1.本實(shí)用新型涉及氫氣提純技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫氣提純裝置。

背景技術(shù)：

2.氫氣，化學(xué)式為h2，分子量為2.01588，常溫常壓下是一種無色透明、無臭無味且難溶于水、極易燃燒的氣體。氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，只有空氣的1/14，即在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0℃，氫氣的密度為0.089g/l。

3.在常壓下，甲乙酮的沸點(diǎn)為79 .6℃，仲丁醇的沸點(diǎn)為99 .5℃，氫氣的沸點(diǎn)為

?

252.77℃。傳統(tǒng)工藝多采用脫氫生成的甲乙酮、仲丁醇、氫氣的混合氣普通冷卻換熱器冷卻的方法進(jìn)行分離，混合氣體經(jīng)普通冷卻換熱器冷卻后，進(jìn)入粗甲乙酮儲罐，氣態(tài)的甲乙酮、仲丁醇凝結(jié)為液體，氣態(tài)的氫氣則從粗甲乙酮儲罐上方直接分離出來后，進(jìn)入氫氣增壓系統(tǒng)，通過氫氣增壓后直接進(jìn)入氫氣活性炭吸附系統(tǒng)，經(jīng)活性炭吸附后，得到純度為99.5%的氫氣。

4.氫氣經(jīng)過普通冷卻換熱器冷卻分離后，夾帶著大量甲乙酮、仲丁醇等有機(jī)物進(jìn)入增壓系統(tǒng)，在氫氣逐級增壓析出部分甲乙酮、仲丁醇的凝液后，有機(jī)物含量為80wt.%氫氣混合物進(jìn)入活性炭吸附系統(tǒng)，由于活性炭的表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力，當(dāng)活性炭表面與氫氣接觸時，就能吸引氫氣中的有機(jī)物的分子，使其濃聚并保持在活性炭表面，利用活性炭表面的吸附能力，使夾帶有機(jī)物的氫氣與大表面的多孔性固體物質(zhì)相接觸，氫氣中的有機(jī)物被吸附在了活性炭的表面上，使其與氫氣的分離，達(dá)到了對氫氣凈化的目的。

5.但由于氫氣中夾帶的有機(jī)物過多，活性炭使用很短段時間后，就會吸附大量的吸附質(zhì)，逐步趨向飽和，導(dǎo)致吸附劑喪失工作能力，嚴(yán)重時將穿透濾層，因此需要經(jīng)常進(jìn)行活性炭的再生甚至頻繁更換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氫氣提純裝置，能夠極大地降低進(jìn)入氫氣吸附塔中的氫氣的有機(jī)物含量，降低了氫氣吸附塔中活性炭吸附劑的吸附負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了氫氣與甲乙酮、仲丁醇中的分離的同時，能耗低且分離效果好。

7.本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

8.氫氣提純裝置，包括第一冷凝器和粗甲乙酮儲罐，第一冷凝器的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，第一冷凝器的出料口通過管線與粗甲乙酮儲罐的進(jìn)料口理解；所述粗甲乙酮儲罐的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有粗甲乙酮泵，氣相出料口與甲乙酮回收器的第一進(jìn)料口連接；甲乙酮回收器的氣相出料口通過管線與第二冷凝器的進(jìn)料口連接；甲乙酮回收器為不銹鋼填料罐，內(nèi)有格柵，格柵內(nèi)扁環(huán)亂堆；還包括循環(huán)仲丁醇冷卻器，循環(huán)仲丁醇冷卻器的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，出料口通過管線與甲乙酮回收器的第二進(jìn)料口連接；所述第二冷凝器的液相出料口通過管線與甲乙酮回收器的回料口連接，氣相出料口

