CN102020246A - 氢气纯化回收系统及工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了氢气纯化回收系统及工艺方法，原料氢气经除尘过滤器过滤除尘后，由第一缓冲罐缓冲，再经氢气压缩机压缩升温，而后进入第二缓冲罐缓冲，接着通过换热器再进入除氧塔内除氧，为了减少除氧塔内加热器的能耗，由氢气压缩机压缩升温的氢气，在换热器中与除氧后的氢气换热再升温后，才进入除氧塔除氧，前面提到，除氧塔内的温度较高，故除氧后的氢气也具有较高的温度，通过在换热器中与除氧前的氢气进行换热，不仅可以降低加热器的能耗，而且通过降低除氧后氢气的温度，使得后续的冷却器中冷却液所需的量也减少，这样可以避免冷却液的浪费。除氧后的氢气在经冷却器冷却后，通过汽水分离器将氢气和水分离，接着通过干燥器干燥，最后通过过滤除尘器再次过滤除尘后即得到纯化气，该氢气纯化回收系统及工艺方法可以减少能耗，避免冷却液的浪费。

Description

氢气纯化回收系统及工艺方法
技术领域
本发明涉及一种氢气纯化回收系统，还涉及该系统工作的工艺方法。
背景技术
现有的氢气纯化回收工艺方法中，原料氢气首先经过滤除尘，然后进入缓冲罐缓冲，接着通过压缩机压缩升温，压缩后的氢气通常达到100度左右，然后通过冷却器进行水冷却，冷却到常温后再经过加热器加热，才进入除氧塔，在除氧塔中，氢氧反应除氧通常需要较高的温度，故在除氧塔内需设置加热器，通过加热除氧，现有的压缩机通常是和冷却器绑定在一起，这样虽然保证了输出的增压气体是常温的，但是在该工艺方法中，会造成能量和冷却液的浪费。
发明内容
本发明的第一个目的是提供将压缩升温的氢气与除氧后的氢气换热从而再升温后进入除氧塔除氧的氢气纯化回收工艺方法，该工艺方法不仅利用了压缩升温的氢气的热量，还回收了除氧后的氢气的热量；
本发明的第二个目的是提供实现上述工艺方法的氢气纯化回收系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：氢气纯化回收工艺方法，依次包括以下步骤：
(1)原料氢气经过滤除尘后，进入第一缓冲罐缓冲；
(2)从所述第一缓冲罐出来的氢气经压缩后升温，升温的压缩氢气再进入第二缓冲罐缓冲；
(3)从所述第二缓冲罐出来的氢气与供热介质进行换热升温，经换热升温的氢气再进行除氧，所述供热介质为除氧后的氢气；
(4)所述除氧后的氢气在换热后，经冷却、汽水分离，再进行干燥；
(5)经干燥的氢气经过滤除尘后即为纯化气。
优选地，上述步骤(4)中的干燥采用两组交替工作的干燥器，其中一组干燥器中的吸附剂在对汽水分离后的氢气干燥时，另外一组干燥器中的吸附剂经加热并通过一部分所述纯化气吹扫再生，吹扫完成的氢气从干燥器中输出后，经冷却，返回到上述步骤(1)中，作为原料氢气的一部分。
优选地，上述步骤(5)中的纯化气输入硅粉干燥炉，从所述硅粉干燥炉输出的余气返回到上述步骤(1)中，作为原料氢气的一部分，所述原料氢气还包括从用户自备的氢气源中补充的氢气。
实施氢气纯化回收工艺方法的系统，包括除尘过滤器、入口可与所述除尘过滤器的输出口相连通的第一缓冲罐、入口可与所述第一缓冲罐的出口相连通的氢气压缩机、入口可与所述氢气压缩机的出口相连通的第二缓冲罐，该系统还包括具有低温介质进出口和高温介质进出口并且低温介质进口可与所述第二缓冲罐的出口相连通的换热器、入口可与所述换热器的低温介质出口相连通并且出口可与所述换热器的高温介质进口相连通的除氧塔、入口可与所述换热器的高温介质出口相连通的冷却器、入口与所述冷却器的出口相连通的汽水分离器、入口可与所述汽水分离器的出口相连通的干燥器、入口可与所述干燥器的出口相连通的过滤除尘器。
优选地，所述干燥器有两组，两组所述干燥器的进口均通过阀门与所述汽水分离器的出口相连接，所述两组干燥器的出口均通过阀门与所述过滤除尘器的进口相连接，所述过滤除尘器的出口连接有多个出口管路，所述两组干燥器的出口均通过阀门与同一个所述出口管路相连接，所述系统还包括出口可与所述除尘过滤器的进口相连通的再生气冷却器，所述两组干燥器的进口均通过阀门与所述再生气冷却器的进口相连接。
