CN113680093A - 一种低温氢气纯化装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学装置技术领域，具体涉及一种低温氢气纯化装置及控制方法，低温氢气纯化装置包括第一转动件与第一安装件转动，且与滑动框滑动，齿条板与滑动框固定，第二安装件与气液分离器固定，第二转动件与第二安装件转动，齿轮与第二转动件固定，且与齿条板啮合，两个第一滑动槽与第二安装件固定连接，两个滑块分别与两个第一滑动槽滑动连接，抵持块与第二转动件固定连接，且转动与两个滑块抵持，滑块与进气箱连通，滑块具有多个输气孔。实现需要提纯的原料气通过移动的滑块由多个方向分散进入到具有低温度的气液分离器进行分离提纯，气体分散均匀，便于快速降温冷凝汽化分离，提高提纯效率。

Description

一种低温氢气纯化装置及控制方法

技术领域

本发明涉及化学装置技术领域，尤其涉及一种低温氢气纯化装置及控制方法。

背景技术

氢气纯化，即利用物理或化学的方法，除去氢气中杂质的方法总称。常规的氢气纯化设备包括膜分离方法、低温分离方法、变压吸附方法和折叠金属氢化物方法等。其中，低温分离方法是基于氢与其它气体沸点差异大的原理，在操作温度下，使除氢以外所有高沸点组分冷凝为液体的分离方法，现有技术的低温分离纯化装置的提纯效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温氢气纯化装置及控制方法，使需要提纯的原料气由多个方向分散进入冷凝汽化装置，便于快速降温冷凝汽化分离，提高提纯效率。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种低温氢气纯化装置，所述低温氢气纯化装置包括两个进气箱、气液分离器、两个移动分散机构、氢气收集器和杂质收集器，两个所述进气箱与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的两侧，两个所述移动分散机构位于所述气液分离器内，且分别位于靠近两个所述进气箱的一侧，所述氢气收集器与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的上方，所述杂质收集器与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的下方；

所述移动分散机构包括第一安装件、第一转动件、滑动框、齿条板、第二安装件、第二转动件、齿轮、第一滑动槽、第二滑动槽、滑块和抵持块，所述第一安装件与所述气液分离器固定连接，所述第一转动件与所述第一安装件转动连接，且与所述滑动框滑动连接，所述齿条板与所述滑动框固定连接，所述第二安装件与所述气液分离器固定连接，所述第二转动件与所述第二安装件转动连接，所述齿轮与所述第二转动件固定连接，且与所述齿条板啮合，两个所述第一滑动槽与所述第二安装件固定连接，并位于所述第二转动件的两侧，所述第二滑动槽与所述第一滑动槽固定连接，且与所述齿条板滑动连接，两个所述滑块分别与两个所述第一滑动槽滑动连接，所述抵持块与所述第二转动件固定连接，且转动与两个所述滑块抵持，所述滑块与所述进气箱连通，所述滑块具有多个输气孔。

提纯的原料气通过移动的所述滑块由多个方向分散进入到具有低温度的所述气液分离器进行分离提纯，气体分散，便于快速降温冷凝汽化分离，提高提纯效率。

其中，所述低温氢气纯化装置还包括第一滤尘网，所述第一滤尘网与所述进气箱滑动连接，并位于所述进气箱内。

所述第一滤尘网用于过滤杂质，提高提纯纯度。

其中，所述低温氢气纯化装置还包括两个推动机构，两个所述推动机构位于所述第一滤尘网的两侧，所述推动机构包括第三安装件、两个滑移板、第一环状件、第三转动件和第二环状件，所述第三安装件与所述进气箱固定连接，两个所述滑移板与所述第一环状件一体成型，且与所述第三安装件滑动连接，并位于所述第一环状件的两侧，所述第三转动件与所述第三安装件转动连接，所述第二环状件与所述第三转动件固定连接，且与所述第一环状件转动连接，并位于所述第一环状件内。

