CN211971764U

CN211971764U - 一种氢气净化装置

Info

Publication number: CN211971764U
Application number: CN202020219161.0U
Authority: CN
Inventors: 李春江; 夏文炯; 娄鹏; 张有平; 王光宗
Original assignee: Nanjing Baoya Gas Co ltd
Current assignee: Nanjing Baoya Gas Co ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-02-27

Abstract

本实用新型涉及一种氢气净化装置，包括原料气源、压缩机、除尘装置、甲烷化反应器、干燥塔、膜分离装置、氢气收集装置，所述甲烷化反应器内填装有甲烷化催化剂床层，所述甲烷化反应器上设有温度变送器和冷却水循环管道；所述干燥塔内设有沿气流方向的干燥床；所述分离管道上设有压力调节阀，所述膜分离装置包括第一膜分离器、第二膜分离器、第三膜分离器、第四膜分离器，所述第一膜分离器和第二膜分离器串联设置，所述第三膜分离器和第四膜分离器串联设置，所述第一膜分离器、第二膜分离器与第三膜分离器、第四膜分离器并联设置，所述第一膜分离器、第二膜分离器、第三膜分离器、第四膜分离器上分别设有废气出口。该装置能有效净化氢气。

Description

一种氢气净化装置

技术领域

本实用新型涉及氢气净化技术领域，尤其涉及一种氢气净化装置。

背景技术

氢作为一种二次化工产品，在医药、精细化工、电子电气等行业具有广泛的用途。特别是氢作为燃料电池的首选燃料，在未来交通和发电领域将具有广阔的市场前景，在未来能源结构中将占有越来越重要的位置。利用天然气制氢，存在成本低，规模效应显著等优点，但是天然气制得的氢气中还含有二氧化碳、甲烷、水蒸气、一氧化碳等杂质，需要对氢气进行净化以得到纯净的氢气。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种氢气净化装置，对氢气进行净化，得到纯净的氢气。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种氢气净化装置，包括原料气源、压缩机、除尘装置、甲烷化反应器、干燥塔、膜分离装置、氢气收集装置，所述原料气源与压缩机之间通过进气管道连接，所述压缩机出气口与除尘装置连接，所述除尘装置的出气口与甲烷化反应器连接，所述甲烷化反应器通过管道与干燥塔连接，所述干燥塔与膜分离装置通过分离管道连接，所述膜分离装置与氢气收集装置通过出气管道连接；所述甲烷化反应器内填装有甲烷化催化剂床层，所述干燥塔内设有沿气流方向的干燥床；所述分离管道上设有压力调节阀，所述膜分离装置包括第一膜分离器、第二膜分离器、第三膜分离器、第四膜分离器，所述第一膜分离器和第二膜分离器串联设置，所述第三膜分离器和第四膜分离器串联设置，所述第一膜分离器、第二膜分离器与第三膜分离器、第四膜分离器并联设置，所述第一膜分离器、第二膜分离器、第三膜分离器、第四膜分离器上分别设有废气出口，所述废气出口连接有废气收集装置。

通过甲烷化反应器时去除二氧化碳和一氧化碳，转化成甲烷和水，再通过干燥塔对氢气进行干燥除水，然后通过膜分离装置有效分离氢气和甲烷，并通过压缩机使得原料氢气压力增加，有利于提高净化效率。设置2个膜分离器串联再并联，并且通过压力阀控制合适的压力，可以提高净化的效率。

作为本实用新型的一种改进，所述干燥塔内的干燥床包括活性氧化铝干燥床和分子筛干燥床，所述活性氧化铝干燥床和分子筛干燥床下分别设有过滤板，所述干燥塔内采用高压，所述分离管道上设有抽气泵。采用双层复合干燥床对气流进行分层二次干燥，能够使氢气产品去湿更彻底，提高了产品质量，并切实降低了作为干燥成本的吸附剂的用量。而且采用高压，提高了干燥床的吸附效果。

作为本实用新型的一种改进，所述出气管道上设有气体流量计和氢气纯度分析仪。通过设置氢气纯度分析仪对氢气纯度进行检测，并通过气体流量计控制气体收集的量。

作为本实用新型的一种改进，所述氢气净化装置还设置回流管道，所述回流管道一端与出气管道连接，借口位于氢气纯度分析仪与氢气收集装置之间，另一端与进气管道连接，所述回流管道上设有回流阀门。如果氢气纯度达不到生产要求，则将产品氢气充气导入进气管道，重新净化。

