CN113750739A - 一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 - Google Patents
一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113750739A CN113750739A CN202111240763.XA CN202111240763A CN113750739A CN 113750739 A CN113750739 A CN 113750739A CN 202111240763 A CN202111240763 A CN 202111240763A CN 113750739 A CN113750739 A CN 113750739A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- adsorption
- regeneration
- gas
- pipeline
- cavity
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 254
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 183
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 169
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 169
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 28
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 12
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 14
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/80—Water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺,其中,一种新型水电解制氢吸附系统,结合变压吸附和变温吸附功能,变温吸附系统与变压吸附系统采用同一吸附腔,在经历长期变压吸附过程吸附剂饱和后,通过一次性变温吸附,实现该吸附剂的深度再生;并且本发明还包括用于再生气循环使用的再生循环系统。本发明既保证了干燥设备体积小、切换周期短,又通过加热再生使得吸附剂解吸更加彻底,不需要人工更换吸附剂,同时采用转轮式吸附结构,可以实现吸脱附状态的自由切换,并可利用脱附瞬间的差压吸收转轮转动的能量。再生气可以进行循环使用避免了热源的浪费,同时吹冷阶段的再生气可以回收至进气管路重新使用,极大增加了再生气的回收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及制氢技术领域,具体涉及一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺。
背景技术
电解水产生的氢气中含有少量水分,氢气使用终端无论是燃料电池发电还是化工行业,对于氢气中的含水量都有一定要求,因此电解水制氢需要通过干燥工艺来去除氢气中的多余水分,以达到露点要求。较为常用的是变温吸附技术,利用吸附剂在低温下吸附、高温下解吸的特性,在常温下对氢气中水分进行吸附,在高温下对吸附剂进行脱附,变温吸附技术的再生过程较为彻底,但设备体积大、吸附周期长,不适用于PEM水电解对于负荷的快速响应。
随着压力型水电解槽的突破,电解过程的压力逐步提升,变压吸附技术在PEM水电解中的优势逐步体现出来,利用吸附剂高压吸附、常压解吸的特性,在高压下对氢气中水分进行吸附,在常压下对吸附剂进行解吸。该类变压吸附技术具有周期短、设备体积小的优势,但存在氢气回收率低、吸附剂解吸不彻底的问题,进而导致需要经常更换吸附剂,在一定程度上造成人工成本与物料成本的增加。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于,克服现有技术中采用变压吸附技术应用到PEM水电解中会导致氢气回收率低、解吸不彻底的缺陷,从而提供氢气回收率高、有效实现吸附剂再生的一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺。
一种新型水电解制氢吸附系统,包括:
变压吸附系统,具有吸附腔;
变温吸附系统,与变压吸附系统采用同一吸附腔,且在吸附腔中吸附剂饱和后与吸附腔配合用于实现吸附腔中吸附剂的吹扫再生。
所述变温吸附系统中包括有用于将吹扫吸附腔的再生气进行循环使用的再生循环系统。
所述变压吸附系统包括具有进气口和出气口的吸附腔,用于与进气口连通的进气管路,用于与出气口连通的出气管路,用于泄压的排空管路。