便于更换所述第一滤尘网，提高过滤效果。

其中，所述低温氢气纯化装置还包括引流板，所述引流板位于所述气液分离器内。

便于收集冷凝的杂质。

其中，所述低温氢气纯化装置还包括漏斗，所述漏斗与所述气液分离器和所述杂质收集器连通，并位于所述气液分离器和所述杂质收集器之间。

便于收集冷凝的杂质。

其中，所述漏斗具有多个凹槽，多个所述凹槽分布于所述漏斗的内壁。

便于收集冷凝的杂质。

其中，所述低温氢气纯化装置还包括保温层，所述保温层包裹所述气液分离器。

降低温度散失，提高分离提纯效果。

第二方面，本发明还提供一种应用于如第一方面所述的低温氢气纯化装置的控制方法，包括：

输出输气信号，需要提纯的原料气通过所述进气箱进入所述滑块；

输出转动信号，所述第一转动件转动带动所述滑动框移动，带动与所述滑动框固定的所述齿条板移动，进而使与所述齿条板啮合的所述齿轮转动，带动所述第二转动件转动，从而带动与所述第二转动件固定的所述抵持块转动抵持所述滑块滑移向多个方向输送需要提纯的原料气在具有低温度的所述气液分离器内汽化分离；

输出氢气收集信号，所述氢气收集器收集提纯的氢气存储。

本发明的一种低温氢气纯化装置及控制方法，通过所述进气箱、所述气液分离器、所述氢气收集器和所述杂质收集器连通，所述第一转动件与所述滑动框滑动连接，所述齿条板与所述滑动框固定连接，所述齿轮与所述第二转动件固定连接，且与所述齿条板啮合，两个所述第一滑动槽与所述第二安装件固定连接，所述第二滑动槽与所述第一滑动槽固定连接，且与所述齿条板滑动连接，两个所述滑块分别与两个所述第一滑动槽滑动连接，所述抵持块与所述第二转动件固定连接，且转动与两个所述滑块抵持，所述滑块与所述进气箱连通，所述滑块具有多个输气孔。所述第一转动件转动，带动所述齿条板往复移动，带动与之啮合的所述齿轮转动，进而带动所述第二转动件上的所述抵持块转动抵持所述滑块移动，实现需要提纯的原料气通过移动的所述滑块由多个方向分散进入到具有低温度的所述气液分离器进行分离提纯，气体分散，便于快速降温冷凝汽化分离，提高提纯效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种低温氢气纯化装置的结构示意图。

图2是图1另一方向的结构示意图。

图3是图2的局部放大图A。

图4是本发明提供的第一滤尘网和推动机构的结构示意图。

图5是图4另一方向的结构示意图。

图6是图5的局部放大图B。

图7是本发明提供的移动收集机构的结构示意图。

图8是本发明提供的移动分散机构的结构示意图。

图9是图8另一方向的结构示意图。

图10是图8又一方向的结构示意图。

图中：1-进气箱、2-气液分离器、3-移动分散机构、4-氢气收集器、5-杂质收集器、6-第一滤尘网、7-推动机构、8-引流板、9-移动收集机构、10-漏斗、11-保温层、31-第一安装件、32-第一转动件、33-滑动框、34-齿条板、35-第二安装件、36-第二转动件、37-齿轮、38-第一滑动槽、39-第二滑动槽、40-滑块、41-抵持块、42-第二滤尘网、71-第三安装件、72-滑移板、73-第一环状件、74-第三转动件、75-第二环状件、91-连接板、92-立柱、93-移动块、94-摆动板、95-安装座、96-第一转动板、97-第二转动板、98-T形收集嘴、101-凹槽、401-输气孔、931-收集出口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图10，第一方面，本发明提供一种低温氢气纯化装置，所述低温氢气纯化装置包括两个进气箱1、气液分离器2、两个移动分散机构3、氢气收集器4和杂质收集器5，两个所述进气箱1与所述气液分离器2连通，并位于所述气液分离器2的两侧，两个所述移动分散机构3位于所述气液分离器2内，且分别位于靠近两个所述进气箱1的一侧，所述氢气收集器4与所述气液分离器2连通，并位于所述气液分离器2的上方，所述杂质收集器5与所述气液分离器2连通，并位于所述气液分离器2的下方；

所述移动分散机构3包括第一安装件31、第一转动件32、滑动框33、齿条板34、第二安装件35、第二转动件36、齿轮37、第一滑动槽38、第二滑动槽39、滑块40和抵持块41，所述第一安装件31与所述气液分离器2固定连接，所述第一转动件32与所述第一安装件31转动连接，且与所述滑动框33滑动连接，所述齿条板34与所述滑动框33固定连接，所述第二安装件35与所述气液分离器2固定连接，所述第二转动件36与所述第二安装件35转动连接，所述齿轮37与所述第二转动件36固定连接，且与所述齿条板34啮合，两个所述第一滑动槽38与所述第二安装件35固定连接，并位于所述第二转动件36的两侧，所述第二滑动槽39与所述第一滑动槽38固定连接，且与所述齿条板34滑动连接，两个所述滑块40分别与两个所述第一滑动槽38滑动连接，所述抵持块41与所述第二转动件36固定连接，且转动与两个所述滑块40抵持，所述滑块40与所述进气箱1连通，所述滑块40具有多个输气孔401。

