CN201605164U - 带自动吹扫的钯管氢气纯化器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，该纯化器由阀门V1-V10；纯化器，热交换器，流量计，单向阀及附带的控制系统组成。本实用新型通过阀门的组合开关分别实现在正常纯化过程中，在断电或其他紧急状况，在维护状态各种不同的功效。本实用新型能够在断电或其他紧急状况下自动用大流量氮气吹扫钯膜，在最短的时间内把吸附在钯膜上的氢气分子主动吹除。从而避免了快速降温的钯膜由于表面吸附的氢气分子而破裂，大大延长钯膜纯化器的使用寿命。

Description

带自动吹扫的钯管氢气纯化器
技术领域
本实用新型属氢气纯化器技术领域，特别是涉及一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器。
背景技术
利用钯膜来进行H2的纯化是目前常见的一种H2纯化方案。
钯管纯化氢的原理是，在300-500℃下，把待纯化的氢通入钯管的一侧时，氢被吸附在钯管壁上，钯的4d电子层缺少两个电子，它能与氢生成不稳定的化学键(钯与氢的这种反应是可逆的)，在钯的作用下，氢被电离为质子其半径为1.5×1015m，而钯的晶格常数为3.88×10-10m(20℃时)，故可通过钯管，在钯的作用下质子又与电子结合并重新形成氢分子，从钯管的另一侧逸出。在钯管表面，未被离解的气体是不能透过的，故可利用钯管获得高纯氢。
钯膜纯化器的产出效率和与钯膜两侧压差相关，压差越大，产出量越大。
图2是目前常见的钯膜纯化器的结构，粗氢气经过热交换器E1后进入纯化器P1，纯化后的高纯氢气经过阀门V1输出。而纯化过程不能通过钯膜的杂质气体经过流量计F1后排出。
这种结构的纯化器原理上能够工作，可是在实际应用中却有很大问题。在300-500℃下高温下，氢气分子吸附在钯金属表面，氢气原子渗入钯金属内。在这一情形下，由于钯金属的机械性能极差，若由于某些原因，例如断电，导致加热中断，在钯膜的温度下降过程中，若不把吸附在钯金属表面的氢气分子清除，会导致钯膜的破裂，无法继续进行氢气的纯化。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在最短的时间内把吸附在钯膜上的氢气分子主动吹除的一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，包括阀门、纯化器、热交换器和流量计，所述的纯化器与热交换器相连，并经过端点与相互并联的第一真空控制阀、第二单向阀及第一单向阀相连，所述的第一单向阀与粗氢入口手动控制阀、粗氢入口气动控制阀相互串联，所述的第二单向阀与吹扫氮气手动控制阀、吹扫氮气气动控制阀相互串联，所述的纯化器通过热交换器还与相互并联的第二真空控制阀、高纯氢气气动控制阀相连，所述的高纯氢气气动控制阀与高纯氢气手动控制阀串联，所述的纯化器与排气旁通气动控制阀相连，压缩空气控制阀经过吹扫氮气气动控制阀、粗氢入口气动控制阀及高纯氢气气动控制阀与排气旁通气动控制阀相连，排气旁通气动控制阀与流量计并联后与第三单向阀连接。
所述的各个阀门根据需求选择性的关闭或打开。
所述的装置正常纯化过程中时，所述的粗氢入口手动控制阀，粗氢入口气动控制阀，高纯氢气气动控制阀高纯氢气手动控制阀打开，其他阀门关闭，粗氢气经过打开的粗氢入口手动控制阀，粗氢入口气动控制阀，经过钯膜纯化器后经过打开的高纯氢气气动控制阀，高纯氢气手动控制阀后输送；杂质气体经过流量计后排出。
所述的装置处于断电或其他紧急状况时，所述的吹扫氮气手动控制阀，吹扫氮气气动控制阀，排气旁通气动控制阀打开，其他阀门关闭，氢气的纯化工艺中断；氮气经过打开的吹扫氮气手动控制阀，吹扫氮气气动控制阀吹扫钯膜，然后经过大流量排出。
所述的装置处于维护状态时，第一真空控制阀或第二真空控制阀打开。
有益效果
本实用新型能够在断电或其他紧急状况下自动用大流量氮气吹扫钯膜，在最短的时间内把吸附在钯膜上的氢气分子主动吹除。从而避免了快速降温的钯膜由于表面吸附的氢气分子而破裂，大大延长的钯膜纯化器的使用寿命。
附图说明
图1为背景技术中利用钯膜纯化H2的原理图。
图2为背景技术中钯膜纯化器的基本结构图。
图3为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图3所示，本实用新型包括阀门、纯化器、热交换器和流量计，所述的纯化器与热交换器相连，并经过端点与相互并联的第一真空控制阀V1、第二单向阀C2及第一单向阀C1相连，所述的第一单向阀C1与粗氢入口手动控制阀V4、粗氢入口气动控制阀V7相互串联，所述的第二单向阀C2与吹扫氮气手动控制阀V3、吹扫氮气气动控制阀V6相互串联，所述的纯化器通过热交换器还与相互并联的第二真空控制阀V5、高纯氢气气动控制阀V8相连，所述的高纯氢气气动控制阀V8与高纯氢气手动控制阀V9串联，所述的纯化器与排气旁通气动控制阀V10相连，压缩空气控制阀V2经过吹扫氮气气动控制阀V6、粗氢入口气动控制阀V7及高纯氢气气动控制阀V8与排气旁通气动控制阀V10相连，排气旁通气动控制阀V10与流量计并联后与第三单向阀C3连接。
A.在正常纯化过程中，V4，V7，V8，V9打开，其他阀门关闭；粗氢气经过打开的V4，V7，经过钯膜纯化器P1后经过打开的V8，V9后输送；杂质气体经过流量计F1后排出
B.在断电或其他紧急状况，V3，V6，V10打开，其他阀门关闭，氢气的纯化工艺中断。氮气经过打开的V3，V6吹扫钯膜，然后经过V10大流量排出。
C.在维护状态，V1或V5打开，用于抽真空后用负压侧漏法判断钯膜是否有破裂和泄漏。
其中：真空控制阀V1用于纯化器前段进行负压检漏测试。
压缩空气控制阀V2为系统中气动阀的控制气源。
吹扫氮气手动控制阀V3用于在特定情况下手动供应氮气，吹扫钯膜。
粗氢入口手动控制阀V4用于粗氢入口的手动控制。
真空控制阀V5用于纯化器后段进行负压检漏测试。
吹扫氮气气动控制阀V6用于在特定情况下自动供应氮气，吹扫钯膜。
粗氢入口气动控制阀V7用于粗氢入口的自动控制。
高纯氢气气动控制阀V8用于自动控制高纯氢气的输送。
高纯氢气手动控制阀V9用于手动控制高纯氢气的输送。
排气旁通气动控制阀V10用于在特定情况下自动大量排气。
钯膜纯化器P1用于氢气的纯化。
流量计F1用于控制纯化过程中杂质气体的流量。