所述变压吸附系统中,该进气管路和出气管路上还设置有吸附阀。
所述再生循环系统包括顺次连通的第二再生管路、气水分离器、再生气循环管路、气体加热器、第一再生管路;所述第二再生管路的进气端连通在吸附阀与吸附腔之间的进气管路上,所述第一再生管路的出气端连通在吸附阀与吸附腔之间的出气管路上;再生气循环管路上还设置有端部与其连通的再生气进气管和再生气回收管。
所述第一再生管路和第二再生管路上均分别设置有再生阀;所述再生气循环管路上设置有单向阀门。
所述再生气进气管上设置有流量计和比例调节阀;
和/或,所述再生气进气管上还设置有气体缓冲罐。
所述排空管路连通在再生阀与气水分离器之间的第二再生管路上。
所述再生气进气管的自由端连通在出气管路上,所述再生气回收管的自由端连通在进气管路上。具体的,所述再生气进气管的进气端连通在出气管路上,出气端连通在气体加热器与单向阀门之间的再生气循环管路上;所述再生气回收管的进气端连通在气水分离器与单向阀门之间的再生气循环管路上,出气端连通在进气管路上。
所述再生气回收管上设置有冷却结构;所述再生气回收管上还设置有另一个气水分离器。
所述吸附腔包括:
腔体,其上具有进气口和出气口;
吸附结构,分别设置在进气口和/或出气口位置处;
气体引导件,设置在腔体内,包括用于使腔体内部形成环形流道的转轮,设置在转轮上用于将环形流道分隔成若干区域的隔断件;所述转轮在旋转过程中带动隔断件将进气口位置处的气体运输到出气口位置处。
所述吸附腔外部设置有与所述转轮连接的驱动结构和/或储能结构。
所述转轮利用吸附腔的内外压力差促使其旋转,并通过储能结构回收转轮旋转的动能。
所述驱动结构为电动马达,所述储能结构由与转轮连接的发电机和与发电机连接的蓄电池组成。
利用上述的一种新型水电解制氢吸附系统进行吸附的工艺,包括:采用变压吸附系统吸附原料氢气中的水,在变压吸附系统中吸附剂进行变压解吸后依然处于接近饱和状态时,采用变温吸附系统对变压吸附系统中的吸附剂进行加热吹扫,实现吸附剂的再生。
吸附的过程包括:
变压吸附:原料氢气经过进气管路进入到吸附腔中,通过加压的方式使吸附腔对原料氢气中的水进行吸附,吸附后的气体进入到出气管路,通过出气管路排出即为产品氢气;
变压解吸:当吸附腔中吸附的水饱和后,关闭吸附阀,打开排空管路进行降压,使吸附腔中吸附的水解吸后通过排空管路排出即可;
吸附腔再生:当降压解吸后的吸附腔的吸附能力降低到设定的阈值时,关闭吸附阀,打开再生阀,采用产品氢气作为再生气实现吸附腔的再生;再生过程为:通过再生气进气管将再生气输入到第一再生管路中,开启气体加热器为再生气加热,加热后的再生气进入到吸附腔中对其进行吹扫再生,吹扫气通过第二再生管路进入到气水分离器中分离后,再通过再生气循环管路返回到第一再生管路中实现再生气的循环利用;
再生气回收:再生完成后,关闭气体加热器,采用再生气进气管输入的产品氢气对吸附腔降温,然后输入到第二再生管路中,再通过再生气回收管返回到进气管路中回收利用。
所述吸附腔的数量至少为三个,其中至少一个处于原料氢气的变压吸附阶段,其中一个处于吸附腔再生阶段。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的一种新型水电解制氢吸附系统,采用变温吸附技术与变压吸附技术结合的方式能有效保证变压吸附技术的优势,同时还能有效实现吸附剂再生,保持变温吸附技术的效果;具体的,采用变压吸附系统对氢气中的水分进行干燥,若干周期后由于变压吸附技术干燥不彻底,导致吸附剂接近吸附饱和状态时,再利用变温吸附系统对变压吸附系统中的吸附剂在线加热并反向吹扫,一次性实现吸附剂再生;上述方式既保留了变压吸附技术设备体积小、切换周期短的优点,同时使用变温吸附系统实现吸附剂的加热再生,进而使得吸附剂解析更加彻底,因此无需人工更换吸附剂,减少了人工成本与物料成本。
2.本发明的变温吸附系统找那个采用再生循环系统不仅仅能够有效实现变压吸附系统中吸附剂的再生,并且还能促使再生气的热量循环使用,避免了热量的浪费,节约能耗;且再生气可以返回到进气管路中回收利用,进一步提高氢气的回收利用率。
3.传统加热吹扫时通常是通过设置在吸附腔内部的加热丝来加热再生气,这无疑增加了吸附腔的体积与设备的投资,本发明通过将气体加热器设置单独设置在吸附腔外部,当吸附腔为多个时,即可达到对多个吸附腔的再生气进行统一预热的目的,减小了设备体积与投资。
4.本发明提供的吸附腔进一步采用转轮的结构,通过控制转轮的转速与转向,可控制吸附的空塔线速度与吸脱附状态。并且,在降压脱附过程中,由于入口与出口存在的较大压差,使吸附腔内部转轮高速旋转,可通过外配蓄能装置对转轮的动能进行能量回收。
5.本发明的再生气进气管上设置了比例调节阀与流量计,可通过比例调节阀与流量计实时控制再生气吹扫的流量大小,获得使解析彻底的最小再生气量,提高氢气回收率。
6.本发明的再生气进气管上增加设置了气体缓冲罐,减小了再生气进气管对产品氢气的出气管路造成的压力波动。
7.本发明的再生气回收管上增设的冷却结构,可以有效防止再生气进入吸附腔时影响吸附的温度,同时还能利用吸附腔中转轮旋转的正压使其进入到进气管路中,更好的实现回收利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明的结构示意图;
图2为图1中吸附腔的结构示意图;
图3为本发明进行吸附、解吸、再生操作的流程示意图。
附图标记说明:
1-吸附腔,2-进气管路,3-出气管路,4-吸附阀,5-第二再生管路,6-气水分离器,7-再生气循环管路,8-气体加热器,9-第一再生管路,10-再生阀,11-排空管路,12-再生气进气管,13-再生气回收管,14-驱动结构,15-储能结构,16-流量计,17-比例调节阀,18-气体缓冲罐,19-冷却结构;
101-腔体,102-吸附结构,103-转轮,104-隔断件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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,术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,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。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
一种新型水电解制氢吸附系统,包括变压吸附系统和变温吸附系统;其中,变压吸附系统包括吸附腔1,变温吸附系统具有与变压吸附系统共同使用的同一吸附腔1;且该变温吸附系统用于在吸附腔1中吸附剂饱和后与吸附腔1配合实现吸附腔1中吸附剂的吹扫再生。
本发明采用变温吸附技术与变压吸附技术结合的方式能有效保证变压吸附技术的优势,同时还能有效实现吸附剂再生,保持变温吸附技术的效果;具体的,采用变压吸附系统对氢气中的水分进行干燥,若干周期后由于变压吸附技术干燥不彻底,导致吸附剂接近吸附饱和状态时,再利用变温吸附系统对变压吸附系统中的吸附剂在线加热并反向吹扫,一次性实现吸附剂再生;上述方式既保留了变压吸附技术设备体积小、切换周期短的优点,同时使用变温吸附系统实现吸附剂的加热再生,进而使得吸附剂解析更加彻底,因此无需人工更换吸附剂,减少了人工成本与物料成本。
具体的,变压吸附系统包括具有进气口和出气口的吸附腔1,用于与进气口连通的进气管路2,用于与出气口连通的出气管路3,用于泄压的排空管路11。该进气管路2和出气管路3上均设置有吸附阀4。
该变温吸附系统中还包括有用于将吹扫吸附腔1的再生气进行循环使用的再生循环系统。该再生循环系统包括顺次连通的第二再生管路5、气水分离器6、再生气循环管路7、气体加热器8、第一再生管路9。所述第二再生管路5的进气端连通在吸附阀4与吸附腔1之间的进气管路2上,所述第一再生管路9的出气端连通在吸附阀4与吸附腔1之间的出气管路3上;所述第一再生管路9和第二再生管路5上均分别设置有再生阀10;所述再生气循环管路7上设置有单向阀门。
所述再生阀10与气水分离器6之间的第二再生管路5上连通有排空管路11;再生气循环管路7上连通有再生气进气管12和再生气回收管13;所述再生气进气管12的进气端连通在出气管路3上,出气端连通在气体加热器8与单向阀门之间的再生气循环管路7上;所述再生气回收管13的进气端连通在气水分离器6与单向阀门之间的再生气循环管路7上,出气端连通在进气管路2上。
采用本发明的上述系统实现吸附的工艺过程如下:
变压吸附:原料氢气经过进气管路2进入到吸附腔1中,通过加压的方式使吸附腔1对原料氢气中的水进行吸附,吸附后的气体进入到出气管路3,通过出气管路3排出即为产品氢气;
变压解吸:当吸附腔1中吸附的水饱和后,关闭吸附阀4,打开排空管路11进行降压,使吸附腔1中吸附的水解吸后通过排空管路11排出即可;
吸附腔1再生:当降压解吸后的吸附腔1的吸附能力降低到设定的阈值时,关闭吸附阀4,打开再生阀10,采用产品氢气作为再生气实现吸附腔1的再生;再生过程为:通过再生气进气管12将再生气输入到第一再生管路9中,开启气体加热器8为再生气加热,加热后的再生气进入到吸附腔1中对其进行吹扫再生,吹扫气通过第二再生管路5进入到气水分离器6中分离后,再通过再生气循环管路7返回到第一再生管路9中实现再生气的循环利用;
再生气回收:再生完成后,关闭气体加热器8,采用再生气进气管12输入的产品氢气对吸附腔1降温,然后输入到第二再生管路5中,再通过再生气回收管13返回到进气管路2中回收利用。
本发明采用的再生循环系统不仅仅能够有效实现吸附剂再生,并且还能促使再生气的热量循环使用,避免了热量的浪费,节约能耗;且通过再生气进气管12、再生气回收管13和再生循环系统配合,再生气可以返回到进气管路中回收利用,有效进一步提高氢气的回收利用率。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中该吸附腔的数量至少为三个。本实施例中采用三个的吸附腔进行示例,即,本实施例中具有三组变压吸附系统并列设置,如图1所示。
