本實(shí)用新型涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種變壓回收氫氣吸附塔。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)今社會大力發(fā)展新能源取代傳統(tǒng)能源的背景下，多晶硅、三氯氫硅行業(yè)逐漸被大眾和社會認(rèn)識，并迅速成為關(guān)注熱點(diǎn)。但在其生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生主要含氫氣、氯化氫、三氯氫硅等組分的過程尾氣。由于其中含有氯硅烷成分，屬于重污染物，不經(jīng)過處理不能直接排放或氫氣回用。

要除去尾氣中的氯化氫、氯硅烷成分，過去通常采用水吸收的方法，但此方法帶來大量的污水且無法處理?，F(xiàn)在多采用變壓吸附法分離多晶硅或三氯氫硅中的氫氣與氯化氫、氯硅烷成分。

變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)是一種通過吸附劑與吸附質(zhì)之間的分子力(包括范德華力和電磁力)進(jìn)行吸附的物理吸附過程，其特點(diǎn)是在吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)行得極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬時(shí)即可完成，并且吸附是可逆的。因此，變壓吸附的基本過程中均包含在高壓條件下的吸附和低壓條件下的解吸等步驟。目前變壓吸附的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，已經(jīng)成功運(yùn)用于H2、CH4、O2、N2、CO2和其他烴類等氣體分離領(lǐng)、回收和精制領(lǐng)域。該技術(shù)具有投資操和作費(fèi)用低，無環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕，工藝簡單，吸附劑壽命長，操作彈性大，啟停操作方便，自動化程度高，適用氣源廣，產(chǎn)品純度高和節(jié)能降耗等諸多顯著特點(diǎn)。

由多晶硅或三氯氫硅尾氣中回收氫氣是利用吸附劑所具有的物理特性是氫氣與雜質(zhì)組分的吸附能力不同，且雜質(zhì)組分在吸附劑上的吸附容量隨分壓上升而增加，隨吸附溫度上升而下降。前者可以使含氫氣的原料氣中的雜質(zhì)優(yōu)先吸附，使氫氣得以提純，后者則可使吸附劑在低溫或高溫下吸附，而在高溫或低溫下解析得以再生。從而實(shí)現(xiàn)吸附劑的吸附與再生，達(dá)到連續(xù)提純分離提純的目的。

例如：中國專利文獻(xiàn)97105007.4公開了一種采用原料氫氣(＞99.00％)經(jīng)變壓吸附法制取高純度氫氣(可＞99.999％)的方法。88105937.4公開了一種從合成甲醇馳放氣中回收氫氣的變壓吸附法：200510060453.4中公開了一種從草苷磷酸生產(chǎn)廢氣中氫氣的回收提純方法；97107640.5中公開了一種從合成氨馳放氣，甲醇馳放氣等富氫廢氣中提取氫的改進(jìn)變壓吸附法，97107735.5公開了一種從含氫混合氣中提取氫的多床真空變壓吸附法。

由于多晶硅或三氯氫硅尾氣中含有氯化氫和氯硅烷等雜質(zhì)成分，上述幾種較傳統(tǒng)的變壓吸附法較難滿足脫除雜質(zhì)的要求。吸附劑在充分吸收后，無法徹底解析。同時(shí)由于氯化氫和氯硅烷的純在，吸附劑的使用壽命無法得到保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述多晶硅或三氯氫硅尾氣中含有氯化氫和氯硅烷等雜質(zhì)成分無法徹底解析，吸附劑的使用壽命無法得到保證的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種雜質(zhì)成分解析徹底，吸附劑的使用壽命得到保證的變壓回收氫氣吸附塔。

本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔包括吸附塔、吸附劑床層、吸附劑及變壓裝置，所述吸附劑設(shè)于所述吸附劑床層，所述吸附劑床層設(shè)于所述吸附塔，所述變壓裝置設(shè)于所述吸附塔，所述變壓裝置在所述吸附塔進(jìn)行吸附、均壓和接吸的壓力調(diào)節(jié)過程。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述吸附劑為硅膠、活性炭及分子篩，所述吸附劑床層為三層，包括硅膠床層、活性炭床層及分子篩床層，硅膠、活性炭及分子篩依次設(shè)于鄰接的所述硅膠床層、所述活性炭床層及所述分子篩床層。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述吸附塔數(shù)量為一個(gè)，所述硅膠床層設(shè)于所述吸附塔的相對底部，所述活性炭床層設(shè)于所述吸附塔的相對中部，所述分子篩床層設(shè)于所述吸附塔的相對頂部。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述吸附塔數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述吸附塔依次連接，所述硅膠床層、所述活性炭床層及所述分子篩床層分別設(shè)于相鄰的所述吸附塔。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述變壓裝置包括均設(shè)于所述變壓裝置的吸附調(diào)節(jié)器、均壓調(diào)節(jié)器及解吸調(diào)節(jié)器。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述吸附調(diào)節(jié)器的吸附壓力為0.04-5MPa。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述解吸調(diào)節(jié)器包括沖洗操作開關(guān)及抽空開關(guān)，所述沖洗操作開關(guān)及所述抽空開關(guān)均設(shè)于所述解吸調(diào)節(jié)器。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，硅膠含量為50％～70％、活性炭含量為0～40％及分子篩含量為20％～40％。

