CN114516620A - 一种氢气纯化装置、方法及制氢系统 - Google Patents

一种氢气纯化装置、方法及制氢系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢气纯化装置、方法及制氢系统，氢气纯化装置包括加热器和脱氧干燥装置；加热器的入口用于通入待纯化粗氢，且加热器用于加热待纯化粗氢至脱氧干燥装置的工作温度，加热器的出口与脱氧干燥装置的入口连通，脱氧干燥装置用于将待纯化粗氢进行脱氧干燥处理，以输出纯氢。本发明通过加热器在脱氧干燥装置外将粗氢加热均匀后，再输送至脱氧干燥装置，避免了待纯化粗氢直接在塔内加热造成的加热不均的问题。此外，本发明中，加热器设置在脱氧干燥装置外，避免了加热器额外占用脱氧干燥装置的内部空间。

Description

一种氢气纯化装置、方法及制氢系统
技术领域
本发明涉及水电解制氢技术领域，尤其是涉及一种氢气纯化装置、方法及制氢系统。
背景技术
水电解制氢技术中，电解槽产生的氢气中含有一定量的氧气，为获得合格氢气，需要进行脱氧处理。脱氧的原理是利用脱氧塔内的催化剂促使氧气和氢气发生反应生成水，因此，脱氧之后还需进行干燥处理。干燥的原理是利用干燥塔内的吸收剂对水分进行吸附。
目前，通常是在脱氧塔和干燥塔内分别布置加热装置，脱氧塔内的加热装置一直处于工作状态，通过加热氢气以提高脱氧过程的催化效率。脱氧塔和干燥塔内布置加热器，会占用塔体体积，且会导致加热不均匀问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种氢气纯化装置，旨在提高内部气体受热均匀性，避免加热装置占用塔内体积。
本发明的第二个目的是提供一种氢气纯化方法。
本发明的第三个目的是提供一种制氢系统。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：
一种氢气纯化装置，包括加热器和脱氧干燥装置；
所述加热器的入口用于通入待纯化粗氢，且所述加热器用于加热待纯化粗氢至所述脱氧干燥装置的工作温度；
所述加热器的出口与所述脱氧干燥装置的入口连通，所述脱氧干燥装置用于将待纯化粗氢进行脱氧干燥处理，以输出纯氢。
在一个具体的实施方案中，所述脱氧干燥装置包括连通设置的脱氧塔和干燥组件；
所述脱氧塔用于脱氧所述待纯化粗氢，所述干燥组件能够干燥经过所述脱氧塔脱氧后的粗氢；
所述干燥组件包括至少2个干燥件，且至少1个作为再生塔使用，至少1个作为干燥塔使用；
所述加热器的出口与所述再生塔的入口连通，所述加热器将加热至所述再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至所述再生塔；
所述再生塔的出口与所述脱氧塔的入口连通，所述脱氧塔的出口与所述干燥塔的入口连通，所述干燥塔的出口用于输出纯氢。
在另一个具体的实施方案中，所述干燥组件还包括切换组件；
所述切换组件分别与各个所述干燥件连通，用于切换各个所述干燥件，以使至少1个所述干燥件作为再生塔使用，至少1个所述干燥件作为干燥塔使用。
在另一个具体的实施方案中，所述氢气纯化装置还包括第一冷却器；
所述第一冷却器的入口通过所述切换组件与所述再生塔的出口连通；
所述第一冷却器的出口与所述脱氧塔的入口连通。
所述第一冷却器用于冷却所述再生塔输出的气体至所述脱氧塔的工作温度。
在另一个具体的实施方案中，所述氢气纯化装置还包括第二冷却器；
所述第二冷却器的入口与所述脱氧塔的出口连通；
所述第二冷却器的出口通过所述切换组件与所述干燥塔的入口连通；
所述第二冷却器用于冷却所述脱氧塔输出的气体至所述干燥塔的工作温度。
在另一个具体的实施方案中，所述氢气纯化装置还包括气水分离器；
所述气水分离器的入口与所述第二冷却器的出口连通，所述气水分离器的气体出口通过所述切换组件与所述干燥塔的入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述干燥组件包括2个干燥件，且分别为第一干燥塔和第二干燥塔；
所述切换组件包括阀门和/或三通阀，通过所述阀门的开闭和/或所述三通阀的各个口通断来切换所述第一干燥塔和所述第二干燥塔。
在另一个具体的实施方案中，所述切换组件包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门；
所述第一阀门的入口和所述第二阀门的入口均与所述加热器的出口连通，所述第一阀门的出口和所述第二阀门的出口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通；
