CN112456440A - 一种氢气纯化系统 - Google Patents

一种氢气纯化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112456440A
CN112456440A CN202011371469.8A CN202011371469A CN112456440A CN 112456440 A CN112456440 A CN 112456440A CN 202011371469 A CN202011371469 A CN 202011371469A CN 112456440 A CN112456440 A CN 112456440A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
reactor
gas
temperature
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011371469.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112456440B (zh
Inventor
陈静
时云卿
李山峰
谭周明
宋建军
赵康
阎玮
丛中卉
景卓
王遥
郭嘉翔
周博文
郭永朝
刘丙胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
Original Assignee
Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Aerospace Testing Technology filed Critical Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
Priority to CN202011371469.8A priority Critical patent/CN112456440B/zh
Publication of CN112456440A publication Critical patent/CN112456440A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112456440B publication Critical patent/CN112456440B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/169—Controlling the feed

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开一种氢气纯化系统，包括氮气源、氢气源、原料气、反应器、温度调节器、温度测量装置、压力测量装置、流量测量装置、氢气收集器、冷凝器、氢气排放管路和换热器；温度测量装置和压力测量装置分别检测反应器中的温度和压力，温度调节器给反应器壁加热；反应器上设置有入口、取样出口和尾气出口；氮气源、氢气源和原料气的各输入管路和气体混合管路上均设置有截止阀，气体混合管路连接反应器入口，流量测量装置设置在反应器入口前端，氢气收集器通过管路与取样出口连接，换热器通过管路与尾气出口连接，换热器后端设置两路出口，分别连接冷凝器和氢气排放管路；本发明能够使含微量有害杂质的氢气脱除微量硫化物，深度纯化氢气。