具体的,本实施例中分别包括三组变压吸附系统以及三条第二再生管路5和三条第一再生管路9,分别采用A、B、C表示,该A、B、C所示的结构相同且均并联设置,如图1所示。例如:吸附腔1分别为吸附腔1-A、吸附腔1-B和吸附腔1-C,吸附腔1-A顶端连通出气管路3-A、底端连通进气管路2-A,出气管路3-A和进气管路2-A上分别设置一个吸附阀4-A,第二再生管路5-A和第一再生管路9-A上分别设置一个再生阀10-A;第二再生管路5-A的一端连通在吸附腔1-A底端的进气管路2-A上,第一再生管路9-A的一端连通在吸附腔1-A顶端的出气管路3-A上。
进气管路2-A、进气管路2-B、进气管路2-C的进气端合并成一个进气口,出气管路3-A、出气管路3-B、出气管路3-C的出气端合并成一个出气口,第二再生管路5-A、第二再生管路5-B和第二再生管路5-C的另一端均与同一气水分离器6的进气口连通,第一再生管路9-A、第一再生管路9-B和第一再生管路9-C的另一端均气体加热器8的出气端连通。
通过上述结构的设置,可以有效利用同一气体加热器8和气水分离器6处理三个吸附腔1中的再生气,有效节省设备的体积与投资。并且,上述三个吸附腔1可以分别进行吸附、解吸、再生操作,如图3所示,吸附、解吸、再生阶段之间不会相互干扰,保证产品氢气的持续生产。
例如:本实施例中上述的三个吸附腔1经过解吸后的吸附能力均未降低到设定的阈值时,三个吸附腔1轮流进行吸附和脱附工作。具体的,当A组的吸附腔1进行吸附操作时,B组和C组关闭所有通道,只需打开A组的所有的吸附阀4-A,关闭A组的所有的再生阀10-A,原料氢气则会通过进气管路2-A进入到吸附腔1-A中进行吸附后,再通过出气管路3-A排出,达到生成产品氢气的目的。当A组吸附饱和后,只需打开B组或C组中任意一组的同时关闭A组即可。具体的,当打开的是B组时,只需打开B组对应的吸附阀4-B并关闭所有的再生阀10-B,即可实现B组的变压吸附;同时关闭A组的所有的吸附阀4-A,打开第二再生管路5-A上的再生阀10-A即可通过排空管路11实现A组降压,达到解吸的目的。在A组降压的同时并不会影响B组的变压吸附过程。
上述的三个吸附腔1中若检测存在经过解吸后的吸附能力降低到设定的阈值时,由之前的三个吸附腔1轮流进行吸附和脱附工作转变成其中两个吸附腔1轮流进行吸附和脱附工作,该吸附能力降低到设定的阈值的一组则进行再生操作。具体的,若B组在经过解吸后的吸附能力降低到设定的阈值,则A组和C组还是按照之前的处理方式轮流进行吸附和脱附工作,B组则进行再生操作,处于再生阶段时,只需关闭B组的所有的吸附阀4-B,打开B组的所有的再生阀10-B、再生气循环管路7以及气体加热器8,并保证再生气回收管13处于关闭状态即可;当完成再生气对吸附腔1-B的循环吹扫,实现吸附剂的再生后,关闭加热器8,继续采用再生气对吸附腔1-B降温,完成降温后;关闭再生气循环管路7,打开再生气回收管13即可。
本实施例中A组、B组和C组在各个阶段的实现过程完全相同,采用三组并列设置的方式,可以一直保持至少有1组处于吸附阶段,能够达到持续产氢的目的,提高生产效率;其中的另外一组则可以实现持续再生的目的,保证吸附剂的再生效果,提高氢气质量。
实施例3
本实施例与实施例1或实施例2的区别在于,本实施例中进一步优化了吸附腔1的具体结构,本实施例中所述吸附腔1包括腔体101、吸附结构102和气体引导件。其中,腔体101上具有进气口和出气口;吸附结构102分别设置在进气口和/或出气口位置处;气体引导件设置在腔体101内,包括用于使腔体101内部形成环形流道的转轮103,设置在转轮103上用于将环形流道分隔成若干区域的隔断件104;所述转轮103在旋转过程中带动隔断件104将进气口位置处的气体运输到出气口位置处。
本实施例中该吸附结构102在进气口和出气口位置处均有设置,其包括吸附剂以及支撑网,该吸附剂通过支撑网固定在进气口和出气口位置处,如图2所示。其中,所述吸附腔1外部设置有与所述转轮连通的驱动结构14和储能结构15。所述驱动结构14为电动马达,所述储能结构15由与转轮103连接的发电机和与发电机连接的蓄电池组成;转轮103旋转的动能通过发电机转化为电能,并在蓄电池中进行回收储存。
本发明采用的吸附腔进一步采用转轮的结构,通过控制转轮的转速与转向,可控制吸附的空塔线速度与吸脱附状态。并且,在降压脱附过程中,由于入口与出口存在的较大压差,使吸附腔1内部转轮高速旋转,可通过外配蓄能装置对转轮的动能进行能量回收,最终吸附剂处于常压解吸状态,此时降压脱附过程结束。
实施例4
本实施例与上述各实施例的区别在于,进一步优化了各个管路中设置的结构,例如:在再生气进气管12上设置有流量计16和比例调节阀17;通过比例调节阀与流量计实时控制再生气吹扫的流量大小,获得使解析彻底的最小再生气量,提高氢气回收率。再如:在所述再生气进气管12上还进一步设置气体缓冲罐18,通过气体缓冲罐18的设置减小了再生气进气管对产品氢气的出气管路造成的压力波动。
或者,在所述再生气回收管13上设置冷却结构19;可以有效防止再生气进入吸附腔时影响吸附的温度,同时还能利用吸附腔中转轮旋转的正压使其进入到进气管路中,更好的实现回收利用。为了更好的减少再生气回收管13中气体所含的水分,所述再生气回收管13上还设置有另一个气水分离器6。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (13)
1.一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,变温吸附过程与变压吸附过程在同一吸附腔内进行的混合吸附系统;
其中包括:
变压吸附系统,包括吸附腔(1),吸脱附操作中通过变换吸附腔(1)内的操作压力实现吸附剂的再生;
变温吸附系统,与变压吸附系统采用同一吸附腔(1),且在吸附腔(1)中吸附剂饱和后与吸附腔(1)配合用于实现吸附腔(1)中吸附剂的一次性加热再生。
2.根据权利要求1所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述吸附系统中包括有用于将吹扫吸附腔(1)的再生气进行循环使用的再生循环系统,实现再生气体完全回收。
3.根据权利要求1所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述吸附腔(1)为一种转轮式吸附腔,外部设置有与其中的转轮(103)连接的驱动结构(14)和储能结构(15)。
4.根据权利要求3所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述吸附腔(1),包括:
腔体(101),其上具有进气口和出气口;
吸附结构(102),分别设置在进气口和/或出气口位置处;
气体引导件,设置在腔体(101)内,包括用于使腔体(101)内部形成环形流道的转轮(103),设置在转轮(103)上用于将环形流道分隔成若干区域的隔断件(104);所述转轮(103)在旋转过程中带动隔断件(104)将进气口位置处的气体运输到出气口位置处。
5.根据权利要求4所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述转轮(103)利用吸附腔(1)的内外压力差促使其旋转,并通过储能结构(15)回收转轮(103)旋转的动能。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述驱动结构(14)为电动马达,所述储能结构(15)由与转轮(103)连接的发电机和与发电机连接的蓄电池组成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述混合吸附系统包括具有进气口和出气口的吸附腔(1),用于与进气口连通的进气管路(2),用于与出气口连通的出气管路(3),用于泄压的排空管路(11)。
8.根据权利要求7所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述再生循环系统包括顺次连通的第二再生管路(5)、气水分离器(6)、再生气循环管路(7)、气体加热器(8)、第一再生管路(9);所述第二再生管路(5)的进气端连通在吸附阀(4)与吸附腔(1)之间的进气管路(2)上,所述第一再生管路(9)的出气端连通在吸附阀(4)与吸附腔(1)之间的出气管路(3)上;再生气循环管路(7)上还设置有端部与其连通的再生气进气管(12)和再生气回收管(13)。
9.根据权利要求8所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述再生气进气管(12)上设置有流量计(16)和比例调节阀(17);
所述再生气进气管(12)上还设置有气体缓冲罐(18)。
10.根据权利要求8或9所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述排空管路(11)连通在再生阀(10)与气水分离器(6)之间的第二再生管路(5)上;
所述再生气进气管(12)的自由端连通在出气管路(3)上,所述再生气回收管(13)的自由端连通在进气管路(2)上。
11.根据权利要求8-10任一项所述的一种新型水电解制氢吸附系统,其特征在于,所述再生气回收管(13)上设置有冷却结构(19);
所述再生气回收管(13)上还设置有另一个气水分离器(6)。
12.利用权利要求1-11任一项所述的一种新型水电解制氢吸附系统进行吸附的工艺,其特征在于,包括采用变压吸附系统吸附原料氢气中的水,在变压吸附系统中吸附剂进行变压解吸后依然处于接近饱和状态时,采用变温吸附系统对变压吸附系统中的吸附剂进行加热吹扫,实现吸附剂的再生。