优选地，所述系统还包括进口可与所述过滤除尘器的出口相连通并且出口可与所述除尘过滤器的进口相连通的硅粉干燥炉、可与所述除尘过滤器的进口相连通的用户自备的氢气源。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：原料氢气经除尘过滤器过滤除尘后，由第一缓冲罐缓冲，再经氢气压缩机压缩升温，而后进入第二缓冲罐缓冲，接着通过换热器再进入除氧塔内除氧，背景技术部分提到，在除氧塔中，氢氧反应除氧通常需要较高的温度，故在除氧塔内需设置加热器，本发明中，为了减少除氧塔内加热器的能耗，由氢气压缩机压缩升温的氢气，在换热器中与除氧后的氢气换热再升温后，才进入除氧塔除氧，前面提到，除氧塔内的温度较高，故除氧后的氢气也具有较高的温度，通过在换热器中与除氧前的氢气进行换热，不仅可以降低加热器的能耗，而且通过降低除氧后氢气的温度，使得后续的冷却器中冷却液所需的量也减少，这样可以避免冷却液的浪费。除氧后的氢气在经冷却器冷却后，通过汽水分离器将氢气和水分离，接着通过干燥器干燥，最后通过过滤除尘器再次过滤除尘后即得到纯化气，该氢气纯化回收系统及工艺方法可以减少能耗，避免冷却液的浪费。
附图说明
附图1为本发明中氢气纯化回收系统的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步阐述本发明的结构。
参见图1所示，氢气纯化回收系统，包括除尘过滤器1、入口可与除尘过滤器1的输出口相连通的第一缓冲罐2、入口可与第一缓冲罐2的出口相连通的氢气压缩机3、入口可与氢气压缩机3的出口相连通的第二缓冲罐4、具有低温介质进出口和高温介质进出口并且低温介质进口可与第二缓冲罐4的出口相连通的换热器5、入口可与换热器5的低温介质出口相连通并且出口可与换热器5的高温介质进口相连通的除氧塔6、入口可与换热器5的高温介质出口相连通的冷却器7、入口与冷却器7的出口相连通的汽水分离器8、入口可与汽水分离器8的出口相连通的干燥器9、入口可与干燥器9的出口相连通的过滤除尘器10、出口可与除尘过滤器1的进口相连通的再生气冷却器13、进口可与过滤除尘器10的出口相连通并且出口可与除尘过滤器1的进口相连通的硅粉干燥炉11、可与除尘过滤器1的进口相连通的用户自备的氢气源12。该系统在工作时，原料氢气从除尘过滤器1的进口进入，通过除尘过滤器1除去氢气中的粉尘，然后再经第一缓冲罐2缓冲，从第一缓冲罐2出来的氢气经氢气压缩机3压缩后升温，升温的压缩氢气再进入第二缓冲罐4缓冲，从第二缓冲罐4出来的氢气进入换热器5的低温介质进口，供热介质进入换热器5的高温介质进口，使得从第二缓冲罐4出来的氢气升温，供热介质降温，升温的氢气从换热器5的低温介质出口输出后，进入除氧塔6，经除氧塔6加热除氧(氢氧反应生成了水)，除氧后的氢气相对于除氧前的氢气具有更多的热量，故供热介质为除氧后的氢气，除氧后的氢气经换热器5降温后，从换热器5的高温介质出口输出，然后经冷却器7冷却，再进入汽水分离器8，将氢气与水分离，接着进入干燥器9干燥，彻底去除氢气中混入的水，经干燥的氢气经过滤除尘器10过滤除尘后即为纯化气，纯化气输入硅粉干燥炉11中作还原气，部分氢气余气会从硅粉干燥炉11中输出返回到除尘过滤器1的进口，重新进行氢气纯化再使用，由于氢气经硅粉干燥炉11使用后会越来越少，故需要从用户自备的氢气源12中补充氢气，输入至除尘过滤器1的进口，保证了硅粉干燥炉11中有源源不断的纯化氢气使用。