通過管線與氫氣洗滌塔的氫氣進(jìn)料口連接，氫氣洗滌塔的重質(zhì)物進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線；氫氣洗滌塔底部的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有重質(zhì)物泵，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣緩沖罐的進(jìn)料口連接；所述氫氣緩沖罐底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)料口連接，氫氣壓縮機(jī)的出料口通過管線與氫氣冷凝器的進(jìn)料口連接，氫氣冷凝器的出料口通過管線與氫氣分離罐的進(jìn)料口連接；所述氫氣分離罐底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣吸附塔的進(jìn)料口連接。

9.優(yōu)選地，氫氣洗滌塔為填料塔，內(nèi)部為規(guī)整填料mg7.0。該填料塔具有生產(chǎn)能力高、分離效率好、壓降低、操作彈性高的特點(diǎn)，適用于高回流比的工況，具有較高的操作穩(wěn)定性。

10.優(yōu)選地，所述第一冷凝器、第二冷凝器，循環(huán)仲丁醇冷卻器、氫氣冷凝器采用固定管板式換熱器或u型彎式換熱器。

11.優(yōu)選地，所述粗甲乙酮泵和重質(zhì)物泵采用離心泵。

12.優(yōu)選地，所述氫氣吸附塔采用活性炭吸附劑。

13.本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

14.本實(shí)用新型能夠極大地降低進(jìn)入氫氣吸附塔中的氫氣的有機(jī)物含量，降低了氫氣吸附塔中活性炭吸附劑的吸附負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了氫氣與甲乙酮、仲丁醇中的分離的同時，能耗低且分離效果好。在低溫低壓的條件下通過氫氣洗滌塔脫除脫氫反應(yīng)生成氣體中的甲乙酮、仲丁醇等有機(jī)物，具有有機(jī)物脫除率高、操作簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在甲乙酮回收器中，同樣進(jìn)行了低溫低壓仲丁醇洗滌，既能除去脫氫氣體的有機(jī)物，同時又降低了后續(xù)進(jìn)入氫氣洗滌塔的物料溫度，便于后續(xù)氫氣中有機(jī)物的分離。此外，本實(shí)用新型在氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)料口加設(shè)了氫氣緩沖罐，出料口處增加了氫氣冷凝器及氫氣分離罐，既能維持氫氣系統(tǒng)壓力平穩(wěn)，又能起到氣液分離的作用，同時也為氫氣吸附塔的低溫吸附創(chuàng)造了有利條件。

附圖說明

15.圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

16.圖中，1

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第一冷凝器、2

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粗甲乙酮儲罐、3

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粗甲乙酮泵、4

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甲乙酮回收器、5

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第二冷凝器、6

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循環(huán)仲丁醇冷卻器、7

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氫氣洗滌塔、8

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重質(zhì)物泵、9

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氫氣緩沖罐、10

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氫氣壓縮機(jī)、11

?

氫氣冷凝器、12

?

氫氣分離罐、13

?

氫氣吸附塔。

具體實(shí)施方式

17.如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種氫氣提純裝置，包括第一冷凝器1和粗甲乙酮儲罐2，第一冷凝器1的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，第一冷凝器1的出料口通過管線與粗甲乙酮儲罐2的進(jìn)料口理解；所述粗甲乙酮儲罐2的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有粗甲乙酮泵3，氣相出料口與甲乙酮回收器4的第一進(jìn)料口連接；甲乙酮回收器4的氣相出料口通過管線與第二冷凝器5的進(jìn)料口連接；還包括循環(huán)仲丁醇冷卻器6，循環(huán)仲丁醇冷卻器6的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，出料口通過管線與甲乙酮回收器4的第二進(jìn)料口連接；所述第二冷凝器5的液相出料口通過管線與甲乙酮回收器4的回料口連接，氣相出料口通過管線與氫氣洗滌塔7的氫氣進(jìn)料口連接，氫氣洗滌塔7的重質(zhì)物進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線；氫氣洗滌塔7底部的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有重質(zhì)物泵8，頂部的氣相出料