作为本实用新型的一种改进，所述甲烷化反应器上设有温度变送器和冷却水循环管道，所述冷却水循环管道外接冷却水箱。甲烷化反应为放热反应，通过循环冷却管道中液氮不断的循环，能将反应热量快速的取走，均匀了催化剂床层的温度，避免了催化剂出现过热，延长了催化剂的使用寿命。

作为本实用新型的一种改进，所述甲烷化反应器内的冷却水循环管道设为S型管道。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点，1）通过甲烷化反应器时去除二氧化碳和一氧化碳，转化成甲烷和水，再通过干燥塔对氢气进行干燥除水，然后通过膜分离装置有效分离氢气和甲烷，并通过压缩机使得原料氢气压力增加，有利于提高净化效率；2）设置2个膜分离器串联再将其并联，并且通过压力阀控制合适的压力，可以提高净化的效率；3）通过设置氢气纯度分析仪对氢气纯度进行检测，并通过气体流量计控制气体收集的量；4）采用双层复合干燥床对气流进行分层二次干燥，能够使氢气产品去湿更彻底，提高了产品质量，并切实降低了作为干燥成本的吸附剂的用量，而且采用高压，提高了干燥床的吸附效果；5）甲烷化反应为放热反应，通过循环冷却管道中液氮不断的循环，能将反应热量快速的取走，均匀了催化剂床层的温度，避免了催化剂出现过热，延长了催化剂的使用寿命；6）设置回流管道，如果氢气纯度达不到生产要求，则将产品氢气充气导入进气管道，重新净化。

附图说明

图1是本实用新型一种氢气净化装置的结构示意图；

图中：1、原料气源；11、进气管道；2、压缩机；3、除尘装置；4、甲烷化反应器；41、温度变送器；42、冷却水循环管道；43、冷却水箱；5、干燥塔；51、活性氧化铝干燥床；52、分子筛干燥床；53、过滤板；54、抽气泵；6、膜分离装置；61、分离管道；62、第一膜分离器；63、第二膜分离器；64、第三膜分离器；65、第四膜分离器；66、废气出口；67、废气收集装置；68、压力调节阀；7、氢气收集装置；71、出气管道；72、氢气纯度分析仪；73、气体流量计；8、回流管道；81、回流阀门。

具体实施方式：

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种氢气净化装置，包括原料气源1、压缩机2、除尘装置3、甲烷化反应器4、干燥塔5、膜分离装置6和氢气收集装置7。原料气源1与压缩机2之间通过进气管道11连接，压缩机2的出气口与除尘装置3连接，除尘装置3的出气口与甲烷化反应器4连接，甲烷化反应器4通过管道与干燥塔5连接，干燥塔5与膜分离装置6通过分离管道61连接，膜分离装置6与氢气收集装置7通过出气管道71连接。通过甲烷化反应器时去除二氧化碳和一氧化碳，转化成甲烷和水，再通过干燥塔对氢气进行干燥除水，然后通过膜分离装置有效分离氢气和甲烷，并通过压缩机使得原料氢气压力增加，有利于提高净化效率。

甲烷化反应器4内填装有甲烷化催化剂床层，干燥塔5内设有沿气流方向的干燥床，分离管道61上设有压力调节阀68，用来调节进入膜分离装置6的氢气的压力。膜分离装置6包括第一膜分离器62、第二膜分离器63、第三膜分离器64、第四膜分离器65，第一膜分离器62和第二膜分离器63串联设置，第三膜分离器64和第四膜分离器65串联设置，第一膜分离器62、第二膜分离器63与第三膜分离器64、第四膜分离器65并联设置。第一膜分离器62、第二膜分离器63、第三膜分离器64、第四膜分离器65上分别设有废气出口66。

通过设置2个膜分离器串联再将其并联，并且通过压力阀控制合适的压力，可以提高净化的效率。

所述干燥塔5内的干燥床包括活性氧化铝干燥床51和分子筛干燥床52，活性氧化铝干燥床51和分子筛干燥床52下分别设有过滤板53，干燥塔5内采用高压，分离管道61上设有抽气泵54。采用双层复合干燥床对气流进行分层二次干燥，能够使氢气产品去湿更彻底，提高了产品质量，并切实降低了作为干燥成本的吸附剂的用量。而且采用高压，提高了干燥床的吸附效果。

所述废气出口66连接有废气收集装置67。出气管道71上设有气体流量计73和氢气纯度分析仪72。通过设置氢气纯度分析仪对氢气纯度进行检测，并通过气体流量计控制气体收集的量。