在图1中，干燥器9有两组，两组干燥器9交替工作，实现了连续干燥氢气，在一组干燥器9干燥氢气时，另外一组干燥器9再生，两组干燥器9通过八个阀门来控制，两组干燥器9的进口均通过一个阀门14与汽水分离器8的出口相连接，两组干燥器9的出口均通过一个阀门15与过滤除尘器10的进口相连接，通过控制阀门14和15，使得经汽水分离的氢气可以从下向上通过干燥器9干燥，然后进入过滤除尘器10，过滤除尘器10的出口连接有两个出口管路18和19，一个出口管路18用于将纯化气送入硅粉干燥炉11中，另一个出口管路19用于将纯化气送入干燥器9，供干燥器9再生，两组干燥器9的出口均通过一个阀门17与一个出口管路19相连接，两组干燥器9的进口均通过阀门16与再生气冷却器13的进口相连接。通过控制阀门16和17，完成干燥器9的再生，干燥器9再生时，加热使得水蒸气脱离干燥器内的吸附剂，用纯化气从上向下吹扫吸附剂，则水蒸气会随着氢气一起从再生的干燥器9中出来，通过再生气冷却器13冷却后，送入除尘过滤器1，重新进行氢气的纯化回收，这样避免了再生气废气的浪费。
在除氧塔中，氢氧反应除氧通常需要较高的温度，故在除氧塔内需设置加热器，为了减少加热器的能耗，由氢气压缩机压缩升温的氢气，在换热器中与除氧后的氢气换热再升温后，才进入除氧塔除氧，前面提到，除氧塔内的温度较高，故除氧后的氢气也具有较高的温度，通过在换热器中与除氧前的氢气进行换热，不仅可以降低加热器的能耗，而且通过降低除氧后氢气的温度，使得后续的冷却器中冷却水所需的量也减少，这样可以避免水量和能量的浪费。

Claims (6)

1.氢气纯化回收工艺方法，依次包括以下步骤：
(1)原料氢气经过滤除尘后，进入第一缓冲罐缓冲；
(2)从所述第一缓冲罐出来的氢气经压缩后升温，升温的压缩氢气再进入第二缓冲罐缓冲；
其特征在于：
(3)从所述第二缓冲罐出来的氢气与供热介质进行换热升温，经换热升温的氢气再进行除氧，所述供热介质为除氧后的氢气；
(4)所述除氧后的氢气在换热后，经冷却、汽水分离，再进行干燥；
(5)经干燥的氢气经过滤除尘后即为纯化气。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：上述步骤(4)中的干燥采用两组交替工作的干燥器，其中一组干燥器中的吸附剂在对汽水分离后的氢气干燥时，另外一组干燥器中的吸附剂经加热并通过一部分所述纯化气吹扫再生，吹扫完成的氢气从干燥器中输出后，经冷却，返回到上述步骤(1)中，作为原料氢气的一部分。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：上述步骤(5)中的纯化气输入硅粉干燥炉，从所述硅粉干燥炉输出的余气返回到上述步骤(1)中，作为原料氢气的一部分，所述原料氢气还包括从用户自备的氢气源中补充的氢气。
4.实施如权利要求1所述的氢气纯化回收工艺方法的系统，包括除尘过滤器、入口可与所述除尘过滤器的输出口相连通的第一缓冲罐、入口可与所述第一缓冲罐的出口相连通的氢气压缩机、入口可与所述氢气压缩机的出口相连通的第二缓冲罐，其特征在于：该系统还包括具有低温介质进出口和高温介质进出口并且低温介质进口可与所述第二缓冲罐的出口相连通的换热器、入口可与所述换热器的低温介质出口相连通并且出口可与所述换热器的高温介质进口相连通的除氧塔、入口可与所述换热器的高温介质出口相连通的冷却器、入口与所述冷却器的出口相连通的汽水分离器、入口可与所述汽水分离器的出口相连通的干燥器、入口可与所述干燥器的出口相连通的过滤除尘器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述干燥器有两组，两组所述干燥器的进口均通过阀门与所述汽水分离器的出口相连接，所述两组干燥器的出口均通过阀门与所述过滤除尘器的进口相连接，所述过滤除尘器的出口连接有多个出口管路，所述两组干燥器的出口均通过阀门与同一个所述出口管路相连接，所述系统还包括出口可与所述除尘过滤器的进口相连通的再生气冷却器，所述两组干燥器的进口均通过阀门与所述再生气冷却器的进口相连接。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述系统还包括进口可与所述过滤除尘器的出口相连通并且出口可与所述除尘过滤器的进口相连通的硅粉干燥炉、可与所述除尘过滤器的进口相连通的用户自备的氢气源。
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