13.根据权利要求12所述的工艺,其特征在于,吸附的过程包括:
变压吸附:原料氢气经过进气管路(2)进入到吸附腔(1)中,通过加压的方式使吸附腔(1)对原料氢气中的水进行吸附,吸附后的气体进入到出气管路(3),通过出气管路(3)排出即为产品氢气;
变压解吸:当吸附腔(1)中吸附的水饱和后,关闭吸附阀(4),打开排空管路(11)进行降压,使吸附腔(1)中吸附的水解吸后通过排空管路(11)排出即可;
吸附腔(1)再生:当降压解吸后的吸附腔(1)的吸附能力降低到设定的阈值时,关闭吸附阀(4),打开再生阀(10),采用产品氢气作为再生气实现吸附腔(1)的再生;再生过程为:通过再生气进气管(12)将再生气输入到第一再生管路(9)中,开启气体加热器(8)为再生气加热,加热后的再生气进入到吸附腔(1)中对其进行吹扫再生,吹扫气通过第二再生管路(5)进入到气水分离器(6)中分离后,再通过再生气循环管路(7)返回到第一再生管路(9)中实现再生气的循环利用;
再生气回收:再生完成后,关闭气体加热器(8),采用再生气进气管(12)输入的产品氢气对吸附腔(1)降温,然后输入到第二再生管路(5)中,再通过再生气回收管(13)返回到进气管路(2)中回收利用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111240763.XA CN113750739A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111240763.XA CN113750739A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113750739A true CN113750739A (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=78784370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111240763.XA Pending CN113750739A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113750739A (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1634633A (zh) * | 2004-11-26 | 2005-07-06 | 华南理工大学 | 变压吸附式氢气干燥方法及其装置 |
CN105056708A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 四川亚联高科技股份有限公司 | 一种新型的变温变压吸附工艺 |
WO2016191259A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Dow Global Technologies Llc | Method to regenerate adsorbent in a pressure swing adsorption process |
CN107249714A (zh) * | 2014-12-30 | 2017-10-13 | 太平洋综合工业有限责任公司 | 利用滑动的反转风机吸附 |
CN207079204U (zh) * | 2017-07-21 | 2018-03-09 | 于双庆 | 一种天然气的干燥脱水装置 |
CN207532952U (zh) * | 2017-11-20 | 2018-06-26 | 张维刚 | 一种风力发电净化装置 |
EP3721972A1 (de) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | SILICA Verfahrenstechnik GmbH | Verfahren und vorrichtung zum trocknen und reinigen von wasserstoff enthaltenden gasen |
CN112827317A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-05-25 | 成都华西化工科技股份有限公司 | 一种无净化气损失的变温吸附系统及净化气回收方法 |
-
2021
- 2021-10-25 CN CN202111240763.XA patent/CN113750739A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1634633A (zh) * | 2004-11-26 | 2005-07-06 | 华南理工大学 | 变压吸附式氢气干燥方法及其装置 |
CN107249714A (zh) * | 2014-12-30 | 2017-10-13 | 太平洋综合工业有限责任公司 | 利用滑动的反转风机吸附 |
