CN117101339A - 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备 - Google Patents

一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117101339A
CN117101339A CN202311066521.2A CN202311066521A CN117101339A CN 117101339 A CN117101339 A CN 117101339A CN 202311066521 A CN202311066521 A CN 202311066521A CN 117101339 A CN117101339 A CN 117101339A
Authority
CN
China
Prior art keywords
adsorbent
gas
hydrogen production
container
adsorption
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
Application number
CN202311066521.2A
Other languages
English (en)
Inventor
徐鸣
石唯
徐琨璘
曾扬文
薛观强
刘峰
戚剑威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd filed Critical Huizhou Huadatong Gas Manufacturing Co ltd
Publication of CN117101339A publication Critical patent/CN117101339A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/02Separation 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
    • B01D53/04Separation 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
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/30Controlling by gas-analysis apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/005H2
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0062General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
    • G01N33/0067General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display by measuring the rate of variation of the concentration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

本申请适用于设备管理技术领域,提供了一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备,方法包括:向主制氢容器内输送原料气;将输送原料气后的主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启通气阀;在预设的气体混合时间内运行主制氢容器内的鼓风单元,以混合主制氢容器与检测容器内的气体;关闭通气阀,并对检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;若第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据吸附异常条件关联的响应流程,对主制氢容器内的吸附剂异常处理。采用上述方法能够在制备过程中,将主制氢容器内的部分气体输送至检测容器内,从而能够进行抽样检测,能够提高吸附剂异常识别的及时性,继而提高了管理效率。

Description

一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备
本申请要求于2023年03月14日提交国家知识产权局、申请号为202310238919.3、申请名称为“一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请属于设备管理技术领域,尤其涉及一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备。
背景技术
随着清洁能源使用的普及,越来越多领域从使用石油、煤气等不可再生能源转换到使用对环境更为友好的可再生的清洁能源,如乙醇、氢气等。而现有制取高纯度氢气的方式除了电解分解法外,则为通过分压吸附方式进行氢气制取,通过分压吸附制取氢气的过程中,需要使用能够对气体中杂质进行吸附的吸附剂。因此,如何能够有效地对吸附剂进行管理,则直接影响制取氢气的效率以及质量。
现有的吸附剂管理方法,一般是通过在制氢过程完成后,对制氢产品进行浓度检测,若检测到浓度不达标,则替换制氢容器内的吸附剂。然而制氢过程具有多个工序,若只有在制氢完成后才能够检测到吸附剂不达标,则会浪费大量的资源,从而提高了制氢过程的生产成本,以及降低了异常情况的发现及时性,管理效果较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法、装置、电子设备及存储介质,可以解决现有的吸附剂管理技术,需要在制氢完成后才能够检测到吸附剂不达标,从而浪费大量的资源,提高了制氢过程的生产成本,以及降低了异常情况的发现及时性,管理效果较差的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法,应用于制氢提纯系统,所述制氢提纯系统包括:主制氢容器以及与所述主制氢容器相连的至少一个检测容器;所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道配置有通气阀;
所述吸附剂管理方法包括:
向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体;
将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态;
在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体;
关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;
若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
在第一方面的一种可能的实现方式中,在所述若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理之前,还包括:
获取所述主制氢容器内第i种吸附剂的第一剂量以及使用次数;所述i为不大于所述主制氢容器内所述吸附剂总数N的任意正整数;
根据预设的交叉吸附计算函数,确定除所述第i种吸附剂外的N-1种其他吸附剂的交叉吸附系数;所述交叉吸附系数用于确定所述N-1种其他吸附剂对于第i种吸附剂关联的杂质气体的吸附能力;所述交叉吸附计算函数具体为:
其中,AdsorbLvi为所述N-1种其他吸附剂对第i种吸附质关联的杂质气体的交叉吸附系数;dosagei为所述第一剂量;dosagej为所述N-1种其他吸附剂中第j种吸附剂的第二剂量;CrossAdsorbij为第i种吸附剂与第j种吸附剂之间的交叉影响系数;
根据所述第i种吸附剂的老化曲线,计算所述使用次数对应的额定老化比例;所述老化曲线具体为:
Preburningi=(dosagei-Lossi(P)*dosagei)Time
其中,Preburningi为所述额定老化比例;Lossi(P)为第i种吸附剂在第一气压阈值下的损耗率;Time为所述使用次数;
将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值;