所述第三阀门的入口和所述第四阀门的入口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通，所述第三阀门的出口和所述第四阀门的出口均与所述脱氧塔的入口连通；
所述第五阀门的入口及所述第六阀门的入口均与所述脱氧塔的出口连通，所述第五阀门的出口及所述第六阀门的出口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通；
所述第七阀门的入口及所述第八阀门的入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通，所述第七阀门的出口及所述第八阀门的出口均用于输出纯氢；
当所述第一干燥塔作为干燥塔，所述第二干燥塔作为再生塔时，所述第二阀门、所述第三阀门、所述第六阀门和所述第七阀门打开，所述第一阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及所述第八阀门关闭；
当所述第二干燥塔作为干燥塔，所述第一干燥塔作为再生塔时，所述第一阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及所述第八阀门打开，所述第二阀门、所述第三阀门、所述第六阀门和所述第七阀门关闭。
在另一个具体的实施方案中，所述切换组件包括第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀；
所述第一三通阀的入口与所述加热器的出口连通，所述第一三通阀的第一出口及所述第一三通阀的第二出口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通；
所述第二三通阀的第一入口及所述第二三通阀的第二入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第二开口连通，所述第二三通阀的出口与所述脱氧塔的入口连通；
所述第三三通阀的入口与所述脱氧塔的出口连通，所述第三三通阀的第一出口及所述第三三通阀的第二出口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通；
所述第四三通阀的第一入口及所述第四三通阀的第二入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通，所述第四三通阀的出口用于输出纯氢；
当所述第一干燥塔作为干燥塔，所述第二干燥塔作为再生塔时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第二出口导通，所述第二三通阀的第二入口与所述第二三通阀的出口导通，所述第三三通阀的入口与所述第三三通阀的第一出口导通，所述第四三通阀的第一入口与所述第四三通阀的出口连通；
当所述第二干燥塔作为干燥塔，所述第一干燥塔作为再生塔时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第一出口导通，所述第二三通阀的第一入口与所述第二三通阀的出口导通，所述第三三通阀的入口与所述第三三通阀的第二出口导通，所述第四三通阀的第二入口与所述第四三通阀的出口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述第一干燥塔的个数至少为1个，且当所述第一干燥塔的个数大于或者等于2个时，所述第一干燥塔并联设置；
和/或
所述第二干燥塔的个数至少为1个，且当所述第二干燥塔的个数大于或者等于2个时，所述第二干燥塔并联设置
根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。
本发明提供的氢气纯化装置，使用时，将待纯化粗氢输送至加热器内加热至脱氧干燥装置的工作温度；接着，待纯化粗氢进入脱氧干燥装置内进行脱氧处理及干燥处理，输出纯氢。本发明通过加热器在脱氧干燥装置外将粗氢加热均匀后，再输送至脱氧干燥装置，避免了待纯化粗氢直接在塔内加热造成的加热不均的问题。此外，本发明中，加热器设置在脱氧干燥装置外，避免了加热器额外占用脱氧干燥装置的内部空间。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：
一种氢气纯化方法，包括：
加热待纯化粗氢至脱氧干燥装置的工作温度；
将加热后的待纯化粗氢输送至脱氧干燥装置内进行脱氧干燥。
在一个具体的实施方案中，所述脱氧干燥装置内进行脱氧干燥包括：