在本实施方式中，所述进气箱1用于存储通入的需要提纯的原料气；所述气液分离器2是现有技术装置，能够使内部温度达到-230℃以下，用于使氢气汽化，使除氢以外所有高沸点组分冷凝为液体，所述气液分离器2具有四个气体入口，四个气体入口与所述进气箱1连通；所述移动分散机构3用于使所述进气箱1进入所述气液分离器2需要提纯的原料气由多个方向分散进入到所述气液分离器2进行分离提纯，气体分散均匀，便于快速降温冷凝汽化，提高提纯效率；所述氢气收集器4用于收集提纯的氢气；所述杂质收集器5用于收集杂质。所述氢气收集器4还包括多个电动机，电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩，用于使与之连接的器件转动。所述第一安装件31用于支撑所述第一转动件32转动；所述第一转动件32与电动机的输出端传动连接，所述第一转动件32包括转轴和连杆，转轴与所述第一安装件31转动，连杆与所述滑动框33滑动；所述第二安装件35用于支撑所述第二转动件36、所述第一滑动槽38和所述第二滑动槽39；所述抵持块41具有V形槽，所述滑块40具有V形凸起，V形槽和V形凸起配合；所述滑块40为中空结构，通过软管与进气入口连通。具体的，输出输气信号，需要提纯的原料气通过所述进气箱1进入所述滑块40；输出转动信号，所述第一转动件32在所述第一安装件31内转动，所述第一转动件32与所述滑动框33滑动，而所述齿条板34与所述滑动框33固定，进而带动所述齿条板34在所述第二滑动槽39内往复移动，由于所述齿轮37与所述齿条板34啮合，进而带动所述齿轮37转动，所述第二转动件36与所述齿轮37固定，从而带动所述第二转动件36在所述第二安装件35内转动，又由于所述抵持块41与所述第二转动件36固定，进而带动所述抵持块41转动，而两个所述滑块40滑动连接于所述第二转动件36两侧的所述第一滑动槽38内，从而带动所述滑块40在所述第一滑动槽38内滑移，即可实现需要提纯的原料气通过所述进气箱1进入所述气液分离器2的进气入口，再通过软管进入所述滑块40内，然后通过多个所述输气孔401由多个方向进入具有低温度的所述气液分离器2进行提纯；输出氢气收集信号，所述氢气收集器4收集提纯的氢气存储，冷凝的杂质流向所述杂质收集器5内存储。现有技术仅是一根进气管通入所述气液分离器2，需要提纯的原料气聚集于一处，分散不均，降温慢，提纯效率低；而本发明气体分散均匀，便于快速降温冷凝汽化，提高提纯效率。

进一步的，所述低温氢气纯化装置还包括第一滤尘网6，所述第一滤尘网6与所述进气箱1滑动连接，并位于所述进气箱1内。所述低温氢气纯化装置还包括两个推动机构7，两个所述推动机构7位于所述第一滤尘网6的两侧，所述推动机构7包括第三安装件71、两个滑移板72、第一环状件73、第三转动件74和第二环状件75，所述第三安装件71与所述进气箱1固定连接，两个所述滑移板72与所述第一环状件73一体成型，且与所述第三安装件71滑动连接，并位于所述第一环状件73的两侧，所述第三转动件74与所述第三安装件71转动连接，所述第二环状件75与所述第三转动件74固定连接，且与所述第一环状件73转动连接，并位于所述第一环状件73内。

在本实施方式中，所述第一滤尘网6设置于所述进气箱1中部，需要提纯的原料气通过所述进气箱1的前部，到中部经过所述第一滤尘网6过滤掉颗粒大杂质，再到所述进气箱1后部进入所述气液分离器2提纯，提高提纯纯度。而两个所述推动机构7的设置便于更换所述第一滤尘网6，提高过滤效果。具体的，所述第三转动件74与电动机的输出端传动连接，所述第三安装件71的两端有两个与所述滑移板72匹配的滑移槽，所述第三转动件74未位于所述第二环状件75的中心线上，所述第三转动件74转动，进而带动与之固定的所述第二环状件75转动，进而使偏心转动的所述第二环状件75转动抵持所述第一环状件73，使所述第一环状件73上下移动，进而带动与之连接的两个所述滑移板72在所述第三安装件71上的滑移槽滑动，靠近所述第一滤尘网6的所述滑移板72抵持所述第一滤尘网6上下移动，便于取下更换所述第一滤尘网6。

