CN114413174A - 一种高效率氢气回收装置及回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率氢气回收装置及回收方法，其中回收装置包括顺次排布并通过管道连通在一起的前缓冲罐、风机和后缓冲罐，后缓冲罐的顶部连接有氢气分析仪，后缓冲罐的底部连接有高纯度氢气补充管道，氢气分析仪与系统控制器电连接；氢气回收作业时，工业尾气通过尾气收集管路收集到前缓冲罐内，并通过风机工作输送至后缓冲罐内；然后，氢气分析仪对后缓冲罐内的气体纯度进行分析，并通过系统控制器控制氢气调节阀打开和关闭，从而得到稳定型纯度氢气。本发明构思巧妙，通过氢气分析仪和高纯度氢气补充管道的增加，实现了氢气浓度的快速调节，同时有效的减小缓冲罐的体积，从而节约设备占地面积，降低设备制作成本。

Description

一种高效率氢气回收装置及回收方法
技术领域
本发明涉及氢气回收装置领域，尤其涉及一种高效率氢气回收装置。
背景技术
氢气回收装置，应用在冶金、石化行业，生产过程中主要生产介质需要还原反应或者需要隔离氧气处理。当采用的还原剂或者保护气体是氢气的时候，氢气作为媒介时纯度较高，并且使用量较大时，需要将排放出来的混有杂质的氢气进行回收提纯，以提高氢气使用效率。同时，氢气作为新能源，也具有很高的商业价值。
在收集富含氢气的尾气过程中，发现尾气中氢气的含量并不是一成不变的，并且有可能存在很大范围的变化，比如罩式炉尾气回收装置，当集中收集尾气的时候，尾气中的氢气含量可以在30％～95％的变化。这对于后期需要将氢气纯度提高到99.99％的高纯度要求，增加了难度。
行业领域里常用的方式是增加收集尾气的缓冲罐，一般缓冲罐做的很大，将低纯度的尾气和高纯度的尾气混合在一起，形成一个较为小的纯度范围。优点是可以相对稳定尾气的纯度范围，便于后期设备的二次提纯处理，缺点是缓冲罐要比常规设备要大3～5倍。由于尾气压力较低，一般为微正压1KPa，该常规的方案大大增加了设备占地面积及设备成本。
如何提供一种新的氢气回收装置，当气体纯度超低时，排放过程中会自动补充少量高纯度氢气以提高尾气中氢气含量，从而有效提高后级变压吸附提纯时氢气纯度的稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效率氢气回收装置，解决上述背景技术中所列的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种高效率氢气回收装置，包括前缓冲罐、风机和后缓冲罐，所述前缓冲罐、风机和后缓冲罐顺次排布并通过管道连通在一起，所述前缓冲罐的前方连接有尾气收集管路，所述后缓冲罐的后方连接有纯度尾气排出管，所述后缓冲罐的顶部连接有氢气分析仪，所述后缓冲罐的底部通过高纯度氢气补充管道与高纯度氢气存储罐连通，所述氢气分析仪与系统控制器电连接。
进一步的，所述高纯度氢气补充管道上连接有氢气调节阀，所述氢气调节阀与系统控制器电连接。
进一步的，所述前缓冲罐的一条气体放空通道上连接有放空调节阀门，所述放空调节阀门与系统控制器电连接。
进一步的，还包括罐体压力监测用的前缓冲罐压力变送器和后缓冲罐压力变送器，所述前缓冲罐压力变送器连接在所述前缓冲罐上，所述后缓冲罐压力变送器连接在所述后缓冲罐上，所述前缓冲罐压力变送器和后缓冲罐压力变送器均与系统控制器电连接。
一种高效率氢气回收方法，利用如上所述的高效率氢气回收装置进行：
首先，工业尾气通过尾气收集管路收集到所述前缓冲罐内，所述风机工作将收集到的含氢尾气输送至所述后缓冲罐内；
然后，所述氢气分析仪对所述后缓冲罐内的气体纯度进行分析并将信号传递给系统控制器，当氢气纯度低于设定值时，氢气调节阀打开，高纯度氢气通过高纯度氢气补充管道进入到所述后缓冲罐内；当氢气纯度高于设定值时，氢气调节阀关闭不再补充高纯度氢气，得到符合要求的氢气纯度的稳定型纯度氢气，并将该稳定型纯度氢气通过纯度尾气排出管排出至下一个工位。
