CN209815682U - 一种氢气纯化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢气纯化系统，其包括脱氧塔、至少三个干燥塔、控制装置、以及氮气管道，其中脱氧塔向干燥塔输入带有水蒸汽的氢气，在制氢状态下，控制装置控制三个干燥塔交替工作，利用氢气对干燥塔进行再生；在停止制氢的状态下，控制装置开启氮气管道向干燥塔内通入氮气，利用氮气对没有再生彻底的干燥塔进行再生。本实用新型保证了干燥塔再生彻底而无水蒸气沉积，在保证制氢品质的同时节约了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及水电解制氢纯化技术领域，更详而言之涉及一种氢气纯化系统。
背景技术
氢气纯化设备的作用是将制氢设备产出的氢气进行再一次提纯以达到后续生产条件的要求。一般来说，制氢设备产出的氢气先通过填充有钯触媒的脱氧塔，将微量氧气与氢气化合生成水蒸汽，从而去除氢气中含有的微量氧气；随后将脱氧塔中含水蒸汽的氢气通入填充有分子筛的干燥塔进行吸附，从而去除水分子，最终得到更干燥的氢气。
目前，制氢行业中普遍采用两种氢气的干燥方案。
一种是基于双塔氮气再生的原理，配备AB两台填充有分子筛的干燥塔，氢气通过A塔时水分被吸附于分子筛中，使氢气含水量降低，同时B塔通入氮气开始电加热进行再生，即让分子筛中吸附的水分转换成水蒸气后由氮气将水分带出，通过系统中时间的设置，使AB两塔交替工作从而持续输出干燥的氢气。该方案的优点为：氮气为外供，设备运行和停止状态都可以对干燥塔进行再生，保证氢气纯度不受设备频繁开停机的影响。该方案的缺点为：干燥塔再生后输出的氮气不再具备回用条件，全部排入空气中，造成浪费。
另一种是基于三塔纯氢再生的原理，配备ABC三台填充有分子筛的干燥塔，约75％的氢气通过A塔吸附达标后直接供用户使用，约25％的氢气先通过电加热的B塔从而对B塔进行再生，即让分子筛中吸附的水分转换成水蒸气后由氢气将水分带出，随后进入C塔进行再次吸附达标后供用户使用，即A塔主工作，B塔再生，C塔副工作。通过系统中时间的设置，让ABC三塔交替工作从而持续输出干燥氢气。该方案的优点为：直接利用氢气对干燥塔进行再生，不需要外购氮气，节约运行成本。该方案的缺点为：设备停止时不能对未再生完毕的干燥塔进行再生，使得再生塔中水蒸气冷却后沉积滞留于再生塔中，下一个循环周期会出现再生不彻底的现象，影响氢气纯度，造成三塔絮乱，延长氢气达标的时间，影响生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种氢气纯化系统，避免了干燥塔出现再生不彻底的现象，保证了干燥塔再生彻底而无水蒸气沉积，在保证制氢品质的同时节约了生产成本。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种氢气纯化系统，其包括：
脱氧塔、第一干燥塔、第二干燥塔、第三干燥塔、控制装置、以及氮气管道，其中所述脱氧塔分别连通于所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔，所述氮气管道分别连通于所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔，所述氮气管道设置有切换阀门，所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔分别设置有氮气进气阀，所述控制装置适于控制所述切换阀门和所述氮气进气阀的开闭，所述氮气管道适于将外部氮气通入到所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔；
在制氢状态下，所述控制装置关闭所述切换阀门，所述脱氧塔将带有水蒸汽的氢气分别通入到所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔，通入到所述第一干燥塔的氢气经过吸附后直接向外输出，所述控制装置适于控制所述第二干燥塔电加热，通入到所述第二干燥塔的氢气对所述第二干燥塔进行再生后通入到所述第三干燥塔进行再次吸附后向外输出，所述控制装置控制所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔交替工作；
在停止制氢的状态下，所述控制装置打开所述切换阀门和未再生完毕干燥塔的氮气进气阀，外部氮气通入到未再生完毕的干燥塔进行再生，保证干燥塔再生彻底无水蒸汽沉积。
优选地，所述氮气管道还设置有手动开闭阀门，供操作人员手动开关氮气管道，避免所述切换阀门失效造成串气。
优选地，所述氮气管道还设置有止回阀，避免人为误操作造成高压氢气回流至低压氮气中。
根据本实用新型的优选实施例，所述氮气管道还设置有流量计和流量调节阀门，供操作人员手动调节氮气流量。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过控制装置和氮气管道实现氢气和氮气的再生切换，制氢状态下使用氢气再生干燥塔，停止制氢的状态下使用氮气对没有再生结束的干燥塔进行再生，保证干燥塔再生彻底而无水蒸气沉积，制氢状态下氢气再生零排放，保证氢气品质的情况下节约成本；制氢停止的状态下使用氮气再生保证制氢品质稳定不受影响
本实用新型的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的详细说明、附图、以及所附的权利要求进一步明确。
附图说明
图1是根据本实用新型优选实施例的氢气纯化系统的管路示意图；