Claims (4)

1.一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，包括阀门、纯化器、热交换器和流量计，其特征在于：所述的纯化器与热交换器相连，并经过端点与相互并联的第一真空控制阀(V1)、第二单向阀(C2)及第一单向阀(C1)相连，所述的第一单向阀(C1)与粗氢入口手动控制阀(V4)、粗氢入口气动控制阀(V7)相互串联，所述的第二单向阀(C2)与吹扫氮气手动控制阀(V3)、吹扫氮气气动控制阀(V6)相互串联，所述的纯化器通过热交换器还与相互并联的第二真空控制阀(V5)、高纯氢气气动控制阀(V8)相连，所述的高纯氢气气动控制阀(V8)与高纯氢气手动控制阀(V9)串联，所述的纯化器与排气旁通气动控制阀(V10)相连，压缩空气控制阀(V2)经过吹扫氮气气动控制阀(V6)、粗氢入口气动控制阀(V7)及高纯氢气气动控制阀(V8)与排气旁通气动控制阀(V10)相连，排气旁通气动控制阀(V10)与流量计并联后与第三单向阀(C3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，其特征在于：所述的装置正常纯化过程中时，所述的粗氢入口手动控制阀(V4)，粗氢入口气动控制阀(V7)，高纯氢气气动控制阀(V8)高纯氢气手动控制阀(V9)打开，其他阀门关闭，粗氢气经过打开的粗氢入口手动控制阀(V4)，粗氢入口气动控制阀(V7)，经过钯膜纯化器后经过打开的高纯氢气气动控制阀(V8)，高纯氢气手动控制阀(V9)后输送；杂质气体经过流量计后排出。
3.根据权利要求1所述的一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，其特征在于：所述的装置处于断电或其他紧急状况时，所述的吹扫氮气手动控制阀(V3)，吹扫氮气气动控制阀(V6)，排气旁通气动控制阀(V10)打开，其他阀门关闭，氢气的纯化工艺中断；氮气经过打开的吹扫氮气手动控制阀(V3)，吹扫氮气气动控制阀(V6)吹扫钯膜，然后经过排气旁通气动控制阀(V10)大流量排出。
4.根据权利要求1所述的一种带自动吹扫的钯管氢气纯化器，其特征在于：所述的装置处于维护状态时，第一真空控制阀(V1)或第二真空控制阀(V5)打开。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102963868A (zh) * 2012-11-26 2013-03-13 南京工业大学 一种氢气分离器
CN104925756A (zh) * 2014-03-18 2015-09-23 日本派欧尼株式会社 氢提纯装置及使用其的氢提纯系统
CN113912010A (zh) * 2021-10-14 2022-01-11 德州新动能铁塔发电有限公司 一种甲醇重整制氢纯化装置及工艺

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