根据所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,生成所述吸附异常条件。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,包括:
获取所述原料气中所述第i种吸附剂关联的杂质气体的第i种杂质浓度;
将所述交叉吸附系数、所述老化比例、所述第i种杂质浓度导入所述浓度计算函数,确定所述额定浓度阈值;所述浓度计算函数具体为:
其中,Densityi为所述额定浓度阈值;prototypei为第i种杂质浓度;Adsorbi(prototypei)为在第i种杂质浓度下的吸附能力。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理,包括:
若所述第一空气成分中第i种吸附剂关联的杂质气体的实际浓度大于所述额定浓度阈值,则计算所述实际浓度与所述额定浓度阈值之间的浓度差值;
若所述浓度差值小于第一差值阈值,则向所述主制氢容器内添加第三剂量的所述第i种吸附剂;所述第三剂量是基于所述浓度差值确定的;
若所述浓度差值大于所述第一差值阈值且小于第二差值阈值,则移除所述主制氢容器内所述第一剂量的所述第i种吸附剂,并添加第四剂量的所述第i种吸附剂;所述第二差值阈值大于所述第一差值阈值;
若所述浓度差值大于所述第二差值阈值,则生成增压异常提示信息。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述鼓风单元的出风口对准所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道;
所述在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体,包括:
获取所述主制氢容器的第一容量以及所述检测容器的第二容量;
根据所述管道对应的管道长度以及所述第一气压阈值,计算混合所述第一容量的气体与所述第二容量的气体混合所需的气体混合时间;
基于所述第一容量与所述第二容量之间的比值,确定周期个数,并基于所述周期个数将所述气体混合时间划分为多个混合时间段;每个所述混合时间段之间间隔预设的等待时间;
在第m个混合时间段以第m鼓风功率启动所述鼓风单元,并在所述等待时间内停止所述鼓风单元,直到完成第M次鼓风操作;所述m的初始值为1;所述m为不大于所述混合时间段总数M的正整数;第m鼓风功率具体为:
Powerm=BasePw+(m-1)Step
其中,Powerm为第m鼓风功率;BasePw为基础功率;Step为预设的增幅步长。
在第一方面的一种可能的实现方式中,在所述关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分之后,还包括:
若所述第一空气成分不满足所述吸附异常条件,则吸附杂质气体后的提纯氢气输出至增压填充容器;
对输出提纯氢气后的所述主制氢容器进行多级均衡降压,以释放吸附于所述吸附剂上的杂质气体;
通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器。
在第一方面的一种可能的实现方式中,在所述通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器之后,还包括:
获取所述杂质气体对应的第二空气成分,并根据所述第二空气成分确定可溶液;
将逆放抽空方式释出的所述杂质气体输送至装有所述可溶液的液体容器,以溶解所述杂质气体。
第二方面,本申请提供了一种基于制氢提纯的吸附剂管理装置,应用于制氢提纯系统,所述制氢提纯系统包括:主制氢容器以及与所述主制氢容器相连的至少一个检测容器;所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道配置有通气阀;
所述吸附剂管理装置包括:
原料气输送单元,用于向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体;
通气阀开启单元,用于将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态;
气体混合单元,用于在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体;
第一空气成分获取单元,用于关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;
异常响应单元,用于若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面任一项所述的方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的方法。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在服务器上运行时,使得服务器执行上述第一方面中任一项所述的方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是:通过在制氢提纯系统中增加一个检验容器,并在检验容器与主制氢容器之间建立一条配置有通气阀的通道,在制氢过程时,向主制氢容器输送原料气,并通过升压的方式将杂质气体吸附于吸附剂上;在吸附剂无异常的情况下,该主制氢容器内为高纯度的氢气,杂质气体的浓度较低,通过开启通气阀以及鼓风模块,将主制氢容器内的气体输送至检测容器内,并对检测容器内的第一气体成分进行检测,判断是否满足预设的吸附异常条件,若是,则进行对应的吸附剂异常处理,实现了在制氢过程中对吸附剂异常进行管理的目的。与现有的吸附剂管理技术相比,本申请实施例并非在制氢完成后,对成品气浓度进行检测,而是在制备过程中,将主制氢容器内的部分气体输送至检测容器内,从而能够进行抽样检测,能够提高吸附剂异常识别的及时性,继而提高了管理效率。另一方面,通过鼓风模块能够保证主制氢容器与检测容器之间的气体能够充分混合,继而提高了第一空气成分的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,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申请的一些实施例,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是本申请一实施例提供的制氢提纯系统的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法的实现示意图;
图3是本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S205之前的具体实现流程图;
图4是本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法中S205的具体实现流程图;
图5是本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法中S203的具体实现流程图;
图6是本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S204之后的具体实现流程图;
图7是本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S603之后的具体实现流程图;
图8是本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理装置的结构示意图;
图9是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本申请实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解,当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
另外,在本申请说明书和所附权利要求书的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法可以应用于计算机电脑、服务器、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personalcomputer,UMPC)、上网本、智能手机等能够实现接入制氢提纯系统,并对吸附剂进行异常识别的电子设备上。本申请实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。
示例性地,图1示出了本申请一实施例提供的制氢提纯系统的结构示意图。参见图1所示,该制氢提纯系统包括一个主制氢容器11,至少一个检测容器12以及电子设备13。其中,主制氢容器11的第一出气口与增压填充容器14,提纯得到的氢气可以输送至上述的增压填充容器14。主制氢容器11的第二出气口还可以与液体容器15相连,以溶解输出的杂质气体。主制氢容器11与检测容器12之间的通道配置有一通气阀16,可以根据情况开启以及关闭。主制氢容器11中配置有一鼓风模块111,该鼓风模块111的出风口对准上述主制氢容器11与检测容器12之间的通道。其中,电子设备13可以与鼓风模块、通气阀、主制氢容器以及检测容器相连,以对上述各个模块进行控制。
请参阅图2,图2示出了本申请实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法的实现示意图,该方法包括如下步骤:
在S201中,向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体。
在本实施例中,原料气一般包含氢气、氮气、甲烷族(C1)气体、乙烷族(C2)气体、丙烷族(C3)气体、丁烷族(C4)气体、戊烷族(C5)气体、一氧化碳以及二氧化碳等气体。其中,主要成分为氢气,但其纯度较低,需要进行提纯处理才能够进行使用。因此,电子设备可以开启主制氢容器的进气阀门,进气口可以向主制氢容器输送原料气。其中,除氢气外的其他成分气体即为杂质气体。
示例性地,表1示出了本申请一实施例提供的原料气的组成表。
组分 含量(V%)
H2 47.97
N2 3.21
C1 22.04
C2 13.93
C3 7.27
C4 3.31
C5+ 1.55
CO 0.42
CO2 0.01
H2O 0.30
表1
在S202中,将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态。
在本实施例中,在将原料气输送给主制氢容器后,可以将主制氢容器进行升压处理,即将其内部的其他提升至预设的第一气压阈值。其中,原料气输送至主制氢容器时,其对应的气压具体可以为0.4兆帕Mpa,此时,气体温度小于预设温度值,如40℃。在进行升压处理时,可以将主制氢容器内的气压提升至3Mpa。由于吸附剂具有在高气压的状态下会吸附预设类型的气体杂质的特性,因此,将主制氢容器进行升压处理后,其内配置的吸附剂会处于吸附状态,从而能够将指定类型的杂质气体吸附于吸附剂表面,从而实现对气体进行提纯的目的。需要说明的是,为了提高吸附剂的吸附效果,该主制氢容器内的气压以及温度会在额定的范围内,例如气压为3Mpa范围附近,而容器内温度可以处于20℃~40℃之间的任一温度值。
在本实施例中,为了能够实现对主制氢容器内的气体进行抽检,在该过程中会开启检测容器与主制氢容器之间通道的通气阀,以实现检测容器与主制氢容器之间的空气能够流程,实现气体交互的目的。
在一种可能的实现方式中,在开启检测容器之前,可以向该检测容器输送满足出厂要求纯度的氢气,该检测容器内的气压与主制氢容器内的气压一致,均为第一气压阈值。在该情况下,开启上述通气阀进行气体交换时,并不会影响主制氢容器内的氢气浓度,从而影响后续的第一气体成分的准确性。另一方面,保持两者的气压一致,能够避免影响主制氢容器内气压的稳定性,继而因气压抖动导致吸附剂上的杂质气体释出。
在一种可能的实现方式中,上述检测容器内的气压可以略低于第一气压阈值,并在后续气体融合的过程中,再次调整气压,以使主制氢容器以及检测容器内的气压维持于第一气压阈值。通过将检测容器的气压设置较低,能够实现主制氢容器内的气体主动输送给检测容器内的目的,从而能够提高气体融合速度。
在S203中,在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体。
在本实施例中,为了实现主制氢容器以及检测容器之间的气体交互,电子设备在开启了通气阀后,会在气体混合时间内启动鼓风模块,鼓风模块会通过一个通过到向检测容器内输送主制氢容器内的气体,而检测容器内的气体由于有新的气体输入,则检测容器的原本气体会从另一个通道会流入主制氢容器,从而能够实现气体交换。
在S204中,关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分。
在本实施例中,在检测容器获取得到抽样检测的气体后,电子设备会空气通气阀关闭,从而保持检测过程不会对主制氢容器内的气体造成影响。其中,检测容器可以通过内置的气体成分检测模块对其内部的气体进行成分检测,确定各个成分气体对应的浓度比例,从而得到上述的第一空气成分。
在S205中,若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
在本实施例中,电子设备可以设置对应的吸附异常条件,该吸附异常条件具体用于判定该第一空气成分内是否存在浓度比例超出额定阈值的杂质气体。若是,则识别满足上述的吸附异常条件,可能是由于主制氢容器内的吸附剂老化导致吸附效果不理想,此时会执行对应的吸附剂异常处理操作,从而能够对异常情况进行处理,在高纯度氢气生成成品气之间就可以进行质量检测,并对吸附剂异常进行识别并响应,减少了后续步骤的操作,减少了不必要的能耗,降低了制氢成本。
需要说明的是,不同杂质气体可以对应不同的吸附异常条件,每个杂质气体对应一个浓度阈值,若检测到第一空气成分中任一杂质的实际浓度大于该杂质气体对应的浓度阈值,则识别满足该杂质对应的吸附异常条件,并根据杂质与吸附剂之间的对应关系,确定用于吸附该杂质对应的吸附剂,对应的吸附剂异常处理即为向主制氢容器内添加对应的吸附剂。其中,吸附剂添加的剂量可以根据实际浓度超出浓度阈值的浓度差确定。
在一种可能的实现方式中,上述吸附剂异常处理还可以为:替换上述吸附异常条件对应的吸附剂,例如主制氢容器内配备有1kg活性炭用于吸附二氧化碳,当二氧化碳的实际浓度大于浓度阈值,则可以移除原本主制氢容器内的所有活性炭,重新添加1kg新的活性炭。
以上可以看出,本申请实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法通过在制氢提纯系统中增加一个检验容器,并在检验容器与主制氢容器之间建立一条配置有通气阀的通道,在制氢过程时,向主制氢容器输送原料气,并通过升压的方式将杂质气体吸附于吸附剂上;在吸附剂无异常的情况下,该主制氢容器内为高纯度的氢气,杂质气体的浓度较低,通过开启通气阀以及鼓风模块,将主制氢容器内的气体输送至检测容器内,并对检测容器内的第一气体成分进行检测,判断是否满足预设的吸附异常条件,若是,则进行对应的吸附剂异常处理,实现了在制氢过程中对吸附剂异常进行管理的目的。与现有的吸附剂管理技术相比,本申请实施例并非在制氢完成后,对成品气浓度进行检测,而是在制备过程中,将主制氢容器内的部分气体输送至检测容器内,从而能够进行抽样检测,能够提高吸附剂异常识别的及时性,继而提高了管理效率。另一方面,通过鼓风模块能够保证主制氢容器与检测容器之间的气体能够充分混合,继而提高了第一空气成分的可靠性。
图3示出了本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S205之前的具体实现流程图。参见图3所示,与图2所示的实施例相比,本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S205之前还包括:S301~S305,具体描述如下:
在S301中,获取所述主制氢容器内第i种吸附剂的第一剂量以及使用次数;所述i为不大于所述主制氢容器内所述吸附剂总数N的任意正整数。
在本实施例中,不同种类的吸附剂用于吸附不同成分的杂质气体。例如,吸附剂包含有3种类型,其中,第一种类型的吸附剂用于吸附烷烃类的杂质气体,第二种类型的吸附剂则用于吸附氮气,第三种类型的吸附剂用于吸附一氧化碳以及二氧化碳。由于吸附剂具有一定的再使用能力,例如在进行分级降压过程中,吸附的杂质气体会随着气压的降低而被释放,从而吸附剂在再次使用时,又可以继续吸附新的杂质气体,因此电子设备需要定期对吸附剂的老化程度以及消耗程度进行检测。
在本实施例中,电子设备在对吸附剂进行老化与消耗识别时,会分别为不同种类的吸附剂配置对应的吸附异常条件,从而能够分别对不同类型的吸附剂的老化或消耗情况进行检测与识别。其中,电子设备会获取配置在主制氢容器内其中一种吸附剂(即第i种吸附剂)对应的第一剂量,以及该吸附剂在主制氢容器内对应的使用次数。需要说明的是,电子设备会遍历所有种类的吸附剂,对每种类型的吸附剂均执行S301~S305的操作,以生成对应的吸附异常条件。
在S302中,根据预设的交叉吸附计算函数,确定除所述第i种吸附剂外的N-1种其他吸附剂的交叉吸附系数;所述交叉吸附系数用于确定所述N-1种其他吸附剂对于第i种吸附剂关联的杂质气体的吸附能力;所述交叉吸附计算函数具体为:
其中,AdsorbLvi为所述N-1种其他吸附剂对第i种吸附质关联的杂质气体的交叉吸附系数;dosagei为所述第一剂量;dosagej为所述N-1种其他吸附剂中第j种吸附剂的第二剂量;CrossAdsorbij为第i种吸附剂与第j种吸附剂之间的交叉影响系数。
在本实施例中,不同吸附剂对于不同气体的吸附能力不同,硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅,它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络,一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的,硅胶不仅对水有极强的亲和力,而且对烃类CO2等组分也有较强的吸附能力。活性炭类吸附剂的特点是:其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性,加上活性炭所具有的特别大的内表面积,使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的广谱耐水型吸附剂。沸石分子筛类吸附剂是一种含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐,属于强极性吸附剂,有着非常一致的孔径结构和极强的吸附选择性对CO、CH4、N2、Ar、O2等均具有较高的吸附能力,因此,在引入多种吸附剂。为了提高氢气提纯的效果,往往会根据杂质气体的不同,加入两种或以上的吸附剂,以提高吸附效果。
在本实施例中,由于某一种类的吸附剂可以主要吸附某一种类的杂质气体,但其他种类的吸附剂可能对该类型的杂质气体也存在一定吸附力,在该情况下,即存在不同种类的吸附剂之间存在交叉吸附的情况,为了进一步提高识别的准确性,需要考虑其他吸附剂的交叉吸附的影响。因此需要计算上述的交叉吸附系数。在本实施例种,交叉吸附影响的能力与其他吸附剂与本类型吸附剂之间的计量比例相关,若其他吸附剂对应的剂量越大,对应的交叉影响能力越强,反之,若其他吸附剂量越小,则对应的交叉影响能力越弱。基于此,电子设备会获取其他种类的吸附剂对应的第二剂量,并根据第一剂量以及第二剂量确定其对应的交叉影响因子,基于所有其他种类的吸附剂对应的交叉影响因子进行求和,能够计算得到第i种吸附剂受其他吸附剂影响的交叉吸附系数。其中,不同种类之间的吸附能力的交叉影响系数CrossAdsorbij可以通过查询预设的关系表得到,或者通过数据实现统计得到。
示例性地,上述吸附剂可以为活性炭吸附剂,或活性炭掺杂沸石的吸附剂,该类型的吸附剂具体用于吸附气体中的二氧化碳CO2,其具体的吸附量比例为:CO2>CH4>CO>N2>H2,即若用上述类型的吸附剂吸附CO2时,其仍会吸附其他不同的气体,即存在交叉吸附的情况。本申请可以通过搭建真空变压吸附环境,分别在该环境下放置不同类型的吸附剂,用于模拟不同吸附剂在不同的压力环境下的氢净化性能。不同吸附剂专门用于吸附对应的指定气体,在该情况下,在上述变压测试环境下,可以检测某一吸附剂确定不同吸附剂用于吸附指定气体的第一吸附量,以及用于该吸附剂吸附除该对应的指定气体外,其他气体的第二吸附量,从而通过第一吸附量与第二吸附量计算得到上述的交叉吸附系数。例如,上述活性炭用于吸附CO2,则可以确定在变压真空环境下,其吸附CO2的第一吸附量,以及吸附氮气N2以及甲烷等其他气体的第二吸附量,从而根据第一吸附量与第二吸附量,计算得到上述的交叉影响系数。
在一种可能的实现方式中,上述交叉影响系数计算过程可以为:在主制氢容器内放置第i种吸附剂,并向主制氢容器内输入原料气体,确定原料气体中,第i种吸附剂对应的指定杂质气体的浓度11,以及第j种吸附剂对应的指定杂质气体的浓度21。然后,通过第i种吸附剂进行制氢提纯,得到提纯气体中,第i种吸附剂对应的指定杂质气体的浓度12,以及第j种吸附剂对应的指定杂质气体的浓度22,上述第i种吸附剂与第j种吸附剂之间的交叉影响系数可以表示为:(浓度21-浓度21)/(浓度11-浓度12)。
在S303中,根据所述第i种吸附剂的老化曲线,计算所述使用次数对应的额定老化比例;所述老化曲线具体为:
Preburningi=(dosagei-Lossi(P)*dosagei)Time
其中,Preburningi为所述额定老化比例;Lossi(P)为第i种吸附剂在第一气压阈值下的损耗率;Time为所述使用次数。
在本实施例中,吸附剂会随着使用,其吸附能力会减弱,即具有对应的老化情况。以吸附剂为活性炭为例,活性炭在制氢过程中对二氧化碳这一杂质进行吸附时,需要进行抽真空处理,并将真空环境的其他提升至预设的气压,如上述的第一气压阈值,需要强调的是,不同吸附剂对应的第一气压阈值可以相同,也可以不同。第一气压阈值指的是在制氢过程中,吸附指定气体的气体量最大时对应的气压值。然后,对真空环境进行降温,以使二氧化碳能够附着于活性炭上,实现吸附。在吸附完成后,会进行升温脱附流程,如此往复。而在实际通过上述过程使用中,活性炭每一次吸附的二氧化碳的气体量会逐步下降,即活性炭出现了老化损耗,吸附剂在进行废弃吸附以及再生的过程中,每一次吸附完成,其吸附气体的容量会低于预设的容量值,因此,通过模拟制氢环境,测量同样剂量下,不同使用次数吸附的气体容量,即可以计算得到上述的损耗率,继而构建上述的老化曲线。
因此,电子设备建立第i种吸附剂对应的老化曲线,并将该类型的吸附剂对应的使用次数导入上述老化曲线内,从而能够计算得到对应的额定老化比例。即在该额定老化比例下,吸附剂处于正常老化状态,可以根据预设的剂量配额对吸附剂进行补充即可,无需进行异常响应。其中,该额定老化比例是随着使用次数呈指数形式增长,即使用次数越多,其老化速率也越快。上述老化程度还会与第i种吸附剂所工作的气压环境相关,因此,电子设备可以根据第一气压阈值,确定其对应的损耗率,该Lossi(P)也可以通过查表或实验统计确定得到。
在一种可能的实现方式中,第i种吸附剂在第一气压阈值下的损耗率的获取方式具体可以为:通过搭建制氢环境,向该环境内输入第一容量的该吸附剂专门吸附的指定气体,并获取在制氢完成后,该吸附剂实际吸附的指定气体的第二容量,得到吸附比例,然后对吸附剂进行脱附处理,完成一次吸附循环;计算每一次循环采集得到的上述吸附比例,从而可以确定在多次循环中,该吸附剂吸附指定容量气体的下降比例,基于该下降比例得到上述的损耗率。
在S304中,将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值。
在本实施例中,由于吸附剂的吸附能力受老化程度以及其他类型吸附剂的交叉吸附系数影响,在该情况下,电子设备在检测第i种类型的吸附剂是否存在使用异常时,可以通过检测第i种类型的吸附剂关联的杂质气体的实际浓度进行确定,因此,电子设备可以通过上述两个参数计算得到在第i种吸附剂无异常的情况下,对应的额定浓度阈值。
进一步地,作为本申请的另一实施例,上述S304具体可以包含以下步骤:
步骤1:获取所述原料气中所述第i种吸附剂关联的杂质气体的第i种杂质浓度。
步骤2:将所述交叉吸附系数、所述老化比例、所述第i种杂质浓度导入所述浓度计算函数,确定所述额定浓度阈值;所述浓度计算函数具体为:
其中,Densityi为所述额定浓度阈值;prototypei为第i种杂质浓度;Adsorbi(prototypei)为在第i种杂质浓度下的吸附能力。该吸附能力指的是吸附剂对第i种杂质吸附后,制氢环境中该第i种杂质的浓度值。
在本实施例中,由于最后进行升压吸附后得到的气体中,杂质气体的浓度会与其在原料气中的浓度相关,因此,电子设备会获取原料气中第i种吸附剂关联的杂质气体对应的杂质浓度,即上述的第i种杂质浓度。若该杂质浓度越高,后续计算得到的额定浓度阈值也越高。并且,杂质浓度也会对吸附剂的能力有一定的影响,因此,电子设备可以构建关于吸附剂在该杂质浓度下对应的吸附能力函数,该吸附能力函数与其额定老化比例以及对应的交叉吸附系数相关。电子设备通过上述两个方程进行联立求解,则可以计算得到对应的额定浓度阈值。
在本申请实施例中,通过确定原料气中第i种杂质气体的杂质浓度,继而考虑对应的额定老化比例以及交叉吸附系数,能够进一步提高额定浓度阈值的准确性,继而能够提高后续异常识别的准确性。
在S305中,根据所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,生成所述吸附异常条件。
在本实施例中,电子设备可以为不同的吸附剂配置对应的吸附异常条件,将该吸附剂关联的杂质气体与其对应的额定浓度阈值进行比对,以确定该种类的吸附剂是否异常。
在本申请实施例中,通过分别获取不同种类的吸附剂对应的剂量信息以及使用次数,为不同种类的吸附剂配置对应的吸附异常条件,能够对不同种类的吸附剂进行异常识别,在检测到某一类型的吸附剂异常时,只需要添加该类型的吸附剂即可,从而能够实现对吸附剂的精准管理,继而减少了不必要的成本消耗,进一步减少了吸附制氢过程的成本。
图4示出了本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法中S205的具体实现流程图。参见图4所示,与图2所示的实施例相比,本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S205具体包括:S2051~S2054,具体描述如下:
在S2051中,若所述第一空气成分中第i种吸附剂关联的杂质气体的实际浓度大于所述额定浓度阈值,则计算所述实际浓度与所述额定浓度阈值之间的浓度差值。
在本实施例中,由于第一空气成分是完成吸附后提纯的氢气。在正常情况下,高纯度氢气内的其他杂质气体的浓度会较低。因此,若检测到第一空气成分中第i种吸附剂关联的杂质气体的实际浓度大于额定浓度阈值,则表示该种类的吸附剂没有正常对该类型的杂质气体进行吸附,需要执行对应的异常响应操作。为了确定其对应的异常程度,需要计算该实际浓度与额定浓度阈值之间的浓度差值。
在本实施例中,若两者的浓度相差较小,即浓度差值小于第一差值阈值,则执行S2052的操作;若两者浓度相差在合理的范围内,即浓度差值大于等于第一差值阈值,而小于第二差值阈值,则执行S2053的操作;若两者浓度差值较大,即浓度差值大于第二差值阈值,则执行S2054的操作。
在S2052中,若所述浓度差值小于第一差值阈值,则向所述主制氢容器内添加第三剂量的所述第i种吸附剂;所述第三剂量是基于所述浓度差值确定的。
在本实施例中,由于浓度差值较小,则表示只是缺少一定量的吸附剂,只需要对主制氢容器内添加一定剂量的吸附剂即可对异常情况进行修复,从而能够保证主制氢容器在添加了吸附剂后的气体成分中,该类型的杂质气体的实际浓度不大于上述的额定浓度阈值。
在S2053中,若所述浓度差值大于所述第一差值阈值且小于第二差值阈值,则移除所述主制氢容器内所述第一剂量的所述第i种吸附剂,并添加第四剂量的所述第i种吸附剂;所述第二差值阈值大于所述第一差值阈值。
在本实施例中,由于浓度差值在合理范围内,则表示该类型的吸附剂已经大量消耗或许大量老化,不再具有杂质气体的吸附能力,此时可以对该类型的吸附剂进行批量替换,其中,替换的吸附剂的剂量可以与第一剂量相等,也可以大于上述的第一剂量,可以根据实际情况进行设置。在浓度差值在合理范围的情况下,通过批量替换吸附剂,能够保证主制氢容器在添加了吸附剂后的气体成分中,该类型的杂质气体的实际浓度不大于上述的额定浓度阈值。
在S2054中,若所述浓度差值大于所述第二差值阈值,则生成增压异常提示信息。
在本实施例中,若检测到浓度差值较大,则表示通过吸附操作后,空气成分中仍存在大量的杂质气体,此时可能并非由于吸附剂不足或老化导致的,可能是由于主制氢容器内气压不足而导致无法到达预设的吸附压力,此时,可以生成增压异常提示信息,以提示用户对主制氢容器内的增压模块进行检测。
在本申请实施例中,通过杂质气体的浓度差值的不同,采用不同的异常响应流程进行异常修复,能够提高异常修复的准确性。
图5示出了本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法中S203的具体实现流程图。参见图5所示,与图2所示的实施例相比,本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S203具体包括:S2031~S2034,且鼓风单元的出风口对准所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道,具体描述如下:
在S2031中,获取所述主制氢容器的第一容量以及所述检测容器的第二容量。
在S2032中,根据所述管道对应的管道长度以及所述第一气压阈值,计算混合所述第一容量的气体与所述第二容量的气体混合所需的气体混合时间。
在本实施例中,通过将鼓风单元的出风口对准一个通道,能够提高气体交换的效率。并且,气体混合时间的长短与两个容器之间的容量相关,还有两个容器之间的管道长度以及当前的气压相关,若通道的长度越长,则混合所需的时间越长;反之,若通道的长度越短,则混合所需的时间越短。另一方面,气压的大小也会影响气体流动的速度,因此在计算气体混合时间时,也需要考虑到第一气压阈值。
在S2033中,基于所述第一容量与所述第二容量之间的比值,确定周期个数,并基于所述周期个数将所述气体混合时间划分为多个混合时间段;每个所述混合时间段之间间隔预设的等待时间。
在本实施例中,为了能够实现主制氢容器与检测容器内的气体能够充分混合,电子设备在通过鼓风模块进行气体混合时,会通过多个周期进行气体混合,由于两个容量之间的比值越大,则表示两个容器内的气体越难混合,因此,需要划分的周期数越多,通过多个周期的间断鼓风,以实现两个容器之间的气体混合。每个鼓风模块启动周期之间会具有一定的间隔时间,即两个混合时间段之间会间隔有一个等待时间,在该等待时间内鼓风模块会处于关闭状态。
在S2034中,在第m个混合时间段以第m鼓风功率启动所述鼓风单元,并在所述等待时间内停止所述鼓风单元,直到完成第M次鼓风操作;所述m的初始值为1;所述m为不大于所述混合时间段总数M的正整数;第m鼓风功率具体为:
Powerm=BasePw+(m-1)Step
其中,Powerm为第m鼓风功率;BasePw为基础功率;Step为预设的增幅步长。
在本实施例中,电子设备可以在每一个周期内提高鼓风模块的功率,从而能能够提高后续周期的风力,由于两个容器之间的比例越大,混合难度越大,因此不仅能够通过多个周期进行鼓风,即增加鼓风周期数,还可以提高后续周期的鼓风功率,以进一步提高混合效果。
在本申请实施例中,根据主制氢容器与检测容器之间的容量比值,从而能够指定对应的鼓风流程,能够提高两个容器之间气体的混合效果,继而提高后续的抽样检测的准确性。
图6示出了本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S204之后的具体实现流程图。参见图6所示,与图2-5任一项所示的实施例相比,本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S204之后还具体包括:S601~S603,具体描述如下:
在S601中,若所述第一空气成分不满足所述吸附异常条件,则吸附杂质气体后的提纯氢气输出至增压填充容器。
在S602中,对输出提纯氢气后的所述主制氢容器进行多级均衡降压,以释放吸附于所述吸附剂上的杂质气体。
在S603中,通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器。
在本实施例中,电子设备若检测到第一空气成分中,各个杂质气体的浓度均在预设的范围内,则识别吸附剂无异常,本次吸附效果符合出厂要求,即氢气浓度满足产品需求。此时,可以将吸附杂质气体后的提纯氢气输出值增压填充容器,进行高纯度氢气的封装,例如合格产品氢气经压缩机增压到22.0Mpa进行充装。然后,为了能够实现对吸附剂的再利用,电子设备会控制主制氢容器进行多级均衡降压,即将主制氢容器内的气压由第一气压阈值降压至第二气压阈值,从而使得吸附于吸附剂上的杂质气体重新释放,继而通过逆放和抽空的方式将原本吸附于吸附剂上的解吸气排出主制氢容器,以准备实现下一次的氢气提纯流程。
在本申请实施例中,在检测到第一空气成分满足出厂要求时,可以将高纯度氢气进行增压填充,并进行分级均衡降压,将吸附于吸附剂上的杂质气体重新释出,得到解吸气,能够实现对吸附剂的循环利用。
图7示出了本申请一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S603之后的具体实现流程图。参见图7所示,与图6所示的实施例相比,本申请实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理方法在S603之后还具体包括:S701~S702,具体描述如下:
在S701中,获取所述杂质气体对应的第二空气成分,并根据所述第二空气成分确定可溶液。
在S702中,将逆放抽空方式释出的所述杂质气体输送至装有所述可溶液的液体容器,以溶解所述杂质气体。
在本实施例中,由于解吸气往往存在大量有毒气体或可燃气体,若直接排出解吸气可能会造成一定的危害。在该情况下,电子设备会检测解吸气中的气体成分,即第二气体成分,确定能够溶解上述气体成分对应的可溶液,并将解吸气排出至可溶液内,以将杂质气体溶解于可溶液内,从而能够减少杂质气体对于空气的污染,也能够避免安全事故发的发生,提高了制氢过程的安全性。
图8示出了本发明一实施例提供的一种基于制氢提纯的吸附剂管理装置的结构框图,该基于制氢提纯的吸附剂管理装置包括的各单元用于执行图2对应的实施例中装置实现的各步骤。具体请参阅图2与图2所对应的实施例中的相关描述。为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分。
参见图8,所述基于制氢提纯的吸附剂管理装置包括:
原料气输送单元81,用于向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体;
通气阀开启单元82,用于将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态;
气体混合单元83,用于在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体;
第一空气成分获取单元84,用于关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;
异常响应单元85,用于若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
可选地,所述吸附剂管理装置还包括:
吸附信息获取单元,用于获取所述主制氢容器内第i种吸附剂的第一剂量以及使用次数;所述i为不大于所述主制氢容器内所述吸附剂总数N的任意正整数;
交叉吸附系数确定单元,用于根据预设的交叉吸附计算函数,确定除所述第i种吸附剂外的N-1种其他吸附剂的交叉吸附系数;所述交叉吸附系数用于确定所述N-1种其他吸附剂对于第i种吸附剂关联的杂质气体的吸附能力;所述交叉吸附计算函数具体为:
其中,AdsorbLvi为所述N-1种其他吸附剂对第i种吸附质关联的杂质气体的交叉吸附系数;dosagei为所述第一剂量;dosagej为所述N-1种其他吸附剂中第j种吸附剂的第二剂量;CrossAdsorbij为第i种吸附剂与第j种吸附剂之间的交叉影响系数;
额定老化比例确定单元,用于根据所述第i种吸附剂的老化曲线,计算所述使用次数对应的额定老化比例;所述老化曲线具体为:
Preburningi=(dosagei-Lossi(P)*dosagei)Time
其中,Preburningi为所述额定老化比例;Lossi(P)为第i种吸附剂在第一气压阈值下的损耗率;Time为所述使用次数;
额定浓度阈值确定单元,用于将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值;
吸附异常条件生成单元,用于根据所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,生成所述吸附异常条件。
可选地,所述额定浓度阈值确定单元包括:
杂质浓度确定单元,用于获取所述原料气中所述第i种吸附剂关联的杂质气体的第i种杂质浓度;
函数导入单元,用于将所述交叉吸附系数、所述老化比例、所述第i种杂质浓度导入所述浓度计算函数,确定所述额定浓度阈值;所述浓度计算函数具体为:
其中,Densityi为所述额定浓度阈值;prototypei为第i种杂质浓度;Adsorbi(prototypei)为在第i种杂质浓度下的吸附能力。
可选地,所述异常响应单元85包括:
浓度差值计算单元,用于若所述第一空气成分中第i种吸附剂关联的杂质气体的实际浓度大于所述额定浓度阈值,则计算所述实际浓度与所述额定浓度阈值之间的浓度差值;
第一响应单元,用于若所述浓度差值小于第一差值阈值,则向所述主制氢容器内添加第三剂量的所述第i种吸附剂;所述第三剂量是基于所述浓度差值确定的;
第二响应单元,用于若所述浓度差值大于所述第一差值阈值且小于第二差值阈值,则移除所述主制氢容器内所述第一剂量的所述第i种吸附剂,并添加第四剂量的所述第i种吸附剂;所述第二差值阈值大于所述第一差值阈值;
第三响应单元,用于若所述浓度差值大于所述第二差值阈值,则生成增压异常提示信息。
可选地,所述鼓风单元的出风口对准所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道;
所述气体混合单元83包括:
容量确定单元,用于获取所述主制氢容器的第一容量以及所述检测容器的第二容量;
混合时间确定单元,用于根据所述管道对应的管道长度以及所述第一气压阈值,计算混合所述第一容量的气体与所述第二容量的气体混合所需的气体混合时间;
混合时间划分单元,用于基于所述第一容量与所述第二容量之间的比值,确定周期个数,并基于所述周期个数将所述气体混合时间划分为多个混合时间段;每个所述混合时间段之间间隔预设的等待时间;
分段融合执行单元,用于在第m个混合时间段以第m鼓风功率启动所述鼓风单元,并在所述等待时间内停止所述鼓风单元,直到完成第M次鼓风操作;所述m的初始值为1;所述m为不大于所述混合时间段总数M的正整数;第m鼓风功率具体为:
Powerm=BasePw+(m-1)Step
其中,Powerm为第m鼓风功率;BasePw为基础功率;Step为预设的增幅步长。
可选地,所述吸附剂管理装置还包括:
增压填充单元,用于若所述第一空气成分不满足所述吸附异常条件,则吸附杂质气体后的提纯氢气输出至增压填充容器;
降压单元,用于对输出提纯氢气后的所述主制氢容器进行多级均衡降压,以释放吸附于所述吸附剂上的杂质气体;
杂质排出单元,用于通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器。
可选地,所述吸附剂管理装置还包括:
可溶液选择单元,用于获取所述杂质气体对应的第二空气成分,并根据所述第二空气成分确定可溶液;
气体溶解单元,用于将逆放抽空方式释出的所述杂质气体输送至装有所述可溶液的液体容器,以溶解所述杂质气体。
因此,本发明实施例提供的基于制氢提纯的吸附剂管理装置同样可以通过在制氢提纯系统中增加一个检验容器,并在检验容器与主制氢容器之间建立一条配置有通气阀的通道,在制氢过程时,向主制氢容器输送原料气,并通过升压的方式将杂质气体吸附于吸附剂上;在吸附剂无异常的情况下,该主制氢容器内为高纯度的氢气,杂质气体的浓度较低,通过开启通气阀以及鼓风模块,将主制氢容器内的气体输送至检测容器内,并对检测容器内的第一气体成分进行检测,判断是否满足预设的吸附异常条件,若是,则进行对应的吸附剂异常处理,实现了在制氢过程中对吸附剂异常进行管理的目的。与现有的吸附剂管理技术相比,本申请实施例并非在制氢完成后,对成品气浓度进行检测,而是在制备过程中,将主制氢容器内的部分气体输送至检测容器内,从而能够进行抽样检测,能够提高吸附剂异常识别的及时性,继而提高了管理效率。另一方面,通过鼓风模块能够保证主制氢容器与检测容器之间的气体能够充分混合,继而提高了第一空气成分的可靠性。
应当理解的是,图8示出的基于制氢提纯的吸附剂管理方法装置的结构框图中,各模块用于执行图2至图7对应的实施例中的各步骤,而对于图2至图7对应的实施例中的各步骤已在上述实施例中进行详细解释,具体请参阅图2至图7以及图2至图7所对应的实施例中的相关描述,此处不再赘述。
图9是本申请另一实施例提供的一种电子设备的结构框图。如图9所示,该实施例的电子设备900包括:处理器910、存储器920以及存储在存储器920中并可在处理器910运行的计算机程序930,例如基于制氢提纯的吸附剂管理方法的程序。处理器910执行计算机程序930时实现上述各个基于制氢提纯的吸附剂管理方法各实施例中的步骤,例如图2所示的S201至S205。或者,处理器910执行计算机程序930时实现上述图8对应的实施例中各模块的功能,例如,图8所示的单元81至85的功能,具体请参阅图8对应的实施例中的相关描述。
示例性的,计算机程序930可以被分割成一个或多个模块,一个或者多个模块被存储在存储器920中,并由处理器910执行,以完成本申请。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述计算机程序930在电子设备900中的执行过程。例如,计算机程序930可以被分割成各个单元模块,各模块具体功能如上。