将所述待纯化粗氢通入所述脱氧干燥装置的脱氧塔内进行脱氧处理；
将经过所述脱氧塔脱氧后的粗氢通入所述脱氧干燥装置的干燥组件内进行干燥。
在另一个具体的实施方案中，所述脱氧塔脱氧所述待纯化粗氢之前还包括：
切换所述干燥组件的第一干燥塔和所述干燥组件的第二干燥塔，以使所述第一干燥塔和所述第二干燥塔中，一者作为再生塔，另一者作为干燥塔；
将加热至所述再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至所述再生塔内进行再生处理。
在另一个具体的实施方案中，输送经过所述再生塔再生后的气体至所述脱氧塔之前还包括：将再生后的气体温度降温至所述脱氧塔的工作温度。
在另一个具体的实施方案中，输送经过所述脱氧塔脱氧后的气体至所述干燥塔之前还包括：将脱氧后的气体降温至所述干燥塔的工作温度。
在另一个具体的实施方案中，将降温至所述干燥塔的工作温度的气体输送至所述干燥塔之前还包括：将气体进行气液分离。
本发明将粗氢在脱氧干燥装置外进行加热，避免了加热器占用脱氧干燥装置的内部空间。此外，粗氢加热均匀后再进入脱氧干燥装置内，使得粗氢受热均匀。
为了实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种制氢系统，包括产氢装置和如上述中任意一项所述的氢气纯化装置；
所述产氢装置的出口与所述氢气纯化装置的入口连通，所述产氢装置用于制出粗氢，所述氢气纯化装置用于纯化所述粗氢，以获得纯氢。
由于本发明提供的制氢系统包括上述任意一项中的氢气纯化装置，因此，氢气纯化装置所具有的有益效果均是本发明提供的制氢系统所包含的。
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为本发明一种实施例提供的氢气纯化装置的结构示意图；
图2为本发明提供的第一干燥塔作为干燥塔，第二干燥塔作为再生塔时的氢气纯化装置中的结构示意图；
图3为本发明提供的第一干燥塔作为干燥塔，第二干燥塔作为再生塔时气体工作流程图；
图4为本发明提供的第二干燥塔作为干燥塔，第一干燥塔作为再生塔时的氢气纯化装置中的结构示意图；
图5为本发明提供的第二干燥塔作为干燥塔，第一干燥塔作为再生塔时气体工作流程图；
图6为本发明另一种实施例提供的氢气纯化装置的结构示意图。
其中，图1-图6中：
氢气纯化装置1000、加热器100、脱氧塔200、第一干燥塔300、第二干燥塔400、切换组件500、第一阀门501、第二阀门502、第三阀门503、第四阀门504、第五阀门505、第六阀门506、第七阀门507、第八阀门508、第一三通阀509、第二三通阀510、第三三通阀511、第四三通阀512、第一冷却器600、第二冷却器700、气水分离器800。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-6，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，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。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。
结合图1-图6所示，本发明提供了一种氢气纯化装置1000，以提高粗氢的受热均匀性，避免加热装置占用塔内体积。
具体地，氢气纯化装置1000包括加热器100、脱氧塔200和脱氧干燥装置。
加热器100的入口用于通入待纯化粗氢，具体地，加热器100100的入口连通输入管，输入管用于持续通入待纯化粗氢。加热器100用于加热待纯化粗氢至脱氧干燥装置的工作温度。需要说明的是，脱氧干燥装置的工作温度是指脱氧干燥装置内所需的最高工作温度。
加热器100的出口与脱氧干燥装置的入口连通，脱氧干燥装置用于将待纯化粗氢进行脱氧干燥处理，以输出纯氢。
本发明通过加热器100在脱氧干燥装置外将粗氢加热均匀后，再输送至脱氧干燥装置，避免了待纯化粗氢直接在脱氧干燥装置内加热造成的加热不均的问题。此外，本发明中，加热器100设置在脱氧干燥装置外，避免了加热器100额外占用脱氧干燥装置的内部空间。
在一些实施例中，脱氧干燥装置包括连通设置的脱氧塔200和干燥组件，脱氧塔200用于脱氧待纯化粗氢，干燥组件能够干燥经过脱氧塔200脱氧后的粗氢。
干燥组件包括至少2个干燥件，且至少1个作为再生塔使用，至少1个作为干燥塔使用。需要说明的是，干燥组件的结构不限，只要满足能够干燥粗氢的结构均属于本发明的保护范围。
