CN204816000U

CN204816000U - 一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统

Info

Publication number: CN204816000U
Application number: CN201520600152.5U
Authority: CN
Inventors: 钱晓静; 邵正锋; 林波; 黄志勇; 黄国强; 王晓芳; 蒋春丽
Original assignee: Institute of Materials of CAEP
Current assignee: Institute of Materials of CAEP
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2025-08-11

Abstract

本实用新型公开一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，包括高压钢瓶、贮气罐、流量控制计、取样口、循环泵以及装有表面改性后的Zr₂Fe合金的吸气剂床；所述高压钢瓶出气口通过第一管道与流量控制计进气口连通；所述贮气罐出气口通过第二管道与流量控制计进气口连通；所述流量控制计出气口通过第三管道与吸气剂床进气口连接，吸气剂床的出气口通过第四管道与取样口连通；所述循环泵泵入口通过第五管道与第四管道连通，而循环泵出口则通过第六管道与贮气罐进气口连通。本实用新型充分发挥了表面改性后的Zr₂Fe合金的贮氢性能，能够快速、有效地将含氢混合气体中的氢进行回收。

Description

一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种气体处理系统，具体涉及的是一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统。

背景技术

目前，对于含氢混合气体的排放，有着严格的标准，因为氢气存在一定的爆炸极限，当混合气体中的氢含量达到爆炸极限时，容易带来爆炸的隐患。因此，在排放含氢的混合气体前，需要对其含有的氢气进行回收，方能进行排放。Zr₂Fe合金是典型的吸气剂材料，通常用于含氚气氛的氚回收处理，当然也适用于吸附回收氢。然而，普通的Zr₂Fe合金在捕集混合气体中的氢气的同时，它也可以与其中的杂质气体，例如水蒸汽、氧、一氧化碳等发生反应，引起Zr₂Fe合金中毒，从而影响Zr₂Fe合金的处理性能。

基于此，中国专利申请公布号为CN104259452A、发明创造名称为“一种增强Zr₂Fe合金抗空气毒化性能的方法”公开了一种经表面改性后的Zr₂Fe合金，其大幅增强了Zr₂Fe合金的抗空气毒化性能，有效提高了Zr₂Fe合金使用的稳定性，从而可以很好地对含氢混合气体进行氢回收处理。

虽然上述经表面改性后的Zr₂Fe合金，其抗毒化性能大幅提升了，但是由于现有的氢回收处理系统结构设计不合理，因而难以充分发挥表面改性后的Zr₂Fe合金的除氢能力，使得排放的混合气体中的氢气不能被有效的回收，进而可能导致排放的气体中存在氢气过多泄漏的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，主要解决现有的氢处理系统在配合表面改性的Zr₂Fe合金后，依然难以有效地将混合气体中的氢进行回收的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，包括高压钢瓶、贮气罐、流量控制计、取样口、循环泵以及装有表面改性后的Zr₂Fe合金的吸气剂床；所述高压钢瓶出气口通过第一管道与流量控制计进气口连通，并且该第一管道上设有第一阀门；所述贮气罐出气口通过第二管道与流量控制计进气口连通，并且该第二管道上设有第二阀门；所述流量控制计出气口通过第三管道与吸气剂床进气口连接，而吸气剂床的出气口则通过第四管道与取样口连通，并且该第四管道上还设有第三阀门；所述循环泵泵入口通过第五管道与第四管道连通，而循环泵出口则通过第六管道与贮气罐进气口连通，并且第五管道上还设有第四阀门。

为进一步确保操作的安全性，本实用新型还包括设置在第二管道上、且用于监测贮气罐出气口压力的压力传感器，以及设置在第六管道上的第五阀门。

进一步地，所述第四管道上还设有过滤器；所述第五管道靠近该过滤器出气口处。

为保证管道及设备的真空度，本实用新型还包括通过第七管道与第四管道连通的真空泵，并且该第七管道上还设有第六阀门。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型通过设置高压钢瓶、贮气罐、吸气剂床、循环泵以及一些控制阀门，并在吸气剂床中装入经表面改性后的Zr₂Fe合金，从而以循环处理的方式，对含氢混合气体进行反复处理，将其中的微量氢气进行回收，如此既能快速使混合气体达到氢气排放的标准，又能快速、有效地回收氢气。本实用新型充分发挥了表面改性后的Zr₂Fe合金的抗毒化性能，大幅提高了在混合气体中回收氢气的效率和持续性，并且避免了因氢气泄漏而可能存在的各种安全隐患。