进一步的，所述低温氢气纯化装置还包括引流板8，所述引流板8位于所述气液分离器2内。

在本实施方式中，所述引流板8倾斜设置于所述气液分离器2和所述杂质收集器5之间，便于将冷凝的杂质引流至所述杂质收集器5内。

进一步的，所述低温氢气纯化装置还包括漏斗10，所述漏斗10与所述气液分离器2和所述杂质收集器5连通，并位于所述气液分离器2和所述杂质收集器5之间。所述漏斗10具有多个凹槽101，多个所述凹槽101分布于所述漏斗10的内壁。

在本实施方式中，所述漏斗10便于将冷凝的杂质引流至所述杂质收集器5内。所述凹槽101的设置便于集中引流，提高收集效率。

进一步的，所述低温氢气纯化装置还包括保温层11，所述保温层11包裹所述气液分离器2。

在本实施方式中，所述保温层11是由导热系数小的轻质保温材料制成，可持续保持所述气液分离器2的低温度，降低温度散失，提高分离提纯效果。

进一步的，所述移动分散机构3还包括多个第二滤尘网42，每一所述第二滤尘网42位于每一所述输气孔401内。

在本实施方式中，所述第二滤尘网42为比所述第一滤尘网6更为精细的过滤网，设置于所述输气孔401内，进一步提高过滤效果。

进一步的，所述低温氢气纯化装置还包括移动收集机构9，所述移动收集机构9位于所述气液分离器2内，所述移动收集机构9包括连接板91、立柱92、两个移动块93、摆动板94、安装座95、第一转动板96和第二转动板97，所述连接板91固定连接于所述气液分离器2内壁上方，所述立柱92固定连接于所述连接板91上，两个所述移动块93与所述连接板91滑动连接，并位于所述立柱92的两侧，所述摆动板94与所述立柱92转动连接，且与两个所述移动块93转动连接，所述安装座95与所述气液分离器2固定连接，并位于所述连接板91的一侧，所述第一转动板96与所述安装座95转动连接，所述第二转动板97与所述第一转动板96和所述摆动板94转动连接，且与其中一个所述移动块93固定连接，并位于所述第一转动板96和所述摆动板94之间，所述移动块93具有多个收集出口931。

在本实施方式中，所述移动收集机构9用于移动快速收集汽化的氢气。所述连接板91用于支撑所述立柱92、两个所述移动块93、所述摆动板94，所述安装座95用于支撑所述第一转动板96和所述第二转动板97，所述移动块93为中空结构，通过软管与所述氢气收集器4连通，所述第一转动板96与电动机的输出端传动连接，所述第一转动板96转动，进而带动与之连接的所述第二转动板97转动，进而带动与之连接的其中一个所述移动块93在所述连接板91上滑移，所述摆动板94以所述立柱92为中心摆动，进而带动与之连接的另一个所述移动块93在所述连接板91上滑移，从而使分离汽化的氢气通过移动的多个所述收集出口931进入所述移动块93再通过软管进入所述氢气收集器4内进行收集，实现滑移多个方向收集氢气，提高氢气收集效率，从而提高提纯效率，推进生产进度。

进一步的，所述移动收集机构9还包括多个T形收集嘴98，每一所述T形收集嘴98与每一所述收集出口931连通。

在本实施方式中，所述T形收集嘴98横截面积为T形，具有上底边、下底边和斜边，上底边的长度小于下底边的长度，上底边靠近所述收集出口931的一侧，增大了收集范围，提高了气体收集效率，从而提高了氢气提纯效率。

本发明的一种低温氢气纯化装置及控制方法，通过所述进气箱1、所述气液分离器2、所述氢气收集器4和所述杂质收集器5连通，所述第一转动件32与所述滑动框33滑动连接，所述齿条板34与所述滑动框33固定连接，所述齿轮37与所述第二转动件36固定连接，且与所述齿条板34啮合，两个所述第一滑动槽38与所述第二安装件35固定连接，所述第二滑动槽39与所述第一滑动槽38固定连接，且与所述齿条板34滑动连接，两个所述滑块40分别与两个所述第一滑动槽38滑动连接，所述抵持块41与所述第二转动件36固定连接，且转动与两个所述滑块40抵持，所述滑块40与所述进气箱1连通，所述滑块40具有多个输气孔401。所述第一转动件32转动，带动所述齿条板34往复移动，带动与之啮合的所述齿轮37转动，进而带动所述第二转动件36上的所述抵持块41转动抵持所述滑块40移动，实现需要提纯的原料气通过移动的所述滑块40由多个方向分散进入到具有低温度的所述气液分离器2进行分离提纯，气体分散，便于快速降温冷凝汽化分离，提高提纯效率。