加热器100的出口与再生塔的入口连通，加热器100将加热至再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至再生塔。
再生塔的出口与脱氧塔200的入口连通，脱氧塔200的出口与干燥塔的入口连通，干燥塔的出口用于输出纯氢。
将干燥件至少1个作为再生塔使用，至少1个作为干燥塔使用，实现了干燥件的重复利用，在1个干燥件进行干燥作业的同时，实现了另一个干燥件的再生，节省了时间，实现了干燥件的重复利用。此外，塔的再生作业所必需的高温气体和脱氧塔200内脱氧反应所需要的高温环境均由一处加热产生，有效的减少了加热器100的使用数量，且加热气体直接进入塔内的方式可使塔体受热均匀。
加热器100用于加热待纯化粗氢至再生塔的工作温度，需要说明的是，加热器100为任意能够实现粗氢加热的装置，具体结构不限。
加热器100的出口与再生塔的入口连通，再生塔的出口与脱氧塔200的入口连通，脱氧塔200的出口与干燥塔的入口连通，干燥塔的出口用于输出纯氢。本发明通过加热器100将粗氢加热至再生塔再生所需的工作温度，经过再生之后，逐级降温至脱氧塔200脱氧所需的作业温度及干燥塔干燥所需的作业温度，避免了先加热至脱氧温度，再降温至干燥温度，再加热至再生温度，再降温至排出温度。本发明仅需一次加热至再生温度，节省了能量。此外，本发明中，再生塔再生的氢气由于没有脱氧，气体中含水量较低，有利于提升再生塔的再生效果。
需要说明的是，再生塔输出至脱氧塔200的气体温度满足脱氧塔200的工作温度，脱氧塔200输送至干燥塔的气体温度，满足干燥塔的工作温度。
进一步地，本发明具体公开了干燥组件还包括切换组件500，切换组件500分别与各个干燥件连通，用于切换各个干燥件，以使至少1个干燥件作为再生塔使用，至少1个干燥塔作为干燥塔使用。
本发明通过切换组件500来实现各个干燥件的状态的切换，避免了更换管道来实现干燥件状态的切换，方便快捷。
在一些实施例中，干燥组件包括2个干燥件，且分别为第一干燥塔300和第二干燥塔400，切换组件500包括阀门和/或三通阀，通过阀门的开闭和/或三通阀的各个口通断来切换第一干燥塔300和第二干燥塔400。
需要说明的是，这里的三通阀可以是常规意义上的三通阀，也可以是部分开口被封堵，且所起作用和三通阀相同的四通阀或者五通阀等。
以切换组件500仅包括阀门为例，如图1所示，切换组件500包括第一阀门501、第二阀门502、第三阀门503、第四阀门504、第五阀门505、第六阀门506、第七阀门507和第八阀门508。
第一阀门501的入口和第二阀门502的入口均与加热器100的出口连通，第一阀门501的出口和第二阀门502的出口分别与第一干燥塔300的第一开口及第二干燥塔400的第一开口连通。
第三阀门503的入口和第四阀门504的入口分别与第一干燥塔300的第二开口及第二干燥塔400的第二开口连通，第三阀门503的出口和第四阀门504的出口均与脱氧塔200的入口连通。
第五阀门505的入口及第六阀门506的入口均与脱氧塔200的出口连通，第五阀门505的出口及第六阀门506的出口分别与第一干燥塔300的第二开口及第二干燥塔400的第二开口连通。
第七阀门507的入口及第八阀门508的入口分别与第一干燥塔300的第一开口及第二干燥塔400的第一开口连通，第七阀门507的出口及第八阀门508的出口均用于输出纯氢。
当第一干燥塔300作为干燥塔，第二干燥塔400作为再生塔时，第二阀门502、第三阀门503、第六阀门506和第七阀门507打开，第一阀门501、第四阀门504、第五阀门505及第八阀门508关闭，如图2所示(图2中虚线代表的是截止的管路)。粗氢经过加热器100加热至再生温度(再生温度是指再生塔的工作温度)后，经过第二阀门502进入第二干燥塔400，第二干燥塔400再生后，气体经过第六阀门506进入脱氧塔200进行脱氧处理；接着，脱氧后的气体经过第三阀门503进入第一干燥塔300进行干燥；最后，干燥后得到的纯氢经过第七阀门507输出，具体工作流程图如图3所示。
当第二干燥塔400作为干燥塔，第一干燥塔300作为再生塔时，第一阀门501、第四阀门504、第五阀门505及第八阀门508打开，第二阀门502、第三阀门503、第六阀门506和第七阀门507关闭，如图4所示(图4中虚线代表的是截止的管路)。粗氢经过加热器100加热至再生温度(再生温度是指再生塔的工作温度)后，经过第一阀门501进入第一干燥塔300，第一干燥塔300再生后，气体经过第五阀门505进入脱氧塔200进行脱氧处理；接着，脱氧后的气体经过第四阀门504进入第二干燥塔400进行干燥；最后，干燥后得到的纯氢经过第八阀门508输出，具体工作流程图如图5所示。
可以理解地，第一干燥塔300的第一开口和第二开口分别开设在第一干燥塔300内干燥层的两端，即气体经过第一干燥塔300的第一开口或者第二开口进入，经过第一干燥塔300的干燥或者再生后，再经过第一干燥塔300的第二开口或者第一开口排出。第二干燥塔400的第一开口和第二开口分别开设在第二干燥塔400内干燥层的两端，即气体经过第二干燥塔400的第一开口或者第二开口进入，经过第二干燥塔400的干燥或者再生后，再经过第二干燥塔400的第二开口或者第一开口排出。
需要说明的是，切换组件500也可以仅包含三通阀，如图6所示，切换组件500包括第一三通阀509、第二三通阀510、第三三通阀511和第四三通阀512。
第一三通阀509的入口与加热器100的出口连通，第一三通阀509的第一出口及第一三通阀509的第二出口分别与第一干燥塔300的第一开口及第二干燥塔400的第一开口连通。
第二三通阀510的第一入口及第二三通阀510的第二入口分别与第一干燥塔300的第一开口及第二干燥塔400的第二开口连通，第二三通阀510的出口与脱氧塔200的入口连通。
第三三通阀511的入口与脱氧塔200的出口连通，第三三通阀511的第一出口及第三三通阀511的第二出口分别与第一干燥塔300的第二开口及第二干燥塔400的第二开口连通。
第四三通阀512的第一入口及第四三通阀512的第二入口分别与第一干燥塔300的第一开口及第二干燥塔400的第一开口连通，第四三通阀512的出口用于输出纯氢。
当第一干燥塔300作为干燥塔，第二干燥塔400作为再生塔时，第一三通阀509的入口与第一三通阀509的第二出口导通，第二三通阀510的第二入口与第二三通阀510的出口导通，第三三通阀511的入口与第三三通阀511的第一出口导通，第四三通阀512的第一入口与第四三通阀512的出口连通。粗氢经过加热器100加热至再生温度(再生温度是指再生塔的工作温度)后，经过第一三通阀509的入口、第一三通阀509内部及第一三通阀509的第二出口进入第二干燥塔400，第二干燥塔400再生后，气体经过第二三通阀510的第二入口、第二三通阀510内部及第二三通阀510的出口进入脱氧塔200进行脱氧处理；接着，脱氧后的气体经过第三三通阀511的入口、第三三通阀511内部及第三三通阀511的第一出口进入第一干燥塔300进行干燥；最后，干燥后得到的纯氢经过第四三通阀512的第一入口、第四三通阀512内部及第四三通阀512的出口输出。
当第二干燥塔400作为干燥塔，第一干燥塔300作为再生塔时，第一三通阀509的入口与第一三通阀509的第一出口导通，第二三通阀510的第一入口与第二三通阀510的出口导通，第三三通阀511的入口与第三三通阀511的第二出口导通，第四三通阀512的第二入口与第四三通阀512的出口连通。粗氢经过加热器100加热至再生温度(再生温度是指再生塔的工作温度)后，经过第一三通阀509的入口、第一三通阀509内部及第一三通阀509的第一出口进入第一干燥塔300，第一干燥塔300再生后，气体经过第二三通阀510的第一入口、第二三通阀510内部及第二三通阀510的出口进入脱氧塔200进行脱氧处理；接着，脱氧后的气体经过第三三通阀511的入口、第三三通阀511内部及第三三通阀511的第二出口进入第二干燥塔400进行干燥；最后，干燥后得到的纯氢经过第四三通阀512的第二入口、第四三通阀512内部及第四三通阀512的出口输出。
需要说明的是，切换组件500也可以同时包括阀门和三通阀，可以用1个三通阀代替2个阀门进行组合，例如，用第一三通阀509代替图1中的第一阀门501和第二阀门502，其它与图1的结构相同；或者，用第二三通阀510代替图1中的第五阀门505和第六阀门506，其它与图1的结构相同；或者，用第三三通阀511代替图1中的第三阀门503和第四阀门504；或者，用第四三通阀512代替图1中的第七阀门507和第八阀门508。也可以用2个三通阀代替4个阀门，或者3个三通阀代替6个阀门等。
在一些实施例中，脱氧干燥装置还包括第一冷却器600，第一冷却器600的入口通过切换组件500与再生塔的出口连通，第一冷却器600的出口与脱氧塔200的入口连通。通过第一冷却器600来实现将再生塔输出的气体温度降至脱氧塔200的工作温度。
进一步地，本发明公开了脱氧干燥装置还包括第二冷却器700，第二冷却器700的入口与脱氧塔200的出口连通，第二冷却器700的出口通过切换组件500与干燥塔的入口连通。通过第二冷却器700来实现将脱氧塔200输出的气体温度降至干燥塔的工作温度。
