CN205517158U - 一种氢气纯化干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢气纯化干燥装置，包括四通阀，四通阀的A口连接进氢管道，四通阀的P口连接1号纯化系统，四通阀的B口连接2号纯化系统，四通阀的T口连接用户输出管道，1号纯化系统和2号纯化系统之间连接冷干机，1号纯化系统中的1号分子筛干燥塔内设置1号加热装置；2号纯化系统中的2号分子筛干燥塔内设置2号加热装置，本实用新型的优点在于：结构简化，内置式加热能高效率利用热能；冷却除水稳定，效率高；利用过程气再生，把工作循环和再生循环合二为一。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢气纯化干燥技术领域，尤其涉及一种氢气纯化干燥装置。
背景技术
硬质合金生产中氧化钨还原时需使用到氢气，由水电解而得的氢气需要进行干燥纯化处理。现有的干燥纯化装置多数采用分子筛吸附塔，因其可再生利用，干燥纯化装置内普遍设置2个分子筛吸附塔，能够倒换分子筛吸附塔实现可再生操作，但是装置中却存在多种问题。
如图1所示，一氢气纯化干燥系统，该装置采用外置式加热，采用冷冻机产生的冷冻水间接冷却，再生过程需要罗茨鼓风机实行强制循环，系统循环分为工作循环和再生循环：
1、当1#塔为工作塔，2#塔为再生塔时，开①、③、⑥、⑧号阀门，关②、④、⑤、⑦号阀门；
2、当2#塔为工作塔，1#塔为再生塔时，开②、④、⑤、⑦号阀门，关①、③、⑥、⑧号阀门；
上述的装置运行存在如下问题：
1、系统结构复杂，且在再生过程中一直需要一台罗茨鼓风机工作强制循环，能耗高，干燥塔相互倒换的时候需要操作多个阀门，在有鼓风泵抽送的场合，如果阀门操作过慢会导致系统出现负压，氢气系统在负压下最危险；
2、开关阀门过多切换速度慢，为避免系统不出现负压规定操作顺序为先开后关，这样容易造成工作循环与再生循环气体互串，影响工作气质量，另外其中4个阀门处于高温的环境下工作，密封结构易老化，易发生相互串气现象，安全性不高；
3、氢气加热为单独的加热器，氢气经过加热器再通过管道才能够到干燥塔内，管道和干燥加热器本身散去大量热量，没有考虑到辐射热的回收，能耗高；
4、采用冷冻机产生的冷冻水，泵送到管壳式热交换器，氢气通过热交换器实现间接降温除水，氢气冷却的温度受季节性的影响冷却温度波动大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种氢气纯化干燥装置，以克服现有技术的安全性不高、工作气质量受影响、热量利用率不高、冷却温度不稳定的问题。
为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
一种氢气纯化干燥装置，包括一四通阀，所述四通阀的A口连接有进氢管道，所述四通阀的P口连接有1号纯化系统，所述四通阀的B口连接有2号纯化系统，所述四通阀的T口连接有用户输出管道，所述1号纯化系统和2号纯化系统之间还连接有一冷干机，
所述1号纯化系统包括1号传输管道，其一端连接在所述P口，另一端连接在所述冷干机上，其上从P口到冷干机方向依次串接有1号分子筛干燥塔、1号水预冷换热器；
所述2号纯化系统包括2号传输管道，其一端连接在所述B口，另一端连接在所述冷干机上，其上从B口到冷干机方向依次串接有2号分子筛干燥塔、2号水预冷换热器；
所述1号分子筛干燥塔内设置有1号加热装置；
所述2号分子筛干燥塔内设置有2号加热装置。
进一步地，所述1号加热装置位于所述1号分子筛干燥塔中央，所述1号分子筛干燥塔的进气口位于所述加热装置上端，出气口位于1号分子筛干燥塔中央的外侧壁上部。
进一步地，所述2号加热装置位于所述2号分子筛干燥塔中央，所述2号分子筛干燥塔的进气口位于所述2号加热装置上端，出气口位于2号分子筛干燥塔的外侧壁上部。