WO2016191259A1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Dow Global Technologies Llc | Method to regenerate adsorbent in a pressure swing adsorption process |
CN105056708A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 四川亚联高科技股份有限公司 | 一种新型的变温变压吸附工艺 |
CN207079204U (zh) * | 2017-07-21 | 2018-03-09 | 于双庆 | 一种天然气的干燥脱水装置 |
CN207532952U (zh) * | 2017-11-20 | 2018-06-26 | 张维刚 | 一种风力发电净化装置 |
EP3721972A1 (de) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | SILICA Verfahrenstechnik GmbH | Verfahren und vorrichtung zum trocknen und reinigen von wasserstoff enthaltenden gasen |
CN112827317A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-05-25 | 成都华西化工科技股份有限公司 | 一种无净化气损失的变温吸附系统及净化气回收方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3164357B1 (en) | System and method for regenerating absorber bed for drying compressed humidified hydrogen | |
EP2865786B1 (en) | Water electrolysis system | |
JP5269426B2 (ja) | 水素生成システム | |
CN109173583A (zh) | 一种中温真空变压吸附系统及方法 | |
JP5529211B2 (ja) | ガス分離装置 | |
WO2013191097A1 (ja) | ガス分離装置およびガス分離方法 | |
CN108970332A (zh) | 一种转炉和/或高炉煤气的脱碳方法 | |
JP4673283B2 (ja) | 水素生成システム及びその吸着装置再生方法 | |
CN113750739A (zh) | 一种新型水电解制氢吸附系统及其工艺 | |
CN113675440A (zh) | 一种燃料电池阳极吹扫装置及方法 | |
JP2017160084A (ja) | H2、co、co2、h2o主成分とする水蒸気改質ガスからのh2を吸着分離するための方法及び装置 | |
JP6202618B2 (ja) | Coを含む酸素吸着剤を用いた酸素製造装置および酸素製造方法 | |
JP6502921B2 (ja) | 目的ガスの精製方法 | |
CN109071223A (zh) | 臭氧气体的浓缩方法以及臭氧气体的浓缩装置 | |
CN212548930U (zh) | 基于四塔的干燥纯化装置 | |
WO2022029881A1 (ja) | ガス製造装置、ガス製造システムおよびガス製造方法 | |
CN203853335U (zh) | 一种换流阀均压电极再生装置 | |
JPH04206161A (ja) | 燃料電池用メタノール改質ガスの供給方法 | |
KR100527464B1 (ko) | 연료 전지 스택의 잔류물 제거장치 및 방법 | |
CN219518329U (zh) | 一种氢气精制系统 | |
CN217473092U (zh) | 一种旋转分配器及用于转化气脱除co2与提纯h2的装置 | |
KR100460531B1 (ko) | 고효율 재생기능형 전기흡탈착식 물 정화장치 및 방법 | |
CN218871725U (zh) | 一种包含涡流管的压缩空气装置系统 | |
CN220155574U (zh) | 一种质子交换膜燃料电池用氢循环脱除co系统 | |
CN220737003U (zh) | 用于可再生能源制氢的氢气干燥系统 |
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 | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211207 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |