CN114259864A - 一种氢气提纯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢气提纯装置，包括箱体、出气管和出水管，箱体内由上至下间隔布置有环形挡板、氢气分离膜、隔板、冷凝器和烟尘过滤板，环形挡板的外侧边缘与箱体的内壁密封连接，氢气分离膜的边缘与环形挡板的内侧边缘密封连接，隔板、冷凝器和烟尘过滤板均呈倒锥形，隔板的顶端通过多个连接杆与箱体固连，冷凝器包括顶板和底板，顶板的顶端和底板的顶端分别与箱体的内壁密封连接，顶板和底板之间形成有冷凝腔，顶板、底板和冷凝腔均呈倒锥形，冷凝腔中设置有多个通气管，通气管一端与顶板固连、另一端与底板固连。本发明的氢气提纯装置能够有效去除氢气中的烟尘、水和一氧化碳，从而提高氢气的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及氢气处理技术领域，特别是涉及一种氢气提纯装置。
背景技术
氢能是一种清洁的二次能源，虽然自然界存在大量的氢原子，但是氢作为能量载体必须经过一次能源的转化获得。目前氢气主要是通过天然气、煤、石油等化石燃料的热化学转化制取，工业上制取氢气常采用水煤气法制氢，用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气，水煤气的主要成分是氢气和少量的一氧化碳气体，但制取得到的水煤气中往往还含有烟尘和水蒸气，影响氢气浓度，需要将其去除。
发明内容
本发明的目的是提供一种氢气提纯装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高氢气的纯度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种氢气提纯装置，包括箱体、出气管和出水管，所述箱体内由上至下间隔布置有环形挡板、氢气分离膜、隔板、冷凝器和烟尘过滤板，所述环形挡板的外侧边缘与所述箱体的内壁密封连接，所述氢气分离膜的边缘与所述环形挡板的内侧边缘密封连接，所述隔板、所述冷凝器和所述烟尘过滤板均呈倒锥形，所述隔板的顶端通过多个连接杆与所述箱体固连，所述冷凝器包括顶板和底板，所述顶板的顶端和所述底板的顶端分别与所述箱体的内壁密封连接，所述顶板和所述底板之间形成有冷凝腔，所述顶板、所述底板和所述冷凝腔均呈倒锥形，所述冷凝腔中设置有多个通气管，所述通气管一端与所述顶板固连、另一端与所述底板固连；
所述出气管的一端与所述隔板和所述氢气分离膜之间的腔体相通、另一端伸出所述箱体；所述出水管一端与所述烟尘过滤板和所述冷凝器之间的腔体相通、另一端伸出所述箱体；所述箱体上设置有与所述烟尘过滤板下方的腔体相通的进气口，所述箱体的顶端设置有出气口，所述箱体上还设置有分别与所述冷凝腔相通的低温介质入口和低温介质出口。
优选的，还包括氧化组件，所述氧化组件包括圆形支撑网板和设置在所述圆形支撑网板上的氧化剂，所述圆形支撑网板的边缘与所述环形挡板的内侧边缘固连，所述氧化剂用于氧化和吸收氢气中的一氧化碳。
优选的，还包括倒锥形的支撑网架，所述支撑网架的顶部边缘与所述环形挡板的内侧边缘固连，所述氢气分离膜铺设在所述支撑网架的锥面上，且所述氢气分离膜布满所述支撑网架的锥面。
优选的，所述支撑网架、所述隔板、所述顶板、所述底板及所述烟尘过滤板同轴且锥度相同。
优选的，所述出气管的顶端与所述隔板和所述氢气分离膜之间的腔体相通，所述出气管穿过所述隔板、所述冷凝器和所述烟尘过滤板。
优选的，所述出水管的顶端与所述烟尘过滤板和所述冷凝器之间的腔体相通，所述出水管的底端穿过所述烟尘过滤板，所述出水管套设在所述出气管上，且所述出气管与所述出水管之间形成有环形间隙。
优选的，所述出气管、所述出水管及所述支撑网架同轴。
优选的，所述烟尘过滤板下方的腔体对应的所述箱体的侧壁上还设置有人孔。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的氢气提纯装置能够有效去除氢气中的烟尘、水和一氧化碳，从而提高氢气的纯度。
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为本发明氢气提纯装置的结构示意图；