进一步的，所述风机采用罗茨风机，工作时控制前缓冲罐内的压力稳定在1KPa，该压力值通过所述前缓冲罐压力变送器监测并将数据传递至所述系统控制器内。
进一步的，所述设定氢气浓度为根据下一工位的要求确定，根据氢气分析仪检测出来的纯度，当纯度低于该定值时，所述氢气调节阀打开，当高于该定值时，氢气调节阀关闭；高纯度氢气输入过程中，兼顾后缓冲罐的压力不能高于40KPa，否则所述氢气调节阀关闭。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种高效率氢气回收装置，包括前缓冲罐、风机和后缓冲罐，还包括放空调节阀门、气体流速调节用的氢气调节阀以及罐体压力监测用的前缓冲罐压力变送器和后缓冲罐压力变送器；氢气回收作业时，工业尾气通过尾气收集管路收集到前缓冲罐内，风机工作将收集到的含氢尾气输送至后缓冲罐内；然后，氢气分析仪对后缓冲罐内的气体纯度进行分析并将信号传递给系统控制器，并控制氢气调节阀打开和关闭，从而得到符合要求的氢气纯度的稳定型纯度氢气，并通过纯度尾气排出管排出至下一个工位。
本发明构思巧妙，通过氢气分析仪和高纯度氢气补充管道的增加，实现了氢气浓度的快速调节，同时可以有效的减小缓冲罐的体积，从而节约设备占地面积，并降低设备制作成本。
本发明主要应用于罩式炉尾气回收装置，主要是服务于在尾气收集过程中氢气纯度变化范围较为宽泛在30％～95％之间，甚至是装置进口处气体介质纯度变化范围较为宽泛在10％～95％之间，且后面装置提纯需要稳定型气体纯度的生产工艺流程中。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明高效率氢气回收装置示意图；
附图标记说明：1、前缓冲罐压力变送器；2、前缓冲罐；3、放空调节阀门；4、氢气调节阀；5、风机；6、后缓冲罐；7、后缓冲罐压力变送器；8、氢气分析仪。
具体实施方式
如图1所示，一种高效率氢气回收装置，包括前缓冲罐2、风机5和后缓冲罐6，所述前缓冲罐2、风机5和后缓冲罐6顺次排布并通过管道连通在一起，所述前缓冲罐2的前方连接有尾气收集管路，所述后缓冲罐6的后方连接有纯度尾气排出管，所述后缓冲罐6的顶部连接有氢气分析仪8，所述后缓冲罐6的底部通过高纯度氢气补充管道与高纯度氢气存储罐连通，所述氢气分析仪8与系统控制器电连接。采用该装置，尾气收集使用的前、后缓冲罐的体积可以缩小60％，占地面积大大减小；且更加稳定的控制尾气进入变压吸附提纯装置的气体纯度。
具体的，所述高纯度氢气补充管道上连接有氢气调节阀4，所述氢气调节阀4与系统控制器电连接。所述前缓冲罐2的一条气体放空通道上连接有放空调节阀门3，所述放空调节阀门3与系统控制器电连接，放空调节阀门3设置的目的主要是排放氢气纯度过低时的尾气。
还包括罐体压力监测用的前缓冲罐压力变送器1和后缓冲罐压力变送器7，所述前缓冲罐压力变送器1连接在所述前缓冲罐2上，所述后缓冲罐压力变送器7连接在所述后缓冲罐6上，所述前缓冲罐压力变送器1和后缓冲罐压力变送器7均与系统控制器电连接。
一种高效率氢气回收方法，利用如上所述的高效率氢气回收装置进行：
首先，工业尾气通过尾气收集管路收集到所述前缓冲罐2内，所述风机5工作将收集到的含氢尾气输送至所述后缓冲罐6内；其中，工业尾气多为氢气纯度实时变化的工业尾气；
然后，所述氢气分析仪8对所述后缓冲罐6内的气体纯度进行分析并将信号传递给系统控制器，当氢气纯度低于设定值时，氢气调节阀4打开，高纯度氢气通过高纯度氢气补充管道进入到所述后缓冲罐6内；当氢气纯度高于设定值时，氢气调节阀4关闭不再补充高纯度氢气，得到符合要求的氢气纯度的稳定型纯度氢气，并将该稳定型纯度氢气通过纯度尾气排出管排出至下一个工位。
具体的，该装置中的所述风机5采用罗茨风机，工作时控制前缓冲罐2内的压力稳定在1KPa，该压力值通过所述前缓冲罐压力变送器1监测并将数据传递至所述系统控制器内。
所述设定氢气浓度为根据下一工位的要求确定，根据氢气分析仪8检测出来的纯度，当纯度低于该定值时，所述氢气调节阀4打开，当高于该定值时，氢气调节阀4关闭；高纯度氢气输入过程中，兼顾后缓冲罐6的压力不能高于40KPa，否则所述氢气调节阀4关闭。
具体的一个实施例中，所述设定氢气浓度为60％，根据氢气分析仪8检测出来的纯度，当纯度低于60％时，所述氢气调节阀4打开，当高于60％时，氢气调节阀4关闭；工作时，兼顾所述前缓冲罐2内的压力不能低于0.5KPa，如果缓冲罐压力低于0.5KPa，就要减小氢气调节阀4的开度，直至完全关闭。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效率氢气回收装置，包括前缓冲罐(2)、风机(5)和后缓冲罐(6)，所述前缓冲罐(2)、风机(5)和后缓冲罐(6)顺次排布并通过管道连通在一起，所述前缓冲罐(2)的前方连接有尾气收集管路，所述后缓冲罐(6)的后方连接有纯度尾气排出管，其特征在于：所述后缓冲罐(6)的顶部连接有氢气分析仪(8)，所述后缓冲罐(6)的底部通过高纯度氢气补充管道与高纯度氢气存储罐连通，所述氢气分析仪(8)与系统控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的高效率氢气回收装置，其特征在于：所述高纯度氢气补充管道上连接有氢气调节阀(4)，所述氢气调节阀(4)与系统控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的高效率氢气回收装置，其特征在于：所述前缓冲罐(2)的一条气体放空通道上连接有放空调节阀门(3)，所述放空调节阀门(3)与系统控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的高效率氢气回收装置，其特征在于：还包括罐体压力监测用的前缓冲罐压力变送器(1)和后缓冲罐压力变送器(7)，所述前缓冲罐压力变送器(1)连接在所述前缓冲罐(2)上，所述后缓冲罐压力变送器(7)连接在所述后缓冲罐(6)上，所述前缓冲罐压力变送器(1)和后缓冲罐压力变送器(7)均与系统控制器电连接。
5.一种高效率氢气回收方法，利用权利要求1-4任意一项所述的高效率氢气回收装置进行，其特征在于：
首先，工业尾气通过尾气收集管路收集到所述前缓冲罐(2)内，所述风机(5)工作将收集到的含氢尾气输送至所述后缓冲罐(6)内；
然后，所述氢气分析仪(8)对所述后缓冲罐(6)内的气体纯度进行分析并将信号传递给系统控制器，当氢气纯度低于设定值时，氢气调节阀(4)打开，高纯度氢气通过高纯度氢气补充管道进入到所述后缓冲罐(6)内；当氢气纯度高于设定值时，氢气调节阀(4)关闭不再补充高纯度氢气，得到符合要求的氢气纯度的稳定型纯度氢气，并将该稳定型纯度氢气通过纯度尾气排出管排出至下一个工位。
6.根据权利要求5所述的高效率氢气回收方法，其特征在于：所述风机(5)采用罗茨风机，工作时控制前缓冲罐(2)内的压力稳定在1KPa，该压力值通过所述前缓冲罐压力变送器(1)监测并将数据传递至所述系统控制器内。
7.根据权利要求4所述的高效率氢气回收方法，其特征在于：所述设定氢气浓度为根据下一工位的要求确定，根据氢气分析仪(8)检测出来的纯度，当纯度低于该定值时，所述氢气调节阀(4)打开，当高于该定值时，氢气调节阀(4)关闭；高纯度氢气输入过程中，兼顾后缓冲罐(6)的压力不能高于40KPa，否则所述氢气调节阀(4)关闭。
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