在本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的一種較佳實(shí)施例中，所述吸附劑為氧化鋁及分子篩，氧化鋁含量為50％～70％；分子篩含量為30％～50％，氧化鋁、分子篩等吸附劑依次填充于同一吸附塔內(nèi)，或按吸附處理順序依次裝填于不同吸附塔內(nèi)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的變壓回收氫氣吸附塔具有如下的有益效果：

以變壓吸附方式從多晶硅或三氯氫硅尾氣中分離回收氫氣，對原料尾氣的壓力要求降低，對氫氣的回收率可以達(dá)到更理想的水平，適用氫氣濃度和壓力更廣，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益也更為理想。

采用變壓吸附法，使原料氣在至少兩個(gè)吸附塔組成的變壓吸附系統(tǒng)中的各吸附塔單元中依次進(jìn)過吸附、均壓和解吸過程的變壓吸附過程，得到純化的氫氣。其中在吸附塔中裝填的吸附劑按處理氣體順序依次至少為活性炭、硅膠、分子篩。也可根據(jù)吸附順序需要分別裝填于不同塔內(nèi)。其中硅膠50％～70％；活性炭0～40％；分子篩20％～40％。吸附劑的裝填量根據(jù)原料氣的量增減。硅膠可吸附收尾氣中的大部分的氯化氫和氯硅烷，活性炭深度吸附氯化氫和氯硅烷，分子篩吸附氮?dú)?。通過三種吸附劑的組合使用，使氫氣和其他氣體分離并純化，得到純凈或高純的氫氣。

在同時(shí)使用硅膠、活性碳及分子篩吸附劑時(shí)，其使用方式可以在同一臺吸附塔中依次裝填(硅膠位于吸附器底部，活性碳位于吸附器中部，分子篩位于吸附塔頂部)，也可以根據(jù)實(shí)際情況或處理需要將其按所說的吸附處理順序，分別裝填于不同吸附塔中。

可以有效處理含有氫、氯化氫和氯硅烷的多晶硅、三氯氫硅尾氣?；旌蠚庵械穆然瘹浼奥裙柰殡s質(zhì)，吸附在吸附劑床層中，由變壓吸附系統(tǒng)出口端獲得高純度的凈化氫氣，使氫氣的到滿意的回收利用，而且試驗(yàn)顯示，經(jīng)本發(fā)明發(fā)法處理后所得到的高濃度產(chǎn)品氫氣的純度可以達(dá)到99.999％(mol％)，其中氯化氫和氯硅烷等雜質(zhì)的濃度可分別低于1×10-6，對氫氣組分的回收率通常為85％～95％。回收氫氣作為產(chǎn)品氣輸送至氣體工序坐為多晶硅或三氯氫硅生產(chǎn)原料氣。

還可以根據(jù)所需要的產(chǎn)品氫氣純度要求、對氫氣組分的回收率，以及多晶硅、三氯氫硅尾氣中雜質(zhì)氣體組分含量多少，還可以靈活選擇和/或調(diào)整抽空和/或沖洗步驟，最大限度上滿足實(shí)際生產(chǎn)情況需要。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的變壓裝置一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，是本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔另一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型提供的變壓回收氫氣吸附塔的變壓裝置一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述變壓回收氫氣吸附塔1包括吸附塔11、吸附劑床層12、吸附劑13及變壓裝置14。所述吸附劑13設(shè)于所述吸附劑床層12，所述吸附劑床層12設(shè)于所述吸附塔11，所述變壓裝置14設(shè)于所述吸附塔11，所述變壓裝置14在所述吸附塔11進(jìn)行吸附、均壓和接吸的壓力調(diào)節(jié)過程。