图中：氮气源D1；切换阀门F1；手动开闭阀门F2；止回阀F3；脱氧塔T1；第一干燥塔TA；第二干燥塔TB；第三干燥塔TC；氮气进气阀FA1、FB1、FC1；再生气出气阀FA2、FB2、FC2；流量计J1；流量调节阀门F4。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参看附图之图1，根据本实用新型优选实施例的氢气纯化系统将在接下来的描述中被阐明，其包括脱氧塔T1、第一干燥塔TA、第二干燥塔TB、第三干燥塔TC、控制装置(图中未示出)、以及氮气管道。所述脱氧塔T1适于连通制氢设备，用于接收制氢设备产出的氢气并将氢气中的氧气化合成水蒸汽。所述氮气管道适于连通外部氮气源D1。
所述脱氧塔T1分别连通于所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC。所述氮气管道分别连通于所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC。所述氮气管道设置有切换阀门F1，所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC分别设置有氮气进气阀FA1、FB1、FC1，所述控制装置适于控制所述切换阀门F1和所述氮气进气阀FA1、FB1、FC1的开闭。所述氮气管道适于将外部氮气通入到所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC。
在制氢状态下，所述控制装置关闭所述切换阀门F1，所述脱氧塔T1将带有水蒸汽的氢气分别通入到所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC。通入到所述第一干燥塔TA的氢气经过吸附后直接向外输出，所述控制装置适于控制所述第二干燥塔TB电加热，通入到所述第二干燥塔TB的氢气对所述第二干燥塔TB进行再生后通入到所述第三干燥塔TC进行再次吸附后向外输出。所述控制装置控制所述第一干燥塔TA、所述第二干燥塔TB、以及所述第三干燥塔TC交替工作，从而持续输出干燥的氢气。
此时，当氢气储存量已达最高负荷或遇电价高峰时进行关机将会造成正在通过氢气进行再生的干燥塔停止再生，残留在干燥塔中的水蒸汽冷却后会滞留在塔中，再次开机运行后会因再生不彻底对氢气纯度造成不利影响，甚至造成三塔混乱。
值得一提的是，在本实用新型提供的氢气纯化系统中，在停止制氢的状态下，所述控制装置打开所述切换阀门F1和未再生完毕干燥塔的氮气进气阀，外部氮气通入到未再生完毕的干燥塔进行再生，保证干燥塔再生彻底无水蒸汽沉积。再生后的氮气通过再生气出气阀FA2、FB2、FC2排出干燥塔。
生产工厂一般都会享受阶梯电价政策，工厂将制氢设备根据阶梯电价时段计划性生产存储，在电价高的时候停止设备，电价低时满负荷生产，以此降低生产成本。本实用新型提供的氢气纯化系统可针对频繁开停机造成的制氢品质下降问题进行解决。
优选地，所述氮气管道还设置有手动开闭阀门F2，供操作人员手动开关氮气管道，避免所述切换阀门F1失效造成串气。
优选地，所述氮气管道还设置有止回阀F3，避免人为误操作造成高压氢气回流至低压氮气中。
优选地，所述氮气管道还设置有流量计J1和流量调节阀门F4，供操作人员手动调节氮气流量。
综上所述，本实用新型通过所述控制装置和所述氮气管道实现氢气和氮气的再生切换，制氢状态下使用氢气再生干燥塔，停止制氢的状态下使用氮气对没有再生结束的干燥塔进行再生，保证干燥塔再生彻底而无水蒸气沉积，制氢状态下氢气再生零排放，保证氢气品质的情况下节约成本；制氢停止的状态下使用氮气再生保证制氢品质稳定不受影响。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (4)
1.一种氢气纯化系统，其特征在于，包括：
脱氧塔、第一干燥塔、第二干燥塔、第三干燥塔、控制装置、以及氮气管道，其中所述脱氧塔分别连通于所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔，所述氮气管道分别连通于所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔，所述氮气管道设置有切换阀门，所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔分别设置有氮气进气阀，所述控制装置适于控制所述切换阀门和所述氮气进气阀的开闭，所述氮气管道适于将外部氮气通入到所述第一干燥塔、所述第二干燥塔、以及所述第三干燥塔。
2.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述氮气管道还设置有手动开闭阀门。
3.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述氮气管道还设置有止回阀。
4.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于，所述氮气管道还设置有流量计和流量调节阀门。
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| CN201822256877.3U CN209815682U (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种氢气纯化系统 |
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| CN (1) | CN209815682U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114642944A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-06-21 | 山东赛克赛斯氢能源有限公司 | 一种氢气纯化装置及其纯化方法 |
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2018
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