分布不均匀，存在偏流现象，吸附剂使用效率低。吸附塔出口气体易夹带吸附剂颗粒，影响产品氢气纯度。普通的变压变温吸附装置可处理尾气类型单一，即如果处理不同类型的尾气需要选取不同的尾气处理系统，现场设备多样，增加运营成本和较大的场地占用。

技术实现思路

1、为了解决上述富氢尾气回收设备效率低、氢气提纯效果差的问题，本发明提供了一种富氢尾气回收装置，在催化反应塔设有多层填料仓，能够处理不同组分的原料气，采用的技术方案如下：

2、一种富氢尾气回收装置，包括冷却器、缓冲罐、压缩机、分液罐、至少一个催化反应塔、加热器和减压装置；

3、所述冷却器ⅰ、缓冲罐、压缩机和分液罐之间依次连通，所述催化反应塔之间并联，所述分液罐的出口分别连通催化反应塔各自的进口，所述催化反应塔各自的出口输出提纯后得到的纯氢气且该纯氢气管路分支为两路，其中一路纯氢气管路输出到装置外使用、另一路纯氢气管路经加热器和减压装置返回至催化反应塔各自的出口并进入塔内；所述催化反应塔底部的进口处管道分别连通至冷却器ⅱ，所述冷却器ⅱ连通有增压风机用于将废气输送至焚烧系统。

4、上述富氢尾气回收装置，所述催化反应塔为立式且下方均为进口、上方均为出口；进口端设置气体锥台形分布器，所述分布器顶面为平面气口、侧面为倾斜设置的气口。

5、上述富氢尾气回收装置，所述催化反应塔内设置有五层吸附剂装填仓。

6、上述富氢尾气回收装置，每层吸附剂装填仓均设有快捷装卸口；所述快捷装卸口位于塔体侧部，在快捷装卸口处的塔体上设置n个侧向截面呈u型槽的挡块，用圆形的隔板封住快捷装卸口，所述隔板上开设可以卡放挡块的匹配的n个缺口。

7、上述富氢尾气回收装置，所述催化反应塔的出口设有出口收集器，所述出口收集器包括水平设置的顶板和竖直的收集筒，顶板为法兰结构以连接到塔体的出口处，所述收集筒的顶部螺接到顶板底面以便拆装清洗，所述收集筒的底部安装有封口的底板，所述收集筒下部的侧面均匀开设有若干通孔并敷设两层平纹筛网，平纹筛网为半圆筒形，上下两端用抱箍螺接固定连接。

8、上述富氢尾气回收装置，所述吸附剂装填仓的五层催化剂自下而上设置为：可吸附水的活性氧化铝、可吸附二氧化碳的na-y分子筛、可吸附甲烷的ca-a/na-x分子筛、可吸附氮气的lix分子筛、可吸附碳水化合物的302-活性炭。

9、本发明还涉及一种富氢尾气回收方法，包括以下步骤：

10、s1)尾气作为原料气通过管道连接进入冷却器ⅰ冷却至20℃；

11、s2)冷却后的原料气进入缓冲罐，之后进入压缩机，压缩机将压力为20kpa（g）的原料气加压到0.5mpa，此时原料气温度为40℃；

12、s3)压缩后的原料气进入分液罐，之后气相进入催化反应塔，催化处理后出口的成品气的氢气纯度达99.9%以上；

13、s4) 将催化反应塔出口占比约25%的产品氢气引至加热器至160℃，之后经减压装置压力降至20kpa由催化反应塔的出口进入塔内再生；吹除后的废气向下由催化反应塔下方进口处进入冷却器ⅱ降温至40℃，之后通过增压风机，进入焚烧系统进行焚烧。

14、上述步骤s4中，所述催化反应塔设置两个为催化反应a塔和催化反应b塔，其中一塔催化吸收、另一塔再生。

15、本发明的有益效果为：

16、其一，该装置与工艺可以处理含氢气70%以上的工业生产尾气，通过选取吸附剂并有效组合，使处理后的尾气氢气含量高达99.9%以上，达到用氢气企业直接使用的标准。