所述氢气净化装置还设置回流管道8，所述回流管道8一端与出气管道71连接，借口位于氢气纯度分析仪72与氢气收集装置7之间，另一端与进气管道11连接，所述回流管道8上设有回流阀门81。如果氢气纯度达不到生产要求，则将产品氢气充气导入进气管道，重新净化。

所述甲烷化反应器4上设有温度变送器41和冷却水循环管道42，冷却水循环管道42外接冷却水箱43。甲烷化反应为放热反应，通过循环冷却管道中液氮不断的循环，能将反应热量快速的取走，均匀了催化剂床层的温度，避免了催化剂出现过热，延长了催化剂的使用寿命。

所述甲烷化反应器4内的冷却水循环管道42设为S型管道。

工作过程：参见图1，使用时，启动装置，氢气通过压缩机进入除尘装置除去粉尘、颗粒等杂质，从除尘装置出气口排出进入甲烷化反应器，同时冷却水通过循环管进行循环冷却降温，均匀催化剂床层的温度，并通过温度变送器对温度进行监控，然后原料氢气从甲烷化反应器出气口排出进入干燥塔除水，经过双层复合干燥床对原料氢气二次干燥，高效率除去水分，然后进入膜分离装置，分别进入第一膜分离器、第二膜分离器和第三膜分离器、第四膜分离器，并且经压力调节阀调节合适的压力，渗透的气体进入出气管道，废气经废气出口排出至废气收集装置中。进入出气管道的氢气经氢气纯度分析仪进行检测，纯度达到要求则直接进入氢气收集装置，如纯度达不到要求，则回流阀门打开，进入回流管道重新进行净化，直到达到净化要求。

最后应说明的是：本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种氢气净化装置，其特征在于：所述氢气净化装置包括原料气源（1）、压缩机（2）、除尘装置（3）、甲烷化反应器（4）、干燥塔（5）、膜分离装置（6）、氢气收集装置（7），所述原料气源（1）与压缩机（2）之间通过进气管道（11）连接，所述压缩机（2）出气口与除尘装置（3）连接，所述除尘装置（3）的出气口与甲烷化反应器（4）连接，所述甲烷化反应器（4）通过管道与干燥塔（5）连接，所述干燥塔（5）与膜分离装置（6）通过分离管道（61）连接，所述膜分离装置（6）与氢气收集装置（7）通过出气管道（71）连接；所述甲烷化反应器（4）内填装有甲烷化催化剂床层，所述干燥塔（5）内设有沿气流方向的干燥床；所述分离管道（61）上设有压力调节阀（68），所述膜分离装置（6）包括第一膜分离器（62）、第二膜分离器（63）、第三膜分离器（64）、第四膜分离器（65），所述第一膜分离器（62）和第二膜分离器（63）串联设置，所述第三膜分离器（64）和第四膜分离器（65）串联设置，所述第一膜分离器（62）、第二膜分离器（63）与第三膜分离器（64）、第四膜分离器（65）并联设置，所述第一膜分离器（62）、第二膜分离器（63）、第三膜分离器（64）、第四膜分离器（65）上分别设有废气出口（66），所述废气出口（66）连接有废气收集装置（67）。

2.根据权利要求1所述的一种氢气净化装置，其特征在于：所述干燥塔（5）内的干燥床包括活性氧化铝干燥床（51）和分子筛干燥床（52），所述活性氧化铝干燥床（51）和分子筛干燥床（52）下分别设有过滤板（53），所述干燥塔（5）内采用高压，所述分离管道（61）上设有抽气泵（54）。

3.根据权利要求1所述的一种氢气净化装置，其特征在于：所述出气管道（71）上设有气体流量计（73）和氢气纯度分析仪（72）。

4.根据权利要求3所述的一种氢气净化装置，其特征在于：所述氢气净化装置还设置回流管道（8），所述回流管道（8）一端与出气管道（71）连接，接口位于氢气纯度分析仪（72）与氢气收集装置（7）之间，另一端与进气管道（11）连接，所述回流管道（8）上设有回流阀门（81）。

5.根据权利要求1所述的一种氢气净化装置，其特征在于：所述甲烷化反应器（4）上设有温度变送器（41）和冷却水循环管道（42），所述冷却水循环管道（42）外接冷却水箱（43）。

6.根据权利要求5所述的一种氢气净化装置，其特征在于：所述甲烷化反应器（4）内的冷却水循环管道（42）设为S型管道。