（2）本实用新型通过设置压力传感器和第五阀门，可以对贮气罐的出气压力进行实时监控，利用第五阀门调节贮气罐的进气流量，确保系统操作的安全性。

（3）本实用新型还设置了真空泵，利用真空泵对系统进行抽真空处理，可以避免系统对含氢混合气体的处理结果存在偏差，从而进一步保证了排放气体符合氢气的排放标准。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-高压钢瓶，2-第一阀门，3-贮气罐，4-压力传感器，5-第二阀门，6-吸气剂床，7-过滤器，8-流量控制计，9-第三阀门，10-取样口，11-第四阀门，12-循环泵，13-第五阀门，14-第六阀门，15-真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型提供了一种可以快速、有效回收空气中的微量氢气的系统，其包括高压钢瓶1、贮气罐3、吸气剂床6、流量控制计8、取样口10以及循环泵12。所述的高压钢瓶1中盛装有含氢的混合气体，该高压钢瓶1出气口通过第一管道与流量控制计8进气口连通，并且该第一管道上设有第一阀门2；所述贮气罐3的进气口通过第六管道与循环泵12出口连通，并且该第六管道上设有第五阀门13，而贮气罐3的出气口则通过第二管道与流量控制计8进气口连通，并且该第二管道上还设有第二阀门5。所述的吸气剂床6用于回收含氢混合气体中的微量氢气，其内装有表面改性后的Zr₂Fe合金，本实施例所述的表面改性后的Zr₂Fe合金，其制备方式在申请公布号为CN104259452A的中国专利申请文献中有详细记载，因此，本实施例不再对该种Zr₂Fe合金进行详细介绍。

所述的流量控制计8出气口通过第三管道与吸气剂床6进气口连通，吸气剂床6出气口通过第四管道与取样口10连通，并且该第四管道上还设有过滤器7和第三阀门9。所述的循环泵12泵入口通过第五管道与第四管道连通，并靠近过滤器7出气口处，同时，该第五管道上还设有第四阀门11。

此外，本实用新型还设有真空泵15，该真空泵15通过第七管道与第四管道连通，并且该第七管道上还设有第六阀门14。

利用上述系统，下面对其回收混合气体（本实施例针对的是0.099%H₂+99.901%空气的混合气体）中微量氢气的过程进行介绍。

首先，关闭第一阀门2，打开其他阀门，然后利用真空泵15对除了高压钢瓶1外的系统其他部件进行抽真空处理。

接着，对装有表面改性后的Zr₂Fe合金样品的吸气剂床6进行活化处理，主要方法是将吸气剂床6逐渐加热到500℃，加热过程中一直抽空，直到真空维持在10Pa左右。

而后，于室温条件下，关闭第二阀门5、第三阀门9和第六阀门14，打开其他阀门，并启动循环泵12，调节好流量控制计8，此时，高压钢瓶1中的混合气体经流量控制计8调节流量后，以10L/min的气体流量经由第三管道进入到吸气剂床6中，由吸气剂床6将混合气体中的氢气吸收。被吸收氢气后的混合气体在循环泵12的作用下，经由第四管道、过滤器7和第五管道由循环泵12泵入，并通过第六管道从贮气罐3的进气口进入到贮气罐3中储存。

持续上述过程，直至高压钢瓶1中的混合气体基本处理完毕后，关闭第一阀门2，打开第二阀门5，此时，在循环泵12的作用下，贮气罐3中的气体经由第二管道、流量控制计8和第三管道进入到吸气剂床6中进行氢气的再次吸附处理。被处理后的气体再次经由第四管道、过滤器7、第五管道、循环泵12回到贮气罐3中。如此反复循环，并且在循环的过程中，间歇性地打开第三阀门9，通过取样口10取样检查混合气体中的氢气含量，确认其是否满足设计的氢气的排放标准，当满足该排放标准时，即可关闭循环泵12，停止对混合气体的处理。

在上述循环处理混合气体的过程中，为控制贮气罐3向吸气剂床6送气的压力，确保系统安全，所述的第二管道上还设置了压力传感器4，其在配合第五阀门13后，当压力传感器4显示的压力数据过大或过小时，即可通过关闭或打开第五阀门13来调节气体进入到贮气罐3的流量。

表1为上述循环处理后混合气体中氢气含量的分析数据：

表1

本实用新型可以快速、有效地降低空气中泄漏的氢气含量，以避免出现因为氢气泄漏而造成的各种危害。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非是对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特征在于：包括高压钢瓶（1）、贮气罐（3）、流量控制计（8）、取样口（10）、循环泵（12）以及装有表面改性后的Zr₂Fe合金的吸气剂床（6）；所述高压钢瓶（1）出气口通过第一管道与流量控制计（8）进气口连通，并且该第一管道上设有第一阀门（2）；所述贮气罐（3）出气口通过第二管道与流量控制计（8）进气口连通，并且该第二管道上设有第二阀门（5）；所述流量控制计（8）出气口通过第三管道与吸气剂床（6）进气口连接，而吸气剂床（6）的出气口则通过第四管道与取样口（10）连通，并且该第四管道上还设有第三阀门（9）；所述循环泵（12）泵入口通过第五管道与第四管道连通，而循环泵（12）出口则通过第六管道与贮气罐（3）进气口连通，并且第五管道上还设有第四阀门（11）。

2.根据权利要求1所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特征在于：还包括设置在第二管道上、且用于监测贮气罐（3）出气口压力的压力传感器（4），以及设置在第六管道上的第五阀门（13）。

3.根据权利要求2所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特征在于：所述第四管道上还设有过滤器（7）；所述第五管道靠近该过滤器（7）出气口处。

4.根据权利要求2或3所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特征在于：还包括通过第七管道与第四管道连通的真空泵（15），并且该第七管道上还设有第六阀门（14）。