口通過管線與氫氣緩沖罐9的進(jìn)料口連接；所述氫氣緩沖罐9底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣壓縮機(jī)10的進(jìn)料口連接，氫氣壓縮機(jī)10的出料口通過管線與氫氣冷凝器11的進(jìn)料口連接，氫氣冷凝器11的出料口通過管線與氫氣分離罐12的進(jìn)料口連接；所述氫氣分離罐12底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣吸附塔13的進(jìn)料口連接。

18.其中，本實(shí)用新型適合分離的混合物料濃度范圍為：有機(jī)物含量10

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90wt .％。氫氣洗滌塔7為填料塔，內(nèi)部為規(guī)整填料mg7.0，每層填料的頂部設(shè)置有槽式液體再分布器，每層填料的底部設(shè)置有液體收集器。氫氣洗滌塔的氫氣進(jìn)料口位于最下層液體收集器的下部，重質(zhì)物進(jìn)料口位于最上面的槽式液體再分布器的上部。第一冷凝器1、第二冷凝器5，循環(huán)仲丁醇冷卻器6、氫氣冷凝器11采用固定管板式換熱器或u型彎式換熱器。粗甲乙酮泵3和重質(zhì)物泵8采用離心泵；所述氫氣吸附塔13采用活性炭吸附劑。

19.工作過程如下：

20.脫氫反應(yīng)中成的甲乙酮、仲丁醇、氫氣的混合氣通過第一冷凝器1冷卻后，絕大多數(shù)氣態(tài)的甲乙酮、仲丁醇凝結(jié)為液體進(jìn)入到粗甲乙酮儲罐2中。粗甲乙酮儲罐2中氣態(tài)的氫氣夾帶著一部分甲乙酮、仲丁醇有機(jī)物從粗甲乙酮儲罐2的上方進(jìn)入到甲乙酮回收器4，在其中經(jīng)過循環(huán)仲丁醇冷卻器6中仲丁醇的第一遍洗滌后，進(jìn)入第二冷凝器5進(jìn)行冷卻，經(jīng)過混合氣體降溫脫除一部分有機(jī)物后進(jìn)入氫氣洗滌塔7，用重質(zhì)物進(jìn)行洗滌。洗滌塔以填料作為含甲乙酮、仲丁醇有機(jī)物的氫氣與重質(zhì)物接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件，重質(zhì)物在填料表面呈膜狀自上而下流動，含有機(jī)物的氫氣呈連續(xù)相自下而上與重質(zhì)物作遞向流動，并進(jìn)行氣、液兩相間的傳質(zhì)和傳熱，將氫氣中低沸點(diǎn)的甲乙酮、仲丁醇凝結(jié)為液體，從氫氣中分離，由重質(zhì)物從氫氣洗滌塔7底部帶出。

21.洗滌完的氫氣再次進(jìn)入氫氣緩沖罐9進(jìn)行有機(jī)物沉降，沉降完的氫氣由罐頂進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)10進(jìn)行壓縮，沉降液經(jīng)罐底的出料管線采出送至粗甲乙酮儲罐2。經(jīng)氫氣壓縮機(jī)10增壓后的氫氣再次經(jīng)過氫氣冷凝器11降溫后進(jìn)入氫氣分離罐12中進(jìn)行沉降，沉降液經(jīng)罐底的出料管線采出送至粗甲乙酮儲罐2，剩下的氫氣經(jīng)過氫氣吸附塔13吸附合格后采出。

22.采用該裝置之前，進(jìn)入氫氣吸附塔13的進(jìn)料組成為含以下重量百分?jǐn)?shù)組分的原料：氫氣含量49.1wt .%；仲丁醇含量8.3wt .％；甲乙酮含量41.9wt .％；重質(zhì)物含量0 .7wt .％。

23.而采用該裝置之后，進(jìn)入氫氣吸附塔13的進(jìn)料組成為含以下重量百分?jǐn)?shù)組分的原料：氫氣含量89.3wt .%；仲丁醇含量0.78wt .％；甲乙酮含量9.42wt .％；重質(zhì)物含量0 .5wt .％。且相較于傳統(tǒng)氫氣提純，本實(shí)用新型的裝置年度總費(fèi)用能降低81.9％。

24.盡管通過參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例的方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型并不限于此。在不脫離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行各種等效的修改或替換，而這些修改或替換都應(yīng)在本實(shí)用新型的涵蓋范圍內(nèi)/任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.氫氣提純裝置，其特征在于：包括第一冷凝器（1）和粗甲乙酮儲罐（2），第一冷凝器（1）的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，第一冷凝器（1）的出料口通過管線與粗甲乙酮儲罐（2）的進(jìn)料口理解；所述粗甲乙酮儲罐（2）的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有粗甲乙酮泵（3），氣相出料口與甲乙酮回收器（4）的第一進(jìn)料口連接；甲乙酮回收器（4）的氣相出料口通過管線與第二冷凝器（5）的進(jìn)料口連接；還包括循環(huán)仲丁醇冷卻器（6），循環(huán)仲丁醇冷卻器（6）的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，出料口通過管線與甲乙酮回收器（4）的第二進(jìn)料口連接；所述第二冷凝器（5）的液相出料口通過管線與甲乙酮回收器（4）的回料口連接，氣相出料口通過管線與氫氣洗滌塔（7）的氫氣進(jìn)料口連接，氫氣洗滌塔（7）的重質(zhì)物進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線；氫氣洗滌塔（7）底部的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有重質(zhì)物泵（8），頂部的氣相出料口通過管線與氫氣緩沖罐（9）的進(jìn)料口連接；所述氫氣緩沖罐（9）底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣壓縮機(jī)（10）的進(jìn)料口連接，氫氣壓縮機(jī)（10）的出料口通過管線與氫氣冷凝器（11）的進(jìn)料口連接，氫氣冷凝器（11）的出料口通過管線與氫氣分離罐（12）的進(jìn)料口連接；所述氫氣分離罐（12）底部的液相出料口連接有出料管線，頂部的氣相出料口通過管線與氫氣吸附塔（13）的進(jìn)料口連接。2.如權(quán)利要求1所述的氫氣提純裝置，其特征在于：氫氣洗滌塔（7）為填料塔，內(nèi)部為規(guī)整填料mg7.0。3.如權(quán)利要求1所述的氫氣提純裝置，其特征在于：所述第一冷凝器（1）、第二冷凝器（5），循環(huán)仲丁醇冷卻器（6）、氫氣冷凝器（11）采用固定管板式換熱器或u型彎式換熱器。4.如權(quán)利要求1所述的氫氣提純裝置，其特征在于：所述粗甲乙酮泵（3）和重質(zhì)物泵（8）采用離心泵。5.如權(quán)利要求1所述的氫氣提純裝置，其特征在于：所述氫氣吸附塔（13）采用活性炭吸附劑。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型公開了一種氫氣提純裝置，屬于氫氣提純技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案為：包括第一冷凝器和粗甲乙酮儲罐，第一冷凝器的進(jìn)料口連接有進(jìn)料管線，第一冷凝器的出料口通過管線與粗甲乙酮儲罐的進(jìn)料口理解；所述粗甲乙酮儲罐的液相出料口連接有出料管線，出料管線上連接有粗甲乙酮泵，氣相出料口與甲乙酮回收器的第一進(jìn)料口連接；甲乙酮回收器的氣相出料口通過管線與第二冷凝器的進(jìn)料口連接。本實(shí)用新型能夠極大地降低進(jìn)入氫氣吸附塔中的氫氣的有機(jī)物含量，降低了氫氣吸附塔中活性炭吸附劑的吸附負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了氫氣與甲乙酮、仲丁醇中的分離的同時，能耗低且分離效果好。能耗低且分離效果好。能耗低且分離效果好。

技術(shù)研發(fā)人員：張魯偉 張偉 金俊勇

受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島思遠(yuǎn)化工有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.06.07

技術(shù)公布日：2021/12/14