更进一步地，本发明公开了氢气纯化装置1000还包括气水分离器800，气水分离器800的入口与第二冷却器700的出口连通，气水分离器800的气体出口通过切换组件500与干燥塔的入口连通。
气水分离器800的设置能够将氧化塔输出的气体中的水分和氢气分离，减少输送至干燥塔内的气体中所含水分，进而减小了干燥塔的工作压力。
在一些实施例中，第一干燥塔300的个数至少为1个，且当第一干燥塔300的个数大于或者等于2个时，第一干燥塔300并联设置或者串联设置。第一干燥塔300的个数为2个或者2个以上，以提高第一干燥塔300的工作效率。
需要说明的是，第一干燥塔300并联设置是指各个第一干燥塔300的入口连通，各个第一干燥塔300的出口连通。第一干燥塔300串联设置是指沿着待纯化气体流经第一干燥塔300的顺序，上一个第一干燥塔300出口与下一个第一干燥塔300的入口连通。
进一步地，本发明公开了第二干燥塔400的个数至少为1个，且当第二干燥塔400的个数大于或者等于2个时，第二干燥塔400并联设置或者串联设置。第二干燥塔400的个数为2个或者2个以上，提高了第二干燥塔400的工作效率。
需要说明的是，第二干燥塔400并联设置是指各个第二干燥塔400的入口连通，各个第二干燥塔400的出口连通。第二干燥塔400串联设置是指沿着待纯化气体流经第二干燥塔400的顺序，上一个第二干燥塔400出口与下一个第二干燥塔400的入口连通。
本发明第二方面提供了一种氢气纯化方法，包括以下步骤：
步骤S1：加热待纯化粗氢至脱氧干燥装置的工作温度。
需要说明的是，脱氧干燥装置的工作温度是指脱氧干燥装置内所需的最高工作温度。当脱氧干燥装置仅需要进行脱氧和干燥处理时，由于脱氧温度大于干燥温度，因此，脱氧干燥装置的工作温度是指脱氧温度；当脱氧干燥装置需要进行脱氧、干燥及再生处理时，由于再生温度大于脱氧温度，脱氧温度大于干燥温度，因此，脱氧干燥装置的工作温度是指再生温度。
步骤S2：将加热后的待纯化粗氢输送至脱氧干燥装置内进行脱氧干燥。
具体地，脱氧干燥装置内进行脱氧干燥包括：将待纯化粗氢通入脱氧干燥装置的脱氧塔200内进行脱氧处理；将经过脱氧塔200脱氧后的粗氢通入脱氧干燥装置的干燥组件内进行干燥。
在一些实施例中，脱氧塔200脱氧待纯化粗氢之前还包括：切换干燥组件的第一干燥塔300和干燥组件的第二干燥塔400，以使第一干燥塔300和第二干燥塔400中，一者作为再生塔，另一者作为干燥塔；将加热至再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至再生塔内进行再生处理。
需要说明的是，切换第一干燥塔300300和第二干燥塔400400可以通过任何方式来实现，具体地，可以通过上述实施例中的切换组件500来实现，也可以通过其它结构实现。
在再生塔的外部实现气体的加热，有效的减小了再生塔的体积，加热气体直接进入塔内的方式可使塔体受热均匀。
进一步地，本发明公开了输送经过再生塔再生后的气体至脱氧塔200之前还包括：将再生后的气体温度降温至脱氧塔200的工作温度。具体地，可以通过将再生后的气体经过冷却装置冷却后再输送至脱氧塔200内。
进一步地，本发明公开了输送经过脱氧塔200脱氧后的气体至干燥塔之前还包括：将脱氧后的气体降温至干燥塔的工作温度。具体地，可以通过将脱氧后的气体经过冷却装置冷却后输送至干燥塔。
更进一步地，本发明公开了将降温至干燥塔的工作温度的气体输送至干燥塔之前还包括：将气体进行气液分离。通过将气体中的水分进行分离后再输送至干燥塔，减少了输送至干燥塔内的气体中所含水分，进而减小了干燥塔的工作压力。
本发明通过加热粗氢至再生塔再生所需的工作温度，经过再生之后，逐级降温至脱氧塔200脱氧所需的作业温度及干燥塔干燥所需的作业温度，避免了先加热至脱氧温度，再降温至干燥温度，再加热至再生温度，再降温至排出温度，本发明仅需一次加热至再生温度，节省了能量。此外，本发明通过切换第一干燥塔300和第二干燥塔400，使得一者作为再生塔，另一者作为干燥塔，实现了两个干燥塔的重复利用，进一步节省了能量。本发明将粗氢在干燥塔外进行加热，避免了加热器100设置在塔内占用塔内空间。此外，粗氢加热后再进入各个塔内，使得塔体受热均匀。
本发明第二方面提供了一种制氢系统，包括产氢装置和如上述中任意一项实施例中的氢气纯化装置1000。
产氢装置用于制出粗氢，氢气纯化装置1000用于纯化粗氢，产氢装置的出口与氢气纯化装置1000的入口连通，以将制出的粗氢输送至氢气纯化装置1000内进行纯化处理，获得纯氢。