Description

一种氢气纯化系统
技术领域
本发明属于气体纯化的技术领域，具体涉及一种氢气纯化系统。
背景技术
近年来，随着全球氢能应用技术的飞速发展，氢燃料电池应用呈现产业化发展态势，氢能需求显著加大。无论通过哪种方式制备氢气，生产出来的都是粗氢，不可避免地含有各种不同的杂质，这些杂质有可能对氢气的应用产生极大的影响。例如，氢气中的硫化物、氨合物、卤化物等敏感杂质会对燃料电池系统产生破坏作用，影响其寿命和工作效率，含有过量杂质的氢气与氧气发生化学反应后还会产生大量的大气污染物。对于氢液化设备来说，氢气中的杂质如氧、氮、甲烷等在氢液化之前将变成固态，可能造成管道堵塞，液化生产不能进行下去，氧杂质的固化和聚集还有可能引起氢液化设备的爆炸，大量硫化物也会引起氢液化系统中的催化剂“中毒”，影响液化系统性能。因此，氢气纯化是氢气应用必不可少的一个重要环节。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种氢气纯化系统，能够使含微量有害杂质的氢气在此腔内进行催化反应脱除微量硫化物，深度纯化氢气。
实现本发明的技术方案如下：
一种氢气纯化系统，包括氮气源、氢气源、原料气、控温箱、测控系统、反应器、温度调节器、温度测量装置、压力测量装置、流量测量装置、氢气收集器、冷凝器、氢气排放管路和换热器；
所述温度测量装置和压力测量装置分别检测反应器中的温度和压力，温度调节器用于给反应器壁加热，控温箱内设置换热装置，可对待纯化气体进行加热或冷却，避免气体温度不够导致催化反应效率低下，或者气体温度过高损伤杂质吸附剂；
所述测控系统用于监控反应器中的温度和压力，控制远程控制阀门、温度调节器和控温箱内换热装置；
所述反应器上设置有入口、取样出口和尾气出口；氮气源、氢气源和原料气的各输入管路和气体混合管路上设置有手动截止阀和远程控制阀门，气体混合管路连接反应器入口，流量测量装置设置在反应器入口的前端，氢气收集器通过管路与取样出口连接，换热器通过管路与尾气出口连接，换热器后端设置两路出口，一路连接冷凝器，一路连接氢气排放管路。
进一步地，所述反应器采用单壁结构，由0Cr17Ni12Mo2不锈钢制得。
进一步地，所述反应器为两段式结构，中间通过法兰连接，中间连接处安装膜材料，使原料气先通过膜材料进行过滤，再进入杂质吸附剂进行深度纯化。
进一步地，所述反应器的入口、取样出口和尾气出口均设置过滤网，避免吸附剂微粒进入气体管路。
进一步地，氮气源的输入管路上设置有流量测量装置，氢气源和原料气的混合管路上设置有流量测量装置。
有益效果：
本发明能够使含微量有害杂质的氢气在此腔内进行催化反应脱除微量硫化物，深度纯化氢气。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种氢气纯化系统，如图1所示，包括氮气源、氢气源、原料气、控温箱、控制系统、反应器、温度调节器、温度测量装置、压力测量装置、流量测量装置、氢气收集器、冷凝器、氢气排放管路和换热器；
所述温度测量装置和压力测量装置分别检测反应器中的温度和压力，温度调节器用于给反应器壁加热，控温箱内设置换热装置，可对原料气进行加热或冷却，避免气体温度不够导致催化反应效率低下，或者气体温度过高损伤杂质吸附剂；
所述控温测控系统用于监控反应器中的温度和压力，控制远程控制阀门和控温箱内换热装置；
所述反应器采用单壁结构，由0Cr17Ni12Mo2不锈钢制得，反应器内部从上至下依次填充分子筛和杂质吸附剂，反应器等分为两段，中间通过法兰连接，打开法兰，可插入膜材料对杂质进行粗脱，使原料气先通过膜材料进行过滤，再进入杂质吸附剂进行深度纯化。含微量有害杂质的氢气依次通过分子筛、膜材料和杂质吸附剂，对微量硫化物进行深度脱除，剩余气体作为反应尾气排出反应器，通过取样口进行取样分析，品质合格后反应尾气作为产品气进入氢气收集器进行储存。管路中气体和反应器中吸附剂的温度、压力分别通过温度和压力测量系统进行测量，气体流量通过流量测量系统进行测量。
所述反应器上设置有入口、取样出口和尾气出口；反应器的入口、取样出口和尾气出口均设置过滤网，避免吸附剂微粒进入气体管路。
氮气源、氢气源和原料气的各输入管路和气体混合管路上设置有手动截止阀和远程控制阀门，气体混合管路连接反应器入口，流量测量装置设置在反应器入口的前端，氮气源的输入管路上设置有流量测量装置，氢气源和原料气的混合管路上设置有流量测量装置。氢气收集器通过管路与取样出口连接，换热器通过管路与尾气出口连接，换热器后端设置两路出口，一路连接冷凝器，一路连接氢气排放管路。
所述温度调节器可实现对反应器的独立加热和控温，控温箱可实现对原料气加热或冷却。冷凝器用于对吸附剂在还原活化过程中的高温尾气进行气液分离，辅助判断还原活化程度。
使用前，分别通入氮气和氢气对系统进行吹除与置换，确保安全；使用过程中，预先通过温度调节器对反应器壁进行加热至指定温度，同时通入一定比例的氮氢混合气体对杂质吸附剂进行还原活化，高温尾气依次通过换热器、截止阀进入冷凝器，变为液态水排出，通过冷凝器变为液态水，根据出水情况辅助判断吸附剂的还原程度。待吸附剂完全活化，通过流量控制，将一定流量的待纯化氢气(原料气)通入所述氢气深度纯化反应器，待纯化氢气依次通过分子筛和杂质吸附剂在此反应器中发生反应，剩余气体作为反应尾气排出反应器，该尾气通过排放系统直接排放或通入氢气收集器进行储存。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氢气纯化系统，其特征在于，包括氮气源、氢气源、原料气、控温箱、测控系统、反应器、温度调节器、温度测量装置、压力测量装置、流量测量装置、氢气收集器、冷凝器、氢气排放管路和换热器；
所述温度测量装置和压力测量装置分别检测反应器中的温度和压力，温度调节器用于给反应器壁加热，控温箱内设置换热装置，可对待纯化气体进行加热或冷却，避免气体温度不够导致催化反应效率低下，或者气体温度过高损伤杂质吸附剂；
所述测控系统用于监控反应器中的温度和压力，控制远程控制阀门、温度调节器和控温箱内换热装置；
所述反应器上设置有入口、取样出口和尾气出口；氮气源、氢气源和原料气的各输入管路和气体混合管路上设置有手动截止阀和远程控制阀门，气体混合管路连接反应器入口，流量测量装置设置在反应器入口的前端，氢气收集器通过管路与取样出口连接，换热器通过管路与尾气出口连接，换热器后端设置两路出口，一路连接冷凝器，一路连接氢气排放管路。
2.如权利要求1所述的一种氢气纯化系统，其特征在于，所述反应器采用单壁结构，由0Cr17Ni12Mo2不锈钢制得。
3.如权利要求1所述的一种氢气纯化系统，其特征在于，所述反应器为两段式结构，中间通过法兰连接，中间连接处安装膜材料，使原料气先通过膜材料进行过滤，再进入杂质吸附剂进行深度纯化。
4.如权利要求1所述的一种氢气纯化系统，其特征在于，所述反应器的入口、取样出口和尾气出口均设置过滤网，避免吸附剂微粒进入气体管路。
5.如权利要求1所述的一种氢气纯化系统，其特征在于，氮气源的输入管路上设置有流量测量装置，氢气源和原料气的混合管路上设置有流量测量装置。
CN202011371469.8A 2020-11-30 2020-11-30 一种氢气纯化系统 Active CN112456440B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011371469.8A CN112456440B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种氢气纯化系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011371469.8A CN112456440B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种氢气纯化系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112456440A true CN112456440A (zh) 2021-03-09
CN112456440B CN112456440B (zh) 2022-01-07