所述吸附劑13為硅膠、活性炭及分子篩，硅膠含量為50％～70％、活性炭含量為0～40％及分子篩含量為20％～40％。

所述吸附劑床層12為三層，包括硅膠床層121、活性炭床層122及分子篩床層123。硅膠、活性炭及分子篩依次設(shè)于鄰接的所述硅膠床層121、所述活性炭床層122及所述分子篩床層123。

所述吸附塔11數(shù)量為一個(gè)或三個(gè)。

在一個(gè)所述吸附塔11的實(shí)施例中，所述硅膠床層121設(shè)于所述吸附塔11的相對底部，所述活性炭床層122設(shè)于所述吸附塔11的相對中部，所述分子篩床層123設(shè)于所述吸附塔11的相對頂部。

在三個(gè)所述吸附塔11的實(shí)施例中，三個(gè)所述吸附塔11依次連接，所述硅膠床層121、所述活性炭床層122及所述分子篩床層123分別設(shè)于相鄰的所述吸附塔11。

所述變壓裝置14包括均設(shè)于所述變壓裝置14的吸附調(diào)節(jié)器141、均壓調(diào)節(jié)器142及解吸調(diào)節(jié)器143。

所述吸附調(diào)節(jié)器141的吸附壓力為0.04-5MPa。

所述解吸調(diào)節(jié)器143包括沖洗操作開關(guān)1431及抽空開關(guān)1432。所述沖洗操作開關(guān)1431及所述抽空開關(guān)1432均設(shè)于所述解吸調(diào)節(jié)器143。

在另一實(shí)施例中，所述吸附劑13為氧化鋁及分子篩，氧化鋁含量為50％～70％；分子篩含量為30％～50％，氧化鋁、分子篩等吸附劑依次填充于同一吸附塔11內(nèi)，或按吸附處理順序依次裝填于不同吸附塔11內(nèi)。

本實(shí)用新型的變壓回收氫氣吸附塔1具有如下的有益效果：

以變壓吸附方式從多晶硅或三氯氫硅尾氣中分離回收氫氣，對原料尾氣的壓力要求降低，對氫氣的回收率可以達(dá)到更理想的水平，適用氫氣濃度和壓力更廣，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益也更為理想。

采用變壓吸附法，使原料氣在至少兩個(gè)吸附塔組成的變壓吸附系統(tǒng)中的各吸附塔單元中依次進(jìn)過吸附、均壓和解吸過程的變壓吸附過程，得到純化的氫氣。其中在吸附塔11中裝填的吸附劑13按處理氣體順序依次至少為活性炭、硅膠、分子篩。也可根據(jù)吸附順序需要分別裝填于不同塔內(nèi)。其中硅膠50％～70％；活性炭0～40％；分子篩20％～40％。吸附劑13的裝填量根據(jù)原料氣的量增減。硅膠可吸附收尾氣中的大部分的氯化氫和氯硅烷，活性炭深度吸附氯化氫和氯硅烷，分子篩吸附氮?dú)?。通過三種吸附劑的組合使用，使氫氣和其他氣體分離并純化，得到純凈或高純的氫氣。

在同時(shí)使用硅膠、活性碳及分子篩吸附劑時(shí)，其使用方式可以在同一臺吸附塔13中依次裝填(硅膠位于吸附器底部，活性碳位于吸附器中部，分子篩位于吸附塔頂部)，也可以根據(jù)實(shí)際情況或處理需要將其按所說的吸附處理順序，分別裝填于不同吸附塔中。

可以有效處理含有氫、氯化氫和氯硅烷的多晶硅、三氯氫硅尾氣?；旌蠚庵械穆然瘹浼奥裙柰殡s質(zhì)，吸附在吸附劑床層12中，由變壓吸附系統(tǒng)出口端獲得高純度的凈化氫氣，使氫氣的到滿意的回收利用，而且試驗(yàn)顯示，經(jīng)本發(fā)明發(fā)法處理后所得到的高濃度產(chǎn)品氫氣的純度可以達(dá)到99.999％(mol％)，其中氯化氫和氯硅烷等雜質(zhì)的濃度可分別低于1×10-6，對氫氣組分的回收率通常為85％～95％?；厥諝錃庾鳛楫a(chǎn)品氣輸送至氣體工序坐為多晶硅或三氯氫硅生產(chǎn)原料氣。

還可以根據(jù)所需要的產(chǎn)品氫氣純度要求、對氫氣組分的回收率，以及多晶硅、三氯氫硅尾氣中雜質(zhì)氣體組分含量多少，還可以靈活選擇和/或調(diào)整抽空和/或沖洗步驟，最大限度上滿足實(shí)際生產(chǎn)情況需要。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。