需要说明的是，产氢装置为任意能够制出粗氢的装置，例如，电解制氢槽等。
由于本发明提供的制氢系统包括上述任意一项实施例中的氢气纯化装置1000，因此，氢气纯化装置1000所具有的有益效果均是本发明提供的制氢系统所包含的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造特点相一致的最宽的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (17)

1.一种氢气纯化装置，其特征在于，包括加热器和脱氧干燥装置；
所述加热器的入口用于通入待纯化粗氢，且所述加热器用于加热待纯化粗氢至所述脱氧干燥装置的工作温度；
所述加热器的出口与所述脱氧干燥装置的入口连通，所述脱氧干燥装置用于将待纯化粗氢进行脱氧干燥处理，以输出纯氢。
2.根据权利要求1所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述脱氧干燥装置包括连通设置的脱氧塔和干燥组件；
所述脱氧塔用于脱氧所述待纯化粗氢，所述干燥组件能够干燥经过所述脱氧塔脱氧后的粗氢；
所述干燥组件包括至少2个干燥件，且至少1个作为再生塔使用，至少1个作为干燥塔使用；
所述加热器的出口与所述再生塔的入口连通，所述加热器将加热至所述再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至所述再生塔；
所述再生塔的出口与所述脱氧塔的入口连通，所述脱氧塔的出口与所述干燥塔的入口连通，所述干燥塔的出口用于输出纯氢。
3.根据权利要求2所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述干燥组件还包括切换组件；
所述切换组件分别与各个所述干燥件连通，用于切换各个所述干燥件，以使至少1个所述干燥件作为再生塔使用，至少1个所述干燥件作为干燥塔使用。
4.根据权利要求3所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述脱氧干燥装置还包括第一冷却器；
所述第一冷却器的入口通过所述切换组件与所述再生塔的出口连通；
所述第一冷却器的出口与所述脱氧塔的入口连通；
所述第一冷却器用于冷却所述再生塔输出的气体至所述脱氧塔的工作温度。
5.根据权利要求4所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述脱氧干燥装置包括还包括第二冷却器；
所述第二冷却器的入口与所述脱氧塔的出口连通；
所述第二冷却器的出口通过所述切换组件与所述干燥塔的入口连通；
所述第二冷却器用于冷却所述脱氧塔输出的气体至所述干燥塔的工作温度。
6.根据权利要求5所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述脱氧干燥装置包括还包括气水分离器；
所述气水分离器的入口与所述第二冷却器的出口连通，所述气水分离器的气体出口通过所述切换组件与所述干燥塔的入口连通。
7.根据权利要求3所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述干燥组件包括2个干燥件，且分别为第一干燥塔和第二干燥塔；
所述切换组件包括阀门和/或三通阀，通过所述阀门的开闭和/或所述三通阀的各个口通断来切换所述第一干燥塔和所述第二干燥塔。
8.根据权利要求7所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述切换组件包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门；
所述第一阀门的入口和所述第二阀门的入口均与所述加热器的出口连通，所述第一阀门的出口和所述第二阀门的出口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通；
所述第三阀门的入口和所述第四阀门的入口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通，所述第三阀门的出口和所述第四阀门的出口均与所述脱氧塔的入口连通；
所述第五阀门的入口及所述第六阀门的入口均与所述脱氧塔的出口连通，所述第五阀门的出口及所述第六阀门的出口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通；
所述第七阀门的入口及所述第八阀门的入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通，所述第七阀门的出口及所述第八阀门的出口均用于输出纯氢；