17、其二，催化反应塔设置多层吸附剂填料仓，装卸方便，并且根据不同原料气选择不同吸附剂，可处理不同工况下的原料气，且塔体为常规压力容器，不需特殊设计资质，设备使用寿命长，成本低。

18、其三，催化反应塔的锥台形分布器，气体通过性好，分布均匀，杜绝气体偏流，使吸附剂利用率达到理想效果。催化反应塔出口收集器有效收集吸附剂细小颗粒，保证产品氢气纯度。

技术特征：

1.一种富氢尾气回收装置，其特征在于：包括冷却器（1）、缓冲罐（2）、压缩机（3）、分液罐（4）、至少一个催化反应塔、加热器（7）和减压装置（8）；

2.根据权利要求1所述的富氢尾气回收装置，其特征在于：所述催化反应塔为立式且下方均为进口、上方均为出口；进口端设置气体锥台形分布器，所述分布器顶面为平面气口、侧面为倾斜设置的气口。

3.根据权利要求1所述的富氢尾气回收装置，其特征在于：所述催化反应塔内设置有五层吸附剂装填仓（2-2）。

4.根据权利要求3所述的富氢尾气回收装置，其特征在于：每层吸附剂装填仓（2-2）均设有快捷装卸口；所述快捷装卸口位于塔体侧部，在快捷装卸口处的塔体上设置n个侧向截面呈u型槽的挡块（5-1），用圆形的隔板（5-2）封住快捷装卸口，所述隔板（5-2）上开设可以卡放挡块（5-1）的匹配的n个缺口。

5.根据权利要求1所述的富氢尾气回收装置，其特征在于：所述催化反应塔的出口设有出口收集器（2-3），所述出口收集器（2-3）包括水平设置的顶板和竖直的收集筒（6-1），顶板为法兰结构以连接到塔体的出口处，所述收集筒（6-1）的顶部螺接到顶板底面以便拆装清洗，所述收集筒（6-1）的底部安装有封口的底板（6-5），所述收集筒（6-1）下部的侧面均匀开设有若干通孔并敷设两层平纹筛网（6-3），平纹筛网（6-3）为半圆筒形，上下两端用抱箍螺接固定连接。

6.根据权利要求3所述的富氢尾气回收装置，其特征在于：所述吸附剂装填仓（2-2）的五层催化剂自下而上设置为：可吸附水的活性氧化铝、可吸附二氧化碳的na-y分子筛、可吸附甲烷的ca-a/na-x分子筛、可吸附氮气的lix分子筛、可吸附碳水化合物的302-活性炭。

7.一种富氢尾气回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的富氢尾气回收方法，其特征在于：上述步骤s4中，所述催化反应塔设置两个为催化反应a塔（5）和催化反应b塔（6），其中一塔催化吸收、另一塔再生。

技术总结
本发明是一种富氢尾气回收装置，包括冷却器、缓冲罐、压缩机、分液罐、至少一个催化反应塔、加热器和减压装置；所述冷却器Ⅰ、缓冲罐、压缩机和分液罐之间依次连通，所述催化反应塔之间并联，所述分液罐的出口分别连通催化反应塔各自的进口，所述催化反应塔各自的出口输出提纯后得到的纯氢气且该纯氢气管路分支为两路，所述催化反应塔底部的进口处管道分别连通至冷却器Ⅱ，所述冷却器Ⅱ连通有增压风机用于将废气输送至焚烧系统。本装置在催化反应塔设有多层填料仓，能够处理不同组分的原料气，提供高氢气的纯度。

技术研发人员：王庄印,牛东芳,郭邑,李栋栋,李文文,陈景刚,刘鲁申,王怀祥,贾锡华,郝胜杰,吉红新,周娟娟
受保护的技术使用者：聊城市鲁西化工工程设计有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12