CN111675194A - 一种稳定制氢气体质量的纯化装置及其纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种稳定制氢气体质量的纯化装置及其纯化方法，涉及水电解制氢技术领域；本发明包括脱氧塔、初始冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔、第一冷却器和第二冷却器，所述脱氧塔连接外部氢气入口，所述装置还包括四通阀、三通阀、第一阀、第二阀、第三阀和第四阀；本发明在传统原料气再生方式纯化工艺的基础上，增加了预工作阶段；本发明增加4个阀门和连接管道在两个干燥塔之间，通过改变气流走向，实现再生塔的预工作；完善了原料气再生式氢气纯化系统工艺流程,实际运用效果十分明显；有效地防止在两塔工作/再生状态切换时，氢气含水量（露点）大幅度波动，保证了气体质量的稳定。
Description
技术领域
本发明一种稳定制氢气体质量的纯化装置及其纯化方法，涉及水电解制氢技术领域。
背景技术
电解水制氢所制取出来的氢气含有少量的氧气和水，进入纯化器的氢气称为原料气。纯化的目的就是通过触媒剂除去原料气中的氧，通过干燥剂吸附除去水，纯化后的氢气称为产品气。
当塔内的干燥剂吸附水分接近饱和时，就要进行加热再生，除去干燥剂中吸附的水分。再生过程分为加热、吹冷、自冷三个阶段。传统的原料气再生两塔式氢气纯化工艺流程最大的缺点是工作塔和再生塔切换时露点波动很大。其原因在于：再生时，加热的原料气流经干燥剂，将其中的水分气化并带出，加热阶段完成后，再用原料气将干燥剂吹冷至规定温度，最后进入自然冷却阶段，此时的气流方向与工作时相反。已再生完成的干燥塔切换到工作状态时，再生气进口成为产品气的出口，这个位置的干燥剂在原料气对其进行吹冷过程中吸附了水分，切换到工作状态时，这些水分被带入产品气中；另外，管道中的原料气没有经过干燥剂吸附，跟随切换直接进入产品气中。这两个因素造成这个时段产品气含水量（露点）升高。
发明内容
本发明要解决的是现有的氢气纯化过程的不足，本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：
一种稳定制氢气体质量的纯化装置，包括脱氧塔、初始冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔、第一冷却器和第二冷却器，所述脱氧塔连接外部氢气入口，所述装置还包括四通阀、三通阀、第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，所述脱氧塔和初始冷却器依次连接至所述三通阀的F端口，所述三通阀的E端连接所述第一阀和第二阀一端以及所述四通阀的C端，所述三通阀的G端连接所述第三阀和第四阀的一端，所述第三阀另一端连接连接第一阀的另一端和第一冷却器，第四阀的另一端连接第2阀的另一端和第二冷却器，所述第一冷却器连接所述第一干燥塔的输入端，所述第一干燥塔的输出端连接四通阀的B端口，所述第二冷却器连接所述第二干燥塔的输入端，所述第二干燥塔的输出端连接四通阀的D端口，所述四通阀的A端连接外部氢气的出口。
上述方案的进一步改进在于：所述四通阀包括A、B、C、D四端，所述三通阀包括E、F、G三端。
一种稳定制氢气体质量的纯化方法，包括以下步骤：
步骤一：第一干燥塔工作，第二干燥塔再生进入预工作阶段，将氢气经脱氧塔和初始冷却器处理后，经由三通阀和第四阀进入第二冷却器二次处理，最后进入第二干燥塔进行预工作；
步骤二：第二干燥塔进行预工作完成后，将氢气经四通阀和第一阀进入第一冷却器，最后进入第一干燥塔进行纯化工作；
步骤三：第一干燥塔工作吸附水分接近饱和后，第一干燥塔工作再生进入预工作阶段，切换第二干燥塔工作，将氢气经脱氧塔和初始冷却器处理后，经由三通阀和第三阀进入第一冷却器二次处理，最后进入第一干燥塔进行预工作；
步骤四：完成纯化的氢气进入四通阀连接的外部氢气的出口；
步骤五：第一干燥塔进行预工作完成后，将氢气经四通阀和第二阀进入第二冷却器，最后进入第二干燥塔进行纯化工作
步骤六：完成纯化的氢气进入四通阀连接的外部氢气的出口。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：在传统原料气再生方式纯化工艺的基础上，增加了预工作阶段；本发明增加4个阀门和连接管道在两个干燥塔之间，通过改变气流走向，实现再生塔的预工作；完善了原料气再生式氢气纯化系统工艺流程,实际运用效果十分明显；有效地防止在两塔工作/再生状态切换时，氢气含水量（露点）大幅度波动，保证了气体质量的稳定。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图中示例：脱氧塔1、初始冷却器2、第一干燥塔3、第二干燥塔4、第一冷却器5、第二冷却器6、四通阀7、三通阀8、第一阀9、第二阀10、第三阀11、第四阀12。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种稳定制氢气体质量的纯化装置，包括脱氧塔1、初始冷却塔2、第一干燥塔3、第二干燥塔4、第一冷却器5和第二冷却器6，脱氧塔1连接外部氢气入口，装置还包括四通阀7、三通阀8、第一阀9、第二阀10、第三阀11和第四阀12，脱氧塔1和初始冷却塔2依次连接至三通阀8的F端口，三通阀8的E端连接第一阀9和第二阀10一端以及四通阀7的C端，三通阀8的G端连接第三阀11和第四阀12的一端，第三阀11另一端连接连接第一阀9的另一端和第一冷却器5，第四阀12的另一端连接第2阀的另一端和第二冷却器6，第一冷却器5连接第一干燥塔3的输入端，第一干燥塔3的输出端连接四通阀7的B端口，第二冷却器6连接第二干燥塔4的输入端，第二干燥塔4的输出端连接四通阀7的D端口，四通阀7的A端连接外部氢气的出口。
四通阀7包括A、B、C、D四端，三通阀8包括E、F、G三端。
通过稳定制氢气体质量的纯化装置实现的一种稳定制氢气体质量的纯化方法，包括以下步骤：
步骤一：第一干燥塔3工作，第二干燥塔4再生进入预工作阶段，将氢气经脱氧塔1和初始冷却塔2处理后，经由三通阀8和第四阀12进入第二冷却器6二次处理，最后进入第二干燥塔4进行预工作；
步骤二：第二干燥塔4进行预工作完成后，将氢气经四通阀7和第一阀9进入第一冷却器5，最后进入第一干燥塔3进行纯化工作；
步骤三：第一干燥塔3工作吸附水分接近饱和后，第一干燥塔3工作再生进入预工作阶段，切换第二干燥塔4工作，将氢气经脱氧塔1和初始冷却塔2处理后，经由三通阀8和第三阀11进入第一冷却器5二次处理，最后进入第一干燥塔3进行预工作；
步骤四：完成纯化的氢气进入四通阀7连接的外部氢气的出口；
步骤五：第一干燥塔3进行预工作完成后，将氢气经四通阀7和第二阀10进入第二冷却器6，最后进入第二干燥塔4进行纯化工作
步骤六：完成纯化的氢气进入四通阀7连接的外部氢气的出口。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种稳定制氢气体质量的纯化装置，包括脱氧塔、初始冷却器、第一干燥塔、第二干燥塔、第一冷却器和第二冷却器，所述脱氧塔连接外部氢气入口，其特征在于：所述装置还包括四通阀、三通阀、第一阀、第二阀、第三阀和第四阀，所述脱氧塔和初始冷却器依次连接至所述三通阀的F端口，所述三通阀的E端连接所述第一阀和第二阀一端以及所述四通阀的C端，所述三通阀的G端连接所述第三阀和第四阀的一端，所述第三阀另一端连接连接第一阀的另一端和第一冷却器，第四阀的另一端连接第2阀的另一端和第二冷却器，所述第一冷却器连接所述第一干燥塔的输入端，所述第一干燥塔的输出端连接四通阀的B端口，所述第二冷却器连接所述第二干燥塔的输入端，所述第二干燥塔的输出端连接四通阀的D端口，所述四通阀的A端连接外部氢气的出口。
2.根据权利要求1所述的稳定制氢气体质量的纯化装置，其特征在于：所述四通阀包括A、B、C、D四端，所述三通阀包括E、F、G三端。
3.一种稳定制氢气体质量的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：第一干燥塔工作，第二干燥塔再生进入预工作阶段，将氢气经脱氧塔和初始冷却器处理后，经由三通阀和第四阀进入第二冷却器二次处理，最后进入第二干燥塔进行预工作；
步骤二：第二干燥塔进行预工作完成后，将氢气经四通阀和第一阀进入第一冷却器，最后进入第一干燥塔进行纯化工作；
步骤三：第一干燥塔工作吸附水分接近饱和后，第一干燥塔工作再生进入预工作阶段，切换第二干燥塔工作，将氢气经脱氧塔和初始冷却器处理后，经由三通阀和第三阀进入第一冷却器二次处理，最后进入第一干燥塔进行预工作；
步骤四：完成纯化的氢气进入四通阀连接的外部氢气的出口；
步骤五：第一干燥塔进行预工作完成后，将氢气经四通阀和第二阀进入第二冷却器，最后进入第二干燥塔进行纯化工作
步骤六：完成纯化的氢气进入四通阀连接的外部氢气的出口。
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