其中：100、氢气提纯装置；1、箱体；2、低温介质入口；3、进气口；4、出气口；5、低温介质出口；6、环形挡板；7、氧化剂；8、圆形支撑网板；9、氢气分离膜；10、支撑网架；11、连接杆；12、隔板；13、顶板；14、底板；15、通气管；16、冷凝腔体；17、烟尘过滤板；18、出气管；19、出水管。
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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种氢气提纯装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高氢气的纯度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示：本实施例提供了一种氢气提纯装置100，包括箱体1、出气管18和出水管19，箱体1内由上至下间隔布置有环形挡板6、氢气分离膜9、隔板12、冷凝器和烟尘过滤板17，氢气分离膜9、隔板12、冷凝器和烟尘过滤板17均呈倒锥形。
其中，环形挡板6的外侧边缘与箱体1的内壁密封连接，氢气分离膜9的边缘与环形挡板6的内侧边缘密封连接；在本实施例中，采用倒锥形的支撑网架10来支撑氢气分离膜9，具体的，支撑网架10的顶部边缘与环形挡板6的内侧边缘固连，氢气分离膜9铺设在支撑网架10的锥面上，且氢气分离膜9布满支撑网架10的锥面。
隔板12的顶端通过多个轴向均匀布置的连接杆11与箱体1固连，需要说明的是隔板12的顶端与箱体1的内壁之间是有间隙的，即是可以通过气体的。
冷凝器包括顶板13和底板14，顶板13的顶端和底板14的顶端分别与箱体1的内壁密封连接，顶板13和底板14之间形成有冷凝腔，顶板13、底板14和冷凝腔均呈倒锥形，冷凝腔中设置有多个通气管15，通气管15一端与顶板13固连、另一端与底板14固连；箱体1上还设置有分别与冷凝腔相通的低温介质入口2和低温介质出口5，通过低温介质入口2向冷凝腔中通入低温介质，冷凝腔中的低温介质通过低温介质出口5流出。
出气管18的顶端与隔板12和氢气分离膜9之间的腔体相通，出气管18穿过隔板12、冷凝器和烟尘过滤板17，并伸出箱体1。出水管19的顶端与烟尘过滤板17和冷凝器之间的腔体相通，出水管19穿过烟尘过滤板17并伸出箱体1；出水管19套设在出气管18上，且出气管18与出水管19之间形成有环形间隙。
需要说明的是，在本实施例中，支撑网架10、隔板12、顶板13、底板14及烟尘过滤板17同轴且锥度相同，出气管18、出水管19及支撑网架10同轴。
箱体1上设置有与烟尘过滤板17下方的腔体相通的进气口3，箱体1的顶端设置有出气口4，粗氢气从进气口3进入，提纯后的氢气从出气口4流出。烟尘过滤板17下方的腔体对应的箱体1的侧壁上还设置有人孔，人孔的设置方便维修人员进入烟尘过滤板17下方的腔体，从而清理其中过滤下来的烟尘。
本实施例的氢气提纯装置100还包括氧化组件，氧化组件包括圆形支撑网板8和设置在圆形支撑网板8上的氧化剂7，圆形支撑网板8的边缘与环形挡板6的内侧边缘固连，氧化剂7用于氧化和吸收氢气中的一氧化碳。
本实施例氢气提纯装置100的具体工作原理如下：
通过泵体驱动低温介质入口2向冷凝腔中通入低温介质，并经低温介质出口5流出，从而使得冷凝腔体16中流通有低温介质；将粗氢气从进气口3进入箱体1中，进入箱体1中的粗氢气首先经过烟尘过滤板17的过滤，烟尘被过滤下来，而气体则通过烟尘过滤板17，进入烟尘过滤板17与冷凝器之间的腔体内，气体通过通气管15通过冷凝器，气体中的水蒸汽在接触到冷凝器的表面时受冷放热而液化成水，并最终通过出水管19排出；气体通过冷凝器后进入冷凝器与隔板12之间的腔体内，并向上流动，通过隔板12顶端与箱体1内壁之间的间隙流动至隔板12与氢气分离膜9之间的腔体内，由于氢气分离膜9具有氢气选择性通过的特性，故气体中只有氢气能够通过氢气分离膜9，一些杂质气体则由于不能通过氢气分离膜9最终只能经由出气管18排出，通过氢气分离膜9的氢气中如果还含有少量的一氧化碳则会被氧化组件中的氧化剂7所氧化吸收，从而进一步提高最终提纯后的氢气的纯度，最终提纯后的氢气经出气口4排出。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种氢气提纯装置，其特征在于：包括箱体、出气管和出水管，所述箱体内由上至下间隔布置有环形挡板、氢气分离膜、隔板、冷凝器和烟尘过滤板，所述环形挡板的外侧边缘与所述箱体的内壁密封连接，所述氢气分离膜的边缘与所述环形挡板的内侧边缘密封连接，所述隔板、所述冷凝器和所述烟尘过滤板均呈倒锥形，所述隔板的顶端通过多个连接杆与所述箱体固连，所述冷凝器包括顶板和底板，所述顶板的顶端和所述底板的顶端分别与所述箱体的内壁密封连接，所述顶板和所述底板之间形成有冷凝腔，所述顶板、所述底板和所述冷凝腔均呈倒锥形，所述冷凝腔中设置有多个通气管，所述通气管一端与所述顶板固连、另一端与所述底板固连；