电子设备900可包括,但不仅限于,处理器910、存储器920。本领域技术人员可以理解,图9仅仅是电子设备900的示例,并不构成对电子设备900的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器910可以是中央处理单元,还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。
存储器920可以是电子设备900的内部存储单元,例如电子设备900的硬盘或内存。存储器920也可以是电子设备900的外部存储设备,例如电子设备900上配备的插接式硬盘,智能存储卡,闪存卡等。进一步地,存储器920还可以既包括电子设备900的内部存储单元也包括外部存储设备。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法,其特征在于,应用于制氢提纯系统,所述制氢提纯系统包括:主制氢容器以及与所述主制氢容器相连的至少一个检测容器;所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道配置有通气阀;
所述吸附剂管理方法包括:
向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体;
将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态;
在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体;
关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;
若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
2.根据权利要求1所述的吸附剂管理方法,其特征在于,在所述若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理之前,还包括:
获取所述主制氢容器内第i种吸附剂的第一剂量以及使用次数;所述i为不大于所述主制氢容器内所述吸附剂总数N的任意正整数;
根据预设的交叉吸附计算函数,确定除所述第i种吸附剂外的N-1种其他吸附剂的交叉吸附系数;所述交叉吸附系数用于确定所述N-1种其他吸附剂对于第i种吸附剂关联的杂质气体的吸附能力;
其中,AdsorbLvi为所述N-1种其他吸附剂对第i种吸附质关联的杂质气体的交叉吸附系数;dosagei为所述第一剂量;dosagej为所述N-1种其他吸附剂中第j种吸附剂的第二剂量;CrossAdsorbij为第i种吸附剂与第j种吸附剂之间的交叉影响系数;
根据所述第i种吸附剂的老化曲线,计算所述使用次数对应的额定老化比例;所述老化曲线具体为:
Preburningi=(dosagei-Lossi(P)*dosagei)Time
其中,Preburningi为所述额定老化比例;Lossi(P)为第i种吸附剂在第一气压阈值下的损耗率;Time为所述使用次数;
将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值;
根据所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,生成所述吸附异常条件。
3.根据权利要求2所述的吸附剂管理方法,其特征在于,所述将所述额定老化比例以及所述交叉吸附系数导入预设的浓度计算函数,确定所述检测容器内所述第i种吸附剂关联的杂质气体的额定浓度阈值,包括:
获取所述原料气中所述第i种吸附剂关联的杂质气体的第i种杂质浓度;
将所述交叉吸附系数、所述老化比例、所述第i种杂质浓度导入所述浓度计算函数,确定所述额定浓度阈值;所述浓度计算函数具体为:
其中,Densityi为所述额定浓度阈值;prototypei为第i种杂质浓度;Adsorbi(prototypei)为在第i种杂质浓度下的吸附能力。
4.根据权利要求2所述的吸附剂管理方法,其特征在于,所述若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理,包括:
若所述第一空气成分中第i种吸附剂关联的杂质气体的实际浓度大于所述额定浓度阈值,则计算所述实际浓度与所述额定浓度阈值之间的浓度差值;
若所述浓度差值小于第一差值阈值,则向所述主制氢容器内添加第三剂量的所述第i种吸附剂;所述第三剂量是基于所述浓度差值确定的;
若所述浓度差值大于所述第一差值阈值且小于第二差值阈值,则移除所述主制氢容器内所述第一剂量的所述第i种吸附剂,并添加第四剂量的所述第i种吸附剂;所述第二差值阈值大于所述第一差值阈值;
若所述浓度差值大于所述第二差值阈值,则生成增压异常提示信息。
5.根据权利要求1所述的吸附剂管理方法,其特征在于,所述鼓风单元的出风口对准所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道;
所述在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体,包括:
获取所述主制氢容器的第一容量以及所述检测容器的第二容量;
根据所述管道对应的管道长度以及所述第一气压阈值,计算混合所述第一容量的气体与所述第二容量的气体混合所需的气体混合时间;
基于所述第一容量与所述第二容量之间的比值,确定周期个数,并基于所述周期个数将所述气体混合时间划分为多个混合时间段;每个所述混合时间段之间间隔预设的等待时间;
在第m个混合时间段以第m鼓风功率启动所述鼓风单元,并在所述等待时间内停止所述鼓风单元,直到完成第M次鼓风操作;所述m的初始值为1;所述m为不大于所述混合时间段总数M的正整数;第m鼓风功率具体为:
Powerm=BasePw+(m-1)Step
其中,Powerm为第m鼓风功率;BasePw为基础功率;Step为预设的增幅步长。
6.根据权利要求1-5任一项所述的吸附剂管理方法,其特征在于,在所述关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分之后,还包括:
若所述第一空气成分不满足所述吸附异常条件,则吸附杂质气体后的提纯氢气输出至增压填充容器;
对输出提纯氢气后的所述主制氢容器进行多级均衡降压,以释放吸附于所述吸附剂上的杂质气体;
通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器。
7.根据权利要求6所述的吸附剂管理方法,其特征在于,在所述通过逆放抽空方式将所述杂质气体释出所述主制氢容器之后,还包括:
获取所述杂质气体对应的第二空气成分,并根据所述第二空气成分确定可溶液;
将逆放抽空方式释出的所述杂质气体输送至装有所述可溶液的液体容器,以溶解所述杂质气体。
8.一种基于制氢提纯的吸附剂管理装置,其特征在于,应用于制氢提纯系统,所述制氢提纯系统包括:主制氢容器以及与所述主制氢容器相连的至少一个检测容器;所述主制氢容器与所述检测容器之间的管道配置有通气阀;
所述吸附剂管理装置包括:
原料气输送单元,用于向所述主制氢容器内输送原料气;所述原料气包含氢气以及除氢气外的其他杂质气体;
通气阀开启单元,用于将输送所述原料气后的所述主制氢容器内的气压提升至第一气压阈值,并开启所述通气阀;在所述第一气压阈值的状态下,所述主制氢容器内的吸附剂处于吸附所述杂质气体的吸附状态;
气体混合单元,用于在预设的气体混合时间内运行所述主制氢容器内的鼓风单元,以混合所述主制氢容器与所述检测容器内的气体;
第一空气成分获取单元,用于关闭所述通气阀,并对所述检测容器内的气体进行成分检测,得到第一空气成分;
异常响应单元,用于若所述第一空气成分满足预设的吸附异常条件,则根据所述吸附异常条件关联的响应流程,对所述主制氢容器内的吸附剂异常处理。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
CN202311066521.2A 2023-03-14 2023-08-22 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备 Pending CN117101339A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310238919.3A CN116099326A (zh) 2023-03-14 2023-03-14 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备
CN2023102389193 2023-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117101339A true CN117101339A (zh) 2023-11-24

Family

ID=86259934

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310238919.3A Pending CN116099326A (zh) 2023-03-14 2023-03-14 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备
CN202311066521.2A Pending CN117101339A (zh) 2023-03-14 2023-08-22 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310238919.3A Pending CN116099326A (zh) 2023-03-14 2023-03-14 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN116099326A (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116382397B (zh) * 2023-05-24 2023-08-18 惠州市华达通气体制造股份有限公司 基于变压吸附制氢的吸附剂状态控制方法及控制装置
CN116943406A (zh) * 2023-07-13 2023-10-27 广东中南钢铁股份有限公司 一种烟气净化系统脱硫剂在线置换方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1190158A (ja) * 1997-09-24 1999-04-06 Tokico Ltd 気体分離装置
CN105600752A (zh) * 2016-03-29 2016-05-25 河北天善生物技术有限公司 一种用于生物质燃气中氢气的提纯方法及其系统
CN107837647A (zh) * 2016-09-20 2018-03-27 中国石油化工股份有限公司 变压吸附装置
CN209405983U (zh) * 2018-12-30 2019-09-20 国网北京市电力公司 气体净化装置及具有其的气体净化模拟系统
CN111683729A (zh) * 2018-02-09 2020-09-18 引能仕株式会社 变压吸附(psa)装置以及变压吸附方法
JP2021004144A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 東京瓦斯株式会社 水素製造装置
JP2021081249A (ja) * 2019-11-15 2021-05-27 東京瓦斯株式会社 検出装置、水素製造装置
CN213824169U (zh) * 2020-11-19 2021-07-30 新疆大全新能源股份有限公司 一种用于多晶硅生产中的氢气回收装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204594887U (zh) * 2015-05-14 2015-08-26 徐月苗 一种基于检测甲醛和去除甲醛装置
CN204710635U (zh) * 2015-06-26 2015-10-21 浙江中南建设集团钢结构有限公司 一种钢结构涂装废气治理系统
CN211159238U (zh) * 2019-07-31 2020-08-04 杭州蓝然环境技术股份有限公司 一种带检测的co2去除装置
CN211445044U (zh) * 2019-12-31 2020-09-08 南京宝雅气体有限公司 一种高效节能氢气提纯装置
CN112938897A (zh) * 2021-03-18 2021-06-11 广东众和化塑股份公司 氢气提纯方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1190158A (ja) * 1997-09-24 1999-04-06 Tokico Ltd 気体分離装置
CN105600752A (zh) * 2016-03-29 2016-05-25 河北天善生物技术有限公司 一种用于生物质燃气中氢气的提纯方法及其系统
CN107837647A (zh) * 2016-09-20 2018-03-27 中国石油化工股份有限公司 变压吸附装置
CN111683729A (zh) * 2018-02-09 2020-09-18 引能仕株式会社 变压吸附(psa)装置以及变压吸附方法
CN209405983U (zh) * 2018-12-30 2019-09-20 国网北京市电力公司 气体净化装置及具有其的气体净化模拟系统
JP2021004144A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 東京瓦斯株式会社 水素製造装置
JP2021081249A (ja) * 2019-11-15 2021-05-27 東京瓦斯株式会社 検出装置、水素製造装置
CN213824169U (zh) * 2020-11-19 2021-07-30 新疆大全新能源股份有限公司 一种用于多晶硅生产中的氢气回收装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘向军;刘应书;李永玲;杨雄;: "煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性", 北京科技大学学报, no. 12, 15 December 2012 (2012-12-15), pages 1438 - 1444 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116099326A (zh) 2023-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN117101339A (zh) 一种基于制氢提纯的吸附剂管理方法及电子设备
CN103301712A (zh) 变压吸附方法
CN204257606U (zh) 一种晶圆存储柜的氮气填充装置
CN112516746A (zh) C4f7n/co2混合气体回收净化装置
CN210764317U (zh) 一种电子级溴化氢提纯装置
CN108426170B (zh) 一种聚丙烯生产过程中氮气回收系统及其回收工艺
CN101617031A (zh) 可燃性气体浓缩装置及可燃性气体浓缩方法
CN203635082U (zh) 一种标准混合气体制备装置
CN103395744B (zh) 变压吸附制氢系统的快速提氢开车方法
CN104569203B (zh) 一种基于色谱分析的氨气监测报警与切换系统及方法
CN207012771U (zh) 六氟化硫和氮气混合气体回收分离提纯装置
CN214612673U (zh) 一种冷轧退火炉保护气供应系统的废氩回收循环利用装置
CN210874819U (zh) 控制空分装置入口二氧化碳含量的装置以及空分装置
CN213193098U (zh) 一种混合气体快速分离设备
CN211635878U (zh) 含氯乙烯、乙炔及非甲烷总烃气体的深度净化装置
CN210125273U (zh) 变压吸附解析气回用装置及包含其的氯碱化工尾气处理系统
CN202337816U (zh) 氮氩气体混合装置
CN116382397B (zh) 基于变压吸附制氢的吸附剂状态控制方法及控制装置
CN202687947U (zh) 真空变压吸附制氧解析系统
CN210278704U (zh) 一种炼化厂工业尾气综合利用系统
CN219363264U (zh) 一种甲醇制氢设备
CN105645360B (zh) 高效分子筛制氧机
CN214715486U (zh) C4f7n/co2混合气体回收净化装置
CN217076989U (zh) 一种电厂用制取氮气的装置
CN106823686A (zh) 闭式循环型分子筛性能测试机

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