当所述第一干燥塔作为干燥塔，所述第二干燥塔作为再生塔时，所述第二阀门、所述第三阀门、所述第六阀门和所述第七阀门打开，所述第一阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及所述第八阀门关闭；
当所述第二干燥塔作为干燥塔，所述第一干燥塔作为再生塔时，所述第一阀门、所述第四阀门、所述第五阀门及所述第八阀门打开，所述第二阀门、所述第三阀门、所述第六阀门和所述第七阀门关闭。
9.根据权利要求7所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述切换组件包括第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀；
所述第一三通阀的入口与所述加热器的出口连通，所述第一三通阀的第一出口及所述第一三通阀的第二出口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通；
所述第二三通阀的第一入口及所述第二三通阀的第二入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第二开口连通，所述第二三通阀的出口与所述脱氧塔的入口连通；
所述第三三通阀的入口与所述脱氧塔的出口连通，所述第三三通阀的第一出口及所述第三三通阀的第二出口分别与所述第一干燥塔的第二开口及所述第二干燥塔的第二开口连通；
所述第四三通阀的第一入口及所述第四三通阀的第二入口分别与所述第一干燥塔的第一开口及所述第二干燥塔的第一开口连通，所述第四三通阀的出口用于输出纯氢；
当所述第一干燥塔作为干燥塔，所述第二干燥塔作为再生塔时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第二出口导通，所述第二三通阀的第二入口与所述第二三通阀的出口导通，所述第三三通阀的入口与所述第三三通阀的第一出口导通，所述第四三通阀的第一入口与所述第四三通阀的出口连通；
当所述第二干燥塔作为干燥塔，所述第一干燥塔作为再生塔时，所述第一三通阀的入口与所述第一三通阀的第一出口导通，所述第二三通阀的第一入口与所述第二三通阀的出口导通，所述第三三通阀的入口与所述第三三通阀的第二出口导通，所述第四三通阀的第二入口与所述第四三通阀的出口连通。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的氢气纯化装置，其特征在于，所述第一干燥塔的个数至少为1个，且当所述第一干燥塔的个数大于或者等于2个时，所述第一干燥塔并联设置或者串联设置；
和/或
所述第二干燥塔的个数至少为1个，且当所述第二干燥塔的个数大于或者等于2个时，所述第二干燥塔并联设置或者串联设置。
11.一种氢气纯化方法，其特征在于，包括：
加热待纯化粗氢至脱氧干燥装置的工作温度；
将加热后的待纯化粗氢输送至脱氧干燥装置内进行脱氧干燥。
12.根据权利要求11所述的氢气纯化方法，其特征在于，所述脱氧干燥装置内进行脱氧干燥包括：
将所述待纯化粗氢通入所述脱氧干燥装置的脱氧塔内进行脱氧处理；
将经过所述脱氧塔脱氧后的粗氢通入所述脱氧干燥装置的干燥组件内进行干燥。
13.根据权利要求12所述的氢气纯化方法，其特征在于，所述脱氧塔脱氧所述待纯化粗氢之前还包括：
切换所述干燥组件的第一干燥塔和所述干燥组件的第二干燥塔，以使所述第一干燥塔和所述第二干燥塔中，一者作为再生塔，另一者作为干燥塔；
将加热至所述再生塔的工作温度的待纯化粗氢输送至所述再生塔内进行再生处理。
14.根据权利要求13所述的氢气纯化方法，其特征在于，输送经过所述再生塔再生后的气体至所述脱氧塔之前还包括：将再生后的气体温度降温至所述脱氧塔的工作温度。
15.根据权利要求13或14所述的氢气纯化方法，其特征在于，输送经过所述脱氧塔脱氧后的气体至所述干燥塔之前还包括：将脱氧后的气体降温至所述干燥塔的工作温度。
16.根据权利要求15所述的氢气纯化方法，其特征在于，将降温至所述干燥塔的工作温度的气体输送至所述干燥塔之前还包括：将气体进行气液分离。
17.一种制氢系统，其特征在于，包括产氢装置和如权利要求1-10中任意一项所述的氢气纯化装置；
所述产氢装置的出口与所述氢气纯化装置的入口连通，所述产氢装置用于制出粗氢，所述氢气纯化装置用于纯化所述粗氢，以获得纯氢。
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