进一步地，所述1号分子筛干燥塔中央开有安装所述1号加热装置的1号安装孔，1号安装孔的上端和1号加热装置8的上端均设有1号连接法兰，实现1号加热装置在1号安装孔中的固定连接。
进一步地，所述2号分子筛干燥塔中央开有安装所述2号加热装置的2号安装孔，2号安装孔的上端和2号加热装置的上端均设有2号连接法兰，实现2号加热装置在2号安装孔中的固定连接。
本实用新型的优点在于：1、采用1个四通阀，完成2个分子筛吸附塔相互倒换；
2、采用内置式加热装置，加热装置辐射的热量能被分子筛吸附塔吸收，充分利用热量，节能环保；
3、从分子筛吸附塔出来的氢气其经过水初级预冷后，进入冷干机冷却除水，能四季恒温，不因季节变化而波动；
4、纯化装置的结构缩小，占地面积小，无需罗茨泵，节约电量；
5、利用过程气再生，把工作循环和再生循环合二为一。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1是背景技术纯化装置结构示意图；
图2是本实用新型纯化装置结构示意图；
图3是本实用新型1号加热装置安装在1号分子筛干燥塔的结构爆炸示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图2所示，包括一四通阀111，所述四通阀111的A口连接有进氢管道9，所述四通阀111的P口连接1号纯化系统，所述四通阀111的B口连接2号纯化系统，所述四通阀111的T口连接用户输出管道12，所述1号纯化系统和2号纯化系统之间连接有一冷干机51，
所述1号纯化系统包括1号传输管道11，其一端连接在所述P口，另一端连接在所述冷干机51上，其上依次串接有1号分子筛干燥塔71、1号水预冷换热器61；
所述2号纯化系统包括2号传输管道10，其一端连接在所述B口，另一端连接在所述冷干机51上，其上依次串接有2号分子筛干燥塔31、2号水预冷换热器41；
如图3所示，所述1号分子筛干燥塔71内设置有1号加热装置81；
所述2号分子筛干燥塔31内设置有2号加热装置21。
所述1号加热装置81位于所述1号分子筛干燥塔71中央，所述1号分子筛干燥塔71的进气口位于所述1号加热装置81上端，出气口位于外侧壁上部。所述2号加热装置21位于所述2号分子筛干燥塔31中央，所述2号分子筛干燥塔31的进气口位于所述2号加热装置21上端，出气口位于外侧壁上部。
所述1号分子筛干燥塔71中央开有安装所述1号加热装置81的1号安装孔，1号安装孔的上端设有1号上连接法兰13，1号加热装置81的上端设有1号下连接法兰14，实现1号加热装置71在1号安装孔中的固定连接。
所述2号分子筛干燥塔31中央开有安装所述2号加热装置21的2号安装孔，2号安装孔的上端2号上连接法兰，2号加热装置的上端设有2号下连接法兰，实现2号加热装置21在2号安装孔中的固定连接。
2号加热装置21安装在2号分子筛干燥塔31的结构与1号加热装置81安装结构一样，此处不重复提供相同结构示意图，本领域技术人员可根据图3推测2号加热装置21和2号分子筛干燥塔31的安装结构示意图。
本实用新型的工作原理如下：
(1)设定系统工作参数，将由水电解氢气站引来的氢气(含水量约5.6～7.3g/m2)从进氢管道9引入经过四通阀111，若进氢管道9和1号传输管道11联通、2号传输管道10和用户输送管道12连通，则含水的氢气进入1号传输管道11；
(2)1号加热装置81启动，加热到360℃，氢气从1号传输管道11进入1号加热装置81受热；
(3)加热后的氢气进入1号分子筛干燥塔71的分子筛中，同时1号加热装置81本身辐射出大量的热能，使分子筛受热，分子筛中的水分蒸发随氢气从出气口排出；
(4)含水的氢气进入1号水预冷换热器61进行一级换热除水，氢气中的水蒸气预冷液化排出；
(5)经过一级除水后的氢气进入冷干机51，温度降至2℃，进一步除水；
(6)除去大部分水分的氢气进入2号纯化系统，2号加热装置21不启动，氢气经过2号水预冷换热器41后进入2号分子筛干燥塔31进行深度脱水，氢气的含水量降到10PPM，而后从出气口排出，进入用户输送管道12，输送到用户端；
(7)当1号加热装置81工作时长到达设定时间后，系统自动切换四通阀111的联通，使进氢管道9和2号传输管道10联通，1号传输管道11和用户输送管道12联通；
(8)含水的氢气从进氢管道9进入经过四通阀111，进入2号传输管道10；
(9)2号加热装置21启动，氢气从2号传输管道10进入2号加热装置21受热；
(10)加热后的氢气进入2号分子筛干燥塔31的分子筛中，同时2号加热装置21本身辐射出大量的热能，使分子筛受热，分子筛中的水分蒸发随氢气从出气口排出；
(11)含水的氢气进入2号水预冷换热器41进行一级换热除水，氢气中的水蒸气预冷液化排出；
(12)经过一级除水后的氢气进入冷干机51，深冷至2℃，进一步除水；
(13)除去大部分水分的氢气进入1号纯化系统，1号加热装置81不启动，氢气经过1号水预冷换热器61后进入1号分子筛干燥塔71进行深度脱水，氢气的含水量降到10PPM，而后从出气口排出，进入用户输送管道12，输送到用户端；
(14)当2号加热装置21工作时长达到设定的时间时，系统自动切换四通阀111的联通，使进氢管道9和1号传输管道11联通，2号传输管道10和用户输送管道联通12，返回步骤(1)。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种氢气纯化干燥装置，其特征在于：
包括一四通阀，所述四通阀的A口连接有进氢管道，所述四通阀的P口连接有1号纯化系统，所述四通阀的B口连接有2号纯化系统，所述四通阀的T口连接有用户输出管道，所述1号纯化系统和2号纯化系统之间还连接有一冷干机，
所述1号纯化系统包括1号传输管道，其一端连接在所述P口，另一端连接在所述冷干机上，其上从P口到冷干机方向依次串接有1号分子筛干燥塔、1号水预冷换热器；
所述2号纯化系统包括2号传输管道，其一端连接在所述B口，另一端连接在所述冷干机上，其上从B口到冷干机方向依次串接有2号分子筛干燥塔、2号水预冷换热器；
所述1号分子筛干燥塔内设置有1号加热装置；
所述2号分子筛干燥塔内设置有2号加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种氢气纯化干燥装置，其特征在于：
所述1号加热装置位于所述1号分子筛干燥塔中央，所述1号分子筛干燥塔的进气口位于所述加热装置上端，出气口位于1号分子筛干燥塔中央的外侧壁上部。
3.根据权利要求2所述的一种氢气纯化干燥装置，其特征在于：
所述2号加热装置位于所述2号分子筛干燥塔中央，所述2号分子筛干燥塔的进气口位于所述加热装置上端，出气口位于2号分子筛干燥塔的外侧壁上部。
4.根据权利要求2所述的一种氢气纯化干燥装置，其特征在于：
所述1号分子筛干燥塔中央开有安装所述1号加热装置的1号安装孔，1号安装孔的上端和1号加热装置的上端均设有1号连接法兰，实现1号加热装置在1号安装孔中的固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种氢气纯化干燥装置，其特征在于：
所述2号分子筛干燥塔中央开有安装所述2号加热装置的2号安装孔，2号安装孔的上端和2号加热装置的上端均设有2号连接法兰，实现2号加热装置在2号安装孔中的固定连接。
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| CN108155401A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-12 | 同济大学 | 大流量低温气体温湿度控制设备 |
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