Family

ID=74806269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011371469.8A Active CN112456440B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 一种氢气纯化系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112456440B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113531382A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 广东电网有限责任公司广州供电局 一种氢气纯化和储存的一体化装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1736437A2 (en) * 2005-06-24 2006-12-27 Air Products and Chemicals, Inc. Process for autothermal generation of hydrogen
CN202785638U (zh) * 2012-09-06 2013-03-13 浙江海天气体有限公司 将普通氢气提纯至高纯度氢气的设备
CN203610022U (zh) * 2013-11-21 2014-05-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器
CN104591088A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 扬光绿能股份有限公司 燃料处理装置及其氢气纯化装置
CN104961097A (zh) * 2015-07-16 2015-10-07 浙江海天气体有限公司 Dcs自动控制氢气纯化系统
CN210065159U (zh) * 2019-04-25 2020-02-14 崔晓娟 一种氢气纯化装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1736437A2 (en) * 2005-06-24 2006-12-27 Air Products and Chemicals, Inc. Process for autothermal generation of hydrogen
CN202785638U (zh) * 2012-09-06 2013-03-13 浙江海天气体有限公司 将普通氢气提纯至高纯度氢气的设备
CN104591088A (zh) * 2013-10-30 2015-05-06 扬光绿能股份有限公司 燃料处理装置及其氢气纯化装置
CN203610022U (zh) * 2013-11-21 2014-05-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种金属钯或钯合金复合膜氢气纯化器
CN104961097A (zh) * 2015-07-16 2015-10-07 浙江海天气体有限公司 Dcs自动控制氢气纯化系统
CN210065159U (zh) * 2019-04-25 2020-02-14 崔晓娟 一种氢气纯化装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113531382A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 广东电网有限责任公司广州供电局 一种氢气纯化和储存的一体化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112456440B (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7033822B2 (en) Self-contained and streamlined methane and/or high purity hydrogen generation system
US11801474B2 (en) Method of transporting hydrogen
CN112456440B (zh) 一种氢气纯化系统
CN110921625B (zh) 合成氨弛放气中氢气和氦气的分离回收装置
CN112374459B (zh) 提高炼油厂苯乙烯脱氢尾气中氢气回收率的系统及方法
CN106518609A (zh) 一种甲醇合成装置及甲醇合成方法
CN107278340A (zh) 燃料电池系统
KR102262103B1 (ko) 플라즈마 장치를 포함하는 개질 시스템
CN111689469B (zh) 一种采用钯合金膜纯化制取高纯氢工艺
CN115417378B (zh) 从含氢气体中回收和提纯氢气的方法及系统
CN216259894U (zh) 一种氯化氢净化及提纯系统
CN212758034U (zh) 一种高纯氮气净化装置
CN111017956B (zh) 一种回收低温甲醇洗放空气的系统及操作方法
CN103484185A (zh) 一种膜分离与水合物联合气体脱硫、脱酸装置及方法
CN113101813A (zh) 一种用于氢气提纯的膜管测试平台及其测试方法
CN115105930A (zh) 一种多功能中空纤维膜气体分离纯化系统与方法
CN215626782U (zh) 一种渣油加氢装置膜分离回收氢气的系统
CN210057833U (zh) 一种模块化气体分离膜组件的集成结构
CN114538377A (zh) 一种氢气深度脱硫反应器
CN221182250U (zh) 尿素低压吸收与水解解析工艺调节装置
KR102257491B1 (ko) 밸브 시스템
CN204039067U (zh) 处理多晶硅还原尾气的系统
CN112899031B (zh) 降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及装置
CN215782598U (zh) 一种氢气除水装置
CN218494769U (zh) 一种解析气与闪蒸气连通回收系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant