CN112830452A - 一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，属于制氢领域，一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，包括上端开设有出气口的净化箱，净化箱的一侧连通有进气管，净化箱的底部填充有氢氧化钠吸收液，且进气管的出气端位于氢氧化钠吸收液的底部，本方案先用饱和的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，而且在吸收的过程中可通过悬浮球的拉扯向溶液中添加氢氧化钠，以保持氢氧化钠的有效浓度，有效提高二氧化碳的去除率，拦截网上的选择吸附性树脂从内部吸收氯化亚铜的盐酸溶液，穿过拦截网的一氧化碳被选择吸附性树脂吸收，从而达到净化的目的，有效提高一氧化碳的去除率，还利用吸水树脂除去掺杂的水汽，进一步气体提高净化效果。
Description
技术领域
本发明涉及制氢领域，更具体地说，涉及一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备。
背景技术
制氢，制取氢气的工艺过程。氢能是一种二次能源，从长远看，以水制氢是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成水，不造成环境污染。常用的制氢方法有：各种矿物燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢、其他合氢物质制氢、各种化工过程副产氢气的回收等。各种矿物燃料制氢是最主要的制氢方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。
随着能源消耗地加剧，寻找新的能源已经成为当前的一个重要任务。氢作为现今最具有发展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛。利用天然气制取氢气，可以在一定程度上缓解我国能源危机，进一步促进我国能源利用结构的转变。天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽转化为—氧化碳和氢气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程，这一工艺技术的基础是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，控制反应温度，转化气中的一氧化碳和水反应，生成氢气和二氧化碳。
从变换塔出来的气体除了需要的氢气外，还有二氧化碳以及少量未反应完全的一氧化碳，因此需要净化，目前除去二氧化碳的方法将气体压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，但二氧化碳在水中的溶解率低，净化不够彻底，而且用溶液吸收一氧化碳后，溶液的浓度会慢慢降低，吸收效果逐渐变差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，本方案先用饱和的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，而且在吸收的过程中可通过悬浮球的拉扯向溶液中添加氢氧化钠，以保证氢氧化钠的浓度不降低，有效提高二氧化碳的去除率，利用拦截网吸收一氧化碳，拦截网上的选择吸附性树脂从内部吸收氯化亚铜的盐酸溶液，穿过拦截网的一氧化碳被选择吸附性树脂吸收，从而达到净化的目的，有效提高一氧化碳的去除率，另外还利用吸水树脂除去掺杂的水汽，进一步气体提高净化效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，包括上端开设有出气口的净化箱，所述净化箱的一侧连通有进气管，所述净化箱的底部填充有氢氧化钠吸收液，且进气管的出气端位于氢氧化钠吸收液的底部，所述净化箱的上端内壁固定连接有分隔板，且分隔板中镶嵌有多个净化球，所述净化球的内部开设有空腔，且空腔的内壁固定连接有拦截网，所述净化球的上半部开设有出气通道，且出气通道与空腔之间连通有出气孔，所述出气通道的最上端开设有开口，所述净化球下半部开设有多个与空腔连通的进气孔，所述净化箱位于分隔板上方的内壁固定连接有空心板，所述空心板的内部填充有多个除湿球，且空心板的上下两侧侧壁均开设有多个透气孔。
进一步的，所述拦截网包括网状的通液管，所述通液管内填充有一氧化碳吸收液，所述通液管的外表面包裹有选择吸附性树脂，选择吸附性树脂的吸附性能比较好，能有效提高净化效果，且选择吸附性树脂向通液管的内部连接有吸收延伸体，选择吸附性树脂吸收通液管内部的氯化亚铜的盐酸溶液至外部，从而吸收一氧化碳。
进一步的，所述分隔板的内壁开设有通液管，所述拦截网的两侧均连通有与通液管的连通的连通管，且连通管贯穿至通液管中，所述净化箱的两侧侧壁均固定连接有与通液管连通的储液箱，且储液箱中盛放有一氧化碳吸收液，吸收液使用一段时间后浓度变低，吸收效果变差，而通过储液箱向通液管中不断补充新的吸收液，可有效提高吸收效果。
进一步的，所述净化箱远离进气管的侧壁固定连接有储料箱，且储料箱中盛放有氢氧化钠粉末，所述储料箱的下端开设有与净化箱连通的落料通道，且落料通道的内壁固定连接有弹性密封板，所述净化箱中的氢氧化钠吸收液中悬浮有悬浮球，且悬浮球通过连接绳与弹性密封板的下端侧壁固定连接，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠沉淀和水，从而吸收二氧化碳，而随着反应的进行吸收液的浓度会逐渐降低，吸收效果变差，通过储料箱向吸收液中补充氢氧化钠以确保高效的吸收效果。
进一步的，所述弹性密封板采用硅胶材料制成，所述弹性密封板的侧壁开设有多个倒置三角形的落料孔，在自然状态下弹性密封板为平直状态，此时落料孔为关闭状态，而当弹性密封板受到悬浮球的详细拉扯时，弹性密封板为弯曲状态，此时落料孔为打开状态，使得氢氧化钠粉末落入到吸收液中。
进一步的，所述净化箱中的氢氧化钠为饱和溶液，所述悬浮球的密度与氢氧化钠饱和溶液的密度相等，吸收液饱和状态时悬浮球悬浮在液面，随着反应的进行吸收液密度降低使得悬浮球下沉，悬浮球向下拉扯弹性密封板让氢氧化钠粉末落入到吸收液中。
进一步的，所述除湿球包括网状的龙骨和吸水树脂，所述龙骨和吸水树脂相互渗透连接，是为了防止吸水树脂吸收溶液后体积膨胀而堵住透气孔。
进一步的，所述龙骨采用聚氨酯材料制成，聚氨酯的机械性能稳定，能阻止吸水树脂体积膨胀，所述吸水树脂采用吸水性树脂材料制成，树脂的吸收性能好，能有效提高吸收效果。
进一步的，所述一氧化碳吸收液为氯化亚铜的盐酸溶液，是为了更好的吸收一氧化碳。
进一步的，所述净化箱的底部还设置有驱动装置，是为了让氢氧化钠充分吸收二氧化碳，也是为了新添加进来的氢氧化钠快速溶解。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案先用饱和的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，而且在吸收的过程中可通过悬浮球的拉扯向溶液中添加氢氧化钠，以保证氢氧化钠的浓度不降低，有效提高二氧化碳的去除率，利用拦截网吸收一氧化碳，拦截网上的选择吸附性树脂从内部吸收氯化亚铜的盐酸溶液，穿过拦截网的一氧化碳被选择吸附性树脂吸收，从而达到净化的目的，有效提高一氧化碳的去除率，另外还利用吸水树脂除去掺杂的水汽，进一步气体提高净化效果。
(2)拦截网包括网状的通液管，通液管内填充有一氧化碳吸收液，通液管的外表面包裹有选择吸附性树脂，选择吸附性树脂的吸附性能比较好，能有效提高净化效果，且选择吸附性树脂向通液管的内部连接有吸收延伸体，选择吸附性树脂吸收通液管内部的氯化亚铜的盐酸溶液至外部，从而吸收一氧化碳。
(3)分隔板的内壁开设有通液管，拦截网的两侧均连通有与通液管的连通的连通管，且连通管贯穿至通液管中，净化箱的两侧侧壁均固定连接有与通液管连通的储液箱，且储液箱中盛放有一氧化碳吸收液，吸收液使用一段时间后浓度变低，吸收效果变差，而通过储液箱向通液管中不断补充新的吸收液，可有效提高吸收效果。
(4)净化箱远离进气管的侧壁固定连接有储料箱，且储料箱中盛放有氢氧化钠粉末，储料箱的下端开设有与净化箱连通的落料通道，且落料通道的内壁固定连接有弹性密封板，净化箱中的氢氧化钠吸收液中悬浮有悬浮球，且悬浮球通过连接绳与弹性密封板的下端侧壁固定连接，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠沉淀和水，从而吸收二氧化碳，而随着反应的进行吸收液的浓度会逐渐降低，吸收效果变差，通过储料箱向吸收液中补充氢氧化钠以确保高效的吸收效果。
(5)弹性密封板采用硅胶材料制成，弹性密封板的侧壁开设有多个倒置三角形的落料孔，在自然状态下弹性密封板为平直状态，此时落料孔为关闭状态，而当弹性密封板受到悬浮球的详细拉扯时，弹性密封板为弯曲状态，此时落料孔为打开状态，使得氢氧化钠粉末落入到吸收液中。
(6)净化箱中的氢氧化钠为饱和溶液，悬浮球的密度与氢氧化钠饱和溶液的密度相等，吸收液饱和状态时悬浮球悬浮在液面，随着反应的进行吸收液密度降低使得悬浮球下沉，悬浮球向下拉扯弹性密封板让氢氧化钠粉末落入到吸收液中。
(7)除湿球包括网状的龙骨和吸水树脂，龙骨和吸水树脂相互渗透连接，是为了防止吸水树脂吸收溶液后体积膨胀而堵住透气孔。
(8)龙骨采用聚氨酯材料制成，聚氨酯的机械性能稳定，能阻止吸水树脂体积膨胀，吸水树脂采用吸水性树脂材料制成，树脂的吸收性能好，能有效提高吸收效果。
(9)一氧化碳吸收液为氯化亚铜的盐酸溶液，是为了更好的吸收一氧化碳。
(10)净化箱的底部还设置有驱动装置，是为了让氢氧化钠充分吸收二氧化碳，也是为了新添加进来的氢氧化钠快速溶解。
附图说明
图1为本发明的第一种工作状态结构示意图；
图2为本发明的第二种工作状态结构示意图；
图3为本发明的净化球剖面结构示意图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明的除湿球组成结构示意图；
图6为本发明的弹性密封板变形前结构示意图；
图7为本发明的弹性密封板变形后结构示意图。
图中附图标记说明：
1净化箱、2进气管、3分隔板、4净化球、5拦截网、501通液管、502选择吸附性树脂、6出气通道、7出气孔、8进气孔、9连通管、10储液箱、11空心板、12除湿球、1201龙骨、1202吸水树脂、13透气孔、14储料箱、15弹性密封板、16落料孔、17悬浮球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-7，一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，请参阅图1-2，包括上端开设有出气口的净化箱1，净化箱1的底部还设置有驱动装置，是为了让氢氧化钠充分吸收二氧化碳，也是为了新添加进来的氢氧化钠快速溶解，净化箱1的一侧连通有进气管2，净化箱1的底部填充有氢氧化钠吸收液，且进气管2的出气端位于氢氧化钠吸收液的底部，净化箱1的上端内壁固定连接有分隔板3，且分隔板3中镶嵌有多个净化球4；
请参阅图3-4，净化球4的内部开设有空腔，且空腔的内壁固定连接有拦截网5，拦截网5包括网状的通液管501，通液管501内填充有一氧化碳吸收液，一氧化碳吸收液为氯化亚铜的盐酸溶液，是为了更好的吸收一氧化碳，通液管501的外表面包裹有选择吸附性树脂502，选择吸附性树脂502的吸附性能比较好，能有效提高净化效果，且选择吸附性树脂502向通液管501的内部连接有吸收延伸体，选择吸附性树脂502吸收通液管501内部的氯化亚铜的盐酸溶液至外部，从而吸收一氧化碳，分隔板3的内壁开设有通液管，拦截网5的两侧均连通有与通液管501的连通的连通管9，且连通管9贯穿至通液管中，净化箱1的两侧侧壁均固定连接有与通液管连通的储液箱10，且储液箱10中盛放有一氧化碳吸收液，吸收液使用一段时间后浓度变低，吸收效果变差，而通过储液箱10向通液管501中不断补充新的吸收液，可有效提高吸收效果；
请参阅图1-2和图5，净化球4的上半部开设有出气通道6，且出气通道6与空腔之间连通有出气孔7，出气通道6的最上端开设有开口，净化球4下半部开设有多个与空腔连通的进气孔8，净化箱1位于分隔板3上方的内壁固定连接有空心板11，空心板11的内部填充有多个除湿球12，且空心板11的上下两侧侧壁均开设有多个透气孔13，除湿球12包括网状的龙骨1201和吸水树脂1202，龙骨1201和吸水树脂1202相互渗透连接，是为了防止吸水树脂1202吸收溶液后体积膨胀而堵住透气孔13，龙骨1201采用聚氨酯材料制成，聚氨酯的机械性能稳定，能阻止吸水树脂1202体积膨胀，吸水树脂1202采用吸水性树脂材料制成，树脂的吸收性能好，能有效提高吸收效果；
请参阅图6-7，净化箱1远离进气管2的侧壁固定连接有储料箱14，且储料箱14中盛放有氢氧化钠粉末，储料箱14的下端开设有与净化箱1连通的落料通道，且落料通道的内壁固定连接有弹性密封板15，弹性密封板15采用硅胶材料制成，弹性密封板15的侧壁开设有多个倒置三角形的落料孔16，在自然状态下弹性密封板15为平直状态，此时落料孔16为关闭状态，而当弹性密封板15受到悬浮球17的详细拉扯时，弹性密封板15为弯曲状态，此时落料孔16为打开状态，使得氢氧化钠粉末落入到吸收液中，净化箱1中的氢氧化钠吸收液中悬浮有悬浮球17，净化箱1中的氢氧化钠为饱和溶液，悬浮球17的密度与氢氧化钠饱和溶液的密度相等，吸收液饱和状态时悬浮球17悬浮在液面，随着反应的进行吸收液密度降低使得悬浮球17下沉，悬浮球17向下拉扯弹性密封板15让氢氧化钠粉末落入到吸收液中，且悬浮球17通过连接绳与弹性密封板15的下端侧壁固定连接，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠沉淀和水，从而吸收二氧化碳，而随着反应的进行吸收液的浓度会逐渐降低，吸收效果变差，通过储料箱14向吸收液中补充氢氧化钠以确保高效的吸收效果。
本设备的工作原理为：从变换塔中出来的产物气体由进气管2通入到净化箱1中氢氧化钠饱和溶液中，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠沉淀和水，从而吸收二氧化碳，随着反应的进行吸收液密度降低使得悬浮球17下沉，悬浮球17向下拉扯弹性密封板15让氢氧化钠粉末落入到吸收液中，去除二氧化碳后的气体由氢氧化钠溶液中出来上升到净化球4中，选择吸附性树脂502吸收通液管501内部的氯化亚铜的盐酸溶液至外部，一氧化碳经过时被选择吸附性树脂502吸收，从而达到去除的目的，净化后的气体继续上升经过最后的干燥后得到纯净的氢气。
本方案先用饱和的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，而且在吸收的过程中可通过悬浮球的拉扯向溶液中添加氢氧化钠，以保证氢氧化钠的浓度不降低，有效提高二氧化碳的去除率，利用拦截网吸收一氧化碳，拦截网上的选择吸附性树脂从内部吸收氯化亚铜的盐酸溶液，穿过拦截网的一氧化碳被选择吸附性树脂吸收，从而达到净化的目的，有效提高一氧化碳的去除率，另外还利用吸水树脂除去掺杂的水汽，进一步气体提高净化效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，包括上端开设有出气口的净化箱(1)，所述净化箱(1)的一侧连通有进气管(2)，其特征在于：所述净化箱(1)的底部填充有氢氧化钠吸收液，且进气管(2)的出气端位于氢氧化钠吸收液的底部，所述净化箱(1)的上端内壁固定连接有分隔板(3)，且分隔板(3)中镶嵌有多个净化球(4)，所述净化球(4)的内部开设有空腔，且空腔的内壁固定连接有拦截网(5)，所述净化球(4)的上半部开设有出气通道(6)，且出气通道(6)与空腔之间连通有出气孔(7)，所述出气通道(6)的最上端开设有开口，所述净化球(4)下半部开设有多个与空腔连通的进气孔(8)，所述净化箱(1)位于分隔板(3)上方的内壁固定连接有空心板(11)，所述空心板(11)的内部填充有多个除湿球(12)，且空心板(11)的上下两侧侧壁均开设有多个透气孔(13)。
2.根据权利要求1所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述拦截网(5)包括网状的通液管(501)，所述通液管(501)内填充有一氧化碳吸收液，所述通液管(501)的外表面包裹有选择吸附性树脂(502)，且选择吸附性树脂(502)向通液管(501)的内部连接有吸收延伸体。
3.根据权利要求2所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述分隔板(3)的内壁开设有通液管，所述拦截网(5)的两侧均连通有与通液管(501)的连通的连通管(9)，且连通管(9)贯穿至通液管中，所述净化箱(1)的两侧侧壁均固定连接有与通液管连通的储液箱(10)，且储液箱(10)中盛放有一氧化碳吸收液。
4.根据权利要求1所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述净化箱(1)远离进气管(2)的侧壁固定连接有储料箱(14)，且储料箱(14)中盛放有氢氧化钠粉末，所述储料箱(14)的下端开设有与净化箱(1)连通的落料通道，且落料通道的内壁固定连接有弹性密封板(15)，所述净化箱(1)中的氢氧化钠吸收液中悬浮有悬浮球(17)，且悬浮球(17)通过连接绳与弹性密封板(15)的下端侧壁固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述弹性密封板(15)采用硅胶材料制成，所述弹性密封板(15)的侧壁开设有多个倒置三角形的落料孔(16)。
6.根据权利要求4所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述净化箱(1)中的氢氧化钠为饱和溶液，所述悬浮球(17)的密度与氢氧化钠饱和溶液的密度相等。
7.根据权利要求1所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述除湿球(12)包括网状的龙骨(1201)和吸水树脂(1202)，所述龙骨(1201)和吸水树脂(1202)相互渗透连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述龙骨(1201)采用聚氨酯材料制成，所述吸水树脂(1202)采用吸水性树脂材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述一氧化碳吸收液为氯化亚铜的盐酸溶液。
10.根据权利要求1所述的一种基于高温燃料余热利用制氢的气体净化设备，其特征在于：所述净化箱(1)的底部还设置有驱动装置。
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