第二方面，本发明还提供一种应用于如第一方面所述的低温氢气纯化装置的控制方法，包括：

输出输气信号，需要提纯的原料气通过所述进气箱1进入所述滑块40；

输出转动信号，所述第一转动件32转动带动所述滑动框33移动，带动与所述滑动框33固定的所述齿条板34移动，进而使与所述齿条板34啮合的所述齿轮37转动，带动所述第二转动件36转动，从而带动与所述第二转动件36固定的所述抵持块41转动抵持所述滑块40滑移向多个方向输送需要提纯的原料气在具有低温度的所述气液分离器2内汽化分离；

输出氢气收集信号，所述氢气收集器4收集提纯的氢气存储。

具体实施方式请参阅第一方面的具体实施内容，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置包括两个进气箱、气液分离器、两个移动分散机构、氢气收集器和杂质收集器，两个所述进气箱与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的两侧，两个所述移动分散机构位于所述气液分离器内，且分别位于靠近两个所述进气箱的一侧，所述氢气收集器与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的上方，所述杂质收集器与所述气液分离器连通，并位于所述气液分离器的下方；

所述移动分散机构包括第一安装件、第一转动件、滑动框、齿条板、第二安装件、第二转动件、齿轮、第一滑动槽、第二滑动槽、滑块和抵持块，所述第一安装件与所述气液分离器固定连接，所述第一转动件与所述第一安装件转动连接，且与所述滑动框滑动连接，所述齿条板与所述滑动框固定连接，所述第二安装件与所述气液分离器固定连接，所述第二转动件与所述第二安装件转动连接，所述齿轮与所述第二转动件固定连接，且与所述齿条板啮合，两个所述第一滑动槽与所述第二安装件固定连接，并位于所述第二转动件的两侧，所述第二滑动槽与所述第一滑动槽固定连接，且与所述齿条板滑动连接，两个所述滑块分别与两个所述第一滑动槽滑动连接，所述抵持块与所述第二转动件固定连接，且转动与两个所述滑块抵持，所述滑块与所述进气箱连通，所述滑块具有多个输气孔。

2.如权利要求1所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置还包括第一滤尘网，所述第一滤尘网与所述进气箱滑动连接，并位于所述进气箱内。

3.如权利要求2所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置还包括两个推动机构，两个所述推动机构位于所述第一滤尘网的两侧，所述推动机构包括第三安装件、两个滑移板、第一环状件、第三转动件和第二环状件，所述第三安装件与所述进气箱固定连接，两个所述滑移板与所述第一环状件一体成型，且与所述第三安装件滑动连接，并位于所述第一环状件的两侧，所述第三转动件与所述第三安装件转动连接，所述第二环状件与所述第三转动件固定连接，且与所述第一环状件转动连接，并位于所述第一环状件内。

4.如权利要求1所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置还包括引流板，所述引流板位于所述气液分离器内。

5.如权利要求1所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置还包括漏斗，所述漏斗与所述气液分离器和所述杂质收集器连通，并位于所述气液分离器和所述杂质收集器之间。

6.如权利要求5所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述漏斗具有多个凹槽，多个所述凹槽分布于所述漏斗的内壁。

7.如权利要求1所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，

所述低温氢气纯化装置还包括保温层，所述保温层包裹所述气液分离器。

8.一种应用于如权利要求1至7任一项所述的低温氢气纯化装置的控制方法，其特征在于，包括：

输出输气信号，需要提纯的原料气通过所述进气箱进入所述滑块；

输出转动信号，所述第一转动件转动带动所述滑动框移动，带动与所述滑动框固定的所述齿条板移动，进而使与所述齿条板啮合的所述齿轮转动，带动所述第二转动件转动，从而带动与所述第二转动件固定的所述抵持块转动抵持所述滑块滑移向多个方向输送需要提纯的原料气在具有低温度的所述气液分离器内汽化分离；

输出氢气收集信号，所述氢气收集器收集提纯的氢气存储。

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