所述出气管的一端与所述隔板和所述氢气分离膜之间的腔体相通、另一端伸出所述箱体；所述出水管一端与所述烟尘过滤板和所述冷凝器之间的腔体相通、另一端伸出所述箱体；所述箱体上设置有与所述烟尘过滤板下方的腔体相通的进气口，所述箱体的顶端设置有出气口，所述箱体上还设置有分别与所述冷凝腔相通的低温介质入口和低温介质出口。
2.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：还包括氧化组件，所述氧化组件包括圆形支撑网板和设置在所述圆形支撑网板上的氧化剂，所述圆形支撑网板的边缘与所述环形挡板的内侧边缘固连，所述氧化剂用于氧化和吸收氢气中的一氧化碳。
3.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：还包括倒锥形的支撑网架，所述支撑网架的顶部边缘与所述环形挡板的内侧边缘固连，所述氢气分离膜铺设在所述支撑网架的锥面上，且所述氢气分离膜布满所述支撑网架的锥面。
4.根据权利要求3所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述支撑网架、所述隔板、所述顶板、所述底板及所述烟尘过滤板同轴且锥度相同。
5.根据权利要求4所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述出气管的顶端与所述隔板和所述氢气分离膜之间的腔体相通，所述出气管穿过所述隔板、所述冷凝器和所述烟尘过滤板。
6.根据权利要求5所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述出水管的顶端与所述烟尘过滤板和所述冷凝器之间的腔体相通，所述出水管的底端穿过所述烟尘过滤板，所述出水管套设在所述出气管上，且所述出气管与所述出水管之间形成有环形间隙。
7.根据权利要求6所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述出气管、所述出水管及所述支撑网架同轴。
8.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述烟尘过滤板下方的腔体对应的所述箱体的侧壁上还设置有人孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A hydrogen purification device Effective date of registration: 20221212 Granted publication date: 20221018 Pledgee: Qi Shang bank Limited by Share Ltd. Zichuan branch Pledgor: SHANDONG BAOTA NEW ENERGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980026034 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231206 Granted publication date: 20221018 Pledgee: Qi Shang bank Limited by Share Ltd. Zichuan branch Pledgor: SHANDONG BAOTA NEW ENERGY CO.,LTD. Registration number: Y2022980026034 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |