CN212893905U - 一种氢气纯化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于氢气生产领域，具体地说是一种氢气纯化系统。包括纯化器、若干个电磁调节阀、液氮罐、液氮泵、空温换热器、螺旋板式换热器、燃烧废气输入管道、燃烧废气输出管道、缓冲罐、解析气输入主管道以及解析气排放主管道等。本实用新型可方便地切换纯化器的工作状态和解析状态，不影响氢气纯化系统整体继续运行。本实用新型还可将通过与燃烧废气换热获得高温的氮气作为解析气，使纯化器内的吸附剂上的被吸附物质充分脱落并进行反向清扫，使纯化器内的吸附剂得到更充分的解析。本实用新型提高了对纯化器内吸附剂的解析效果，增长了纯化器的使用时间，提高了氢气纯化效率，避免浪费氢气成品，且回收了燃烧废气的热能，节约环保。

Description

一种氢气纯化系统

技术领域

本实用新型属于氢气生产领域，具体地说是一种氢气纯化系统。

背景技术

在生产氢气的过程中，需要对刚生产出来的含有较多杂质的氢气进行纯化，现有的氢气纯化系统一般主要采用含有吸附剂的纯化器对氢气进行纯化，而纯化器中的吸附剂在工作一段时间后由于吸附满了被吸附物质会失去吸附能力，此时需要恢复吸附剂的吸附能力，恢复吸附剂能力的过程叫做解析或再生。而现有的氢气纯化系统一般使用氢气成品直接向纯化器内的吸附剂进行吹扫从而对吸附剂进行解析，但对吸附剂的解析不够彻底，且也会浪费部分氢气成品。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种氢气纯化系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氢气纯化系统，包括氢气输入主管道、氢气输出主管道以及若干个纯化器，每个所述纯化器的输入端均连通有一个电磁调节阀A的输出端，所有所述电磁调节阀A的输入端均与所述氢气输入主管道连通，每个所述纯化器的输出端均连通有一个电磁调节阀B的输入端，所有所述电磁调节阀B的输出端均与所述氢气输出主管道连通，还包括液氮罐、液氮泵、空温换热器、螺旋板式换热器、燃烧废气输入管道、燃烧废气输出管道、缓冲罐、解析气输入主管道与解析气排放主管道，所述液氮罐通过管道与所述液氮泵的输入端连通，所述液氮泵的输出端通过管道与所述空温换热器的输入端连通，所述空温换热器的输出端通过管道与所述螺旋板式换热器的升温输入端连通，所述螺旋板式换热器的升温输出端通过管道与所述缓冲罐的输入端连通，所述螺旋板式换热器的降温输入端与所述燃烧废气输入管道的输出端连通，所述螺旋板式换热器的降温输出端与所述燃烧废气输出管道的输入端连通；

所述缓冲罐的输出端与所述解析气输入主管道连通，所述解析气输入主管道上设有若干条支路A，每条所述支路A均与一个所述纯化器的输出端连通，每条所述支路A上均设有一个电磁调节阀C，所述解析气排放主管道上设有若干条支路B，每条所述支路B均与一个所述纯化器的输入端连通，每条所述支路B上均设有一个电磁调节阀D；

所述纯化器、所述液氮泵、所述空温换热器、所述螺旋板式换热器、所述电磁调节阀A、所述电磁调节阀B、所述电磁调节阀C与所述电磁调节阀D均通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述解析气输入主管道上设有电磁调节阀E，所述电磁调节阀E通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述解析气输入主管道上设有气体检测仪，所述气体检测仪通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述燃烧废气输出管道上设有电磁调节阀F，所述燃烧废气输入管道上设有电磁调节阀G，所述燃烧废气输入管道上且在所述螺旋板式换热器的降温输入端与所述电磁调节阀G的输出端之间的位置上还设有燃烧废气排空支路，所述燃烧废气排空支路上设有电磁调节阀H，所述解析气输入主管道上设有温度传感器，所述温度传感器、所述电磁调节阀F、所述电磁调节阀G、所述电磁调节阀H分别通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述解析气输入主管道上设有压力传感器，所述压力传感器通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述液氮罐与所述液氮泵相连通的管道上设有电磁调节阀I，所述液氮泵与所述空温换热器相连通的管道上设有电磁调节阀J，所述电磁调节阀I与所述电磁调节阀J分别通过电导体与上位机相连接。

优选的，所述螺旋板式换热器的升温输出端与所述缓冲罐的输入端相连通的管道上设有电磁调节阀K，所述电磁调节阀K通过电导体与上位机相连接。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型通过纯化器和若干个电磁调节阀的配合设置，便于切换纯化器的工作状态和解析状态，不影响氢气纯化系统整体继续运行，通过液氮罐、液氮泵、空温换热器、螺旋板式换热器、燃烧废气输入管道、燃烧废气输出管道、缓冲罐、解析气输入主管道、解析气排放主管道的配合设置，可将通过与燃烧废气换热获得高温的氮气作为解析气，使纯化器内的吸附剂上的被吸附物质充分脱落并进行反向清扫，使纯化器内的吸附剂得到更充分的解析。本实用新型提高了对纯化器内吸附剂的解析效果，增长了纯化器的使用时间，提高了氢气纯化效率，避免浪费氢气成品，且回收了燃烧废气的热能，节约环保。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-氢气输入主管道、2-氢气输出主管道、3-纯化器、4-电磁调节阀A、5-电磁调节阀B、6-液氮罐、7-液氮泵、8-空温换热器、9-螺旋板式换热器、10-燃烧废气输入管道、11-燃烧废气输出管道、12-缓冲罐、13-解析气输入主管道、14-解析气排放主管道、15-电磁调节阀C、16-电磁调节阀D、17-电磁调节阀E、18-气体检测仪、19-电磁调节阀F、20-电磁调节阀G、21-燃烧废气排空支路、22-电磁调节阀H、23-温度传感器、24-压力传感器、25-电磁调节阀I、26-电磁调节阀J、27-电磁调节阀K。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型作进一步详述。

一种氢气纯化系统，包括氢气输入主管道1、氢气输出主管道2以及若干个纯化器3，每个纯化器3的输入端均连通有一个电磁调节阀A 4的输出端，所有电磁调节阀A 4的输入端均与氢气输入主管道1连通，每个纯化器3的输出端均连通有一个电磁调节阀B 5的输入端，所有电磁调节阀B 5的输出端均与氢气输出主管道2连通，氢气产品通过氢气输入主管道1进入到纯化器3中进行纯化后，再经由氢气输出主管道2输出，电磁调节阀A 4和电磁调节阀B 5用于控制纯化器3与氢气输入主管道1和氢气输出主管道2的通断；

本实施例的氢气纯化系统还包括液氮罐6、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9、燃烧废气输入管道10、燃烧废气输出管道11、缓冲罐12、解析气输入主管道13与解析气排放主管道14，液氮罐6通过管道与液氮泵7的输入端连通，液氮泵7的输出端通过管道与空温换热器8的输入端连通，空温换热器8的输出端通过管道与螺旋板式换热器9的升温输入端连通，螺旋板式换热器9的升温输出端通过管道与缓冲罐12的输入端连通，螺旋板式换热器9的降温输入端与燃烧废气输入管道10的输出端连通，螺旋板式换热器9的降温输出端与燃烧废气输出管道11的输入端连通；

本实施例中燃烧废气输入管道10与氢气生产加工线上燃烧系统的燃烧废气主管线连通，向螺旋板式换热器9输入高温燃烧废气，充分利用燃烧废气含有的热能，换热后的燃烧废气通过燃烧废气输出管道11排出，通过液氮罐6、液氮泵7、空温换热器8的配合设置，使液氮罐6中的液氮经过液氮泵7加压后进入空温换热器8汽化，然后再输入至螺旋板式换热器9经过进一步地换热升温后，作为解析气输入至缓冲罐12；

缓冲罐12的输出端与解析气输入主管道13连通，缓冲罐起到缓冲作用，解析气通过缓冲罐12进入解析气输入主管道13，解析气输入主管道13上设有若干条支路A，每条支路A均与一个纯化器3的输出端连通，每条支路A上均设有一个电磁调节阀C 15，解析气排放主管道14上设有若干条支路B，每条支路B均与一个纯化器3的输入端连通，每条支路B上均设有一个电磁调节阀D 16；

当需要对纯化器3进行解析时，关闭与该纯化器3相连的电磁调节阀A 4和电磁调节阀B 5，其他纯化器3正常工作，开启与该纯化器3相连的支路A上的电磁调节阀C 15和支路B上的电磁调节阀D 16，使解析气输入主管道13的解析气进入该纯化器3进行反向吹扫，对纯化器3进行解析，解析气通过解析气排放主管道14排出；

由于现有技术的纯化器使用变温吸附，纯化器内的吸附剂的吸附能力随着温度的升高而降低，随着温度的降低而升高，因此使用高温氮气吹扫可使吸附剂上的被吸附物质充分脱落并得到有效的清扫；

纯化器3、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9、电磁调节阀A 4、电磁调节阀B5、电磁调节阀C 15与电磁调节阀D 16均通过电导体与上位机相连接，纯化器3、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9、电磁调节阀A 4、电磁调节阀B 5、电磁调节阀C 15、电磁调节阀D 16和上位机均采用市购产品，采用常用的连接设置方式即可，其中本实施例中上位机采用PLC，通过上位机可分别控制纯化器3、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9、电磁调节阀A 4、电磁调节阀B 5、电磁调节阀C 15与电磁调节阀D 16的开闭。

具体而言，解析气输入主管道13上设有电磁调节阀E 17，电磁调节阀E 17通过电导体与上位机相连接，电磁调节阀E 17为市购产品，用于开闭解析气输入主管道13。

具体而言，解析气输入主管道13上设有气体检测仪18，气体检测仪18通过电导体与上位机相连接，气体检测仪18采用现有技术的气体检测仪，本实施例中当气体检测仪18检测到解析气输入主管道13内解析气中一氧化碳浓度≥3PPM或二氧化碳≥3PPM或氧气含量≥5PPM时，使上位机关闭所有电磁调节阀、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9以及所有纯化器3，并对整个系统进行检查，查看是否发生设备故障。

具体而言，燃烧废气输出管道11上设有电磁调节阀F 19，用于开闭燃烧废气输出管道11，燃烧废气输入管道10上设有电磁调节阀G 20，用于开闭燃烧废气输入管道10，燃烧废气输入管道10上且在螺旋板式换热器9的降温输入端与电磁调节阀G 20的输出端之间的位置上还设有燃烧废气排空支路21，燃烧废气排空支路21上设有电磁调节阀H 22，用于开闭燃烧废气排空支路21，解析气输入主管道13上设有温度传感器23，温度传感器23、电磁调节阀F 19、电磁调节阀G 20、电磁调节阀H 22分别通过电导体与上位机相连接，温度传感器23采用现有技术的温度传感器，本实施例中当温度传感器23测得解析气输入主管道13内温度≥210℃时，使上位机控制电磁调节阀G 20关闭，同时使电磁调节阀F 19与电磁调节阀H22开启使螺旋板式换热器9内的燃烧废气排出，从而使解析气获得的热量减少并降低解析气输入主管道13的温度，以防止系统温度过高。

具体而言，解析气输入主管道13上设有压力传感器24，压力传感器24通过电导体与上位机相连接，压力传感器24采用现有技术的压力传感器，本实施例中当压力传感器24测得解析气输入主管道13内压力≥2.5MPa时，使上位机控制关停液氮泵7，压力≤2MPa时使上位机控制关停液氮泵7。

具体而言，液氮罐6与液氮泵7相连通的管道上设有电磁调节阀I 25，液氮泵7与空温换热器8相连通的管道上设有电磁调节阀J 26，电磁调节阀I 25与电磁调节阀J 26分别通过电导体与上位机相连接，电磁调节阀I 25与电磁调节阀J 26均为市购产品，当液氮泵7或空温换热器8出现故障时，可通过控制上位机分别关闭电磁调节阀I 25与电磁调节阀J26，及时停止向液氮泵7或空温换热器8输入液氮。

具体而言，螺旋板式换热器9的升温输出端与缓冲罐12的输入端相连通的管道上设有电磁调节阀K 27，电磁调节阀K 27通过电导体与上位机相连接，电磁调节阀K 27为市购产品，用于控制螺旋板式换热器9与缓冲罐12之间的通断。

工作原理：

氢气产品通过氢气输入主管道1进入到纯化器3中进行纯化后，再经由氢气输出主管道2输出，电磁调节阀A 4和电磁调节阀B 5用于控制纯化器3与氢气输入主管道1和氢气输出主管道2的通断；燃烧废气输入管道10与氢气生产加工线上燃烧系统的燃烧废气主管线连通，向螺旋板式换热器9输入高温燃烧废气，充分利用燃烧废气含有的热能，换热后的燃烧废气通过燃烧废气输出管道11排出，通过液氮罐6、液氮泵7、空温换热器8的配合设置，使液氮罐6中的液氮经过液氮泵7加压后进入空温换热器8汽化，然后再输入至螺旋板式换热器9经过进一步地换热升温后，作为解析气输入至缓冲罐12，缓冲罐12的输出端与解析气输入主管道13连通，缓冲罐起到缓冲作用，解析气通过缓冲罐12进入解析气输入主管道13；当需要对纯化器3进行解析时，关闭与该纯化器3相连的电磁调节阀A 4和电磁调节阀B 5，其他纯化器3正常工作，开启与该纯化器3相连的支路A上的电磁调节阀C 15和支路B上的电磁调节阀D 16，使解析气输入主管道13的解析气进入该纯化器3进行反向吹扫，对纯化器3进行解析，解析气通过解析气排放主管道14排出，使用高温氮气吹扫可使纯化器3内的吸附剂上的被吸附物质充分脱落并得到有效的清扫；通过上位机可分别控制纯化器3、液氮泵7、空温换热器8、螺旋板式换热器9、电磁调节阀A 4、电磁调节阀B 5、电磁调节阀C 15与电磁调节阀D 16的开闭。

Claims (7)

1.一种氢气纯化系统，包括氢气输入主管道(1)、氢气输出主管道(2)以及若干个纯化器(3)，每个所述纯化器(3)的输入端均连通有一个电磁调节阀A(4)的输出端，所有所述电磁调节阀A(4)的输入端均与所述氢气输入主管道(1)连通，每个所述纯化器(3)的输出端均连通有一个电磁调节阀B(5)的输入端，所有所述电磁调节阀B(5)的输出端均与所述氢气输出主管道(2)连通，其特征在于：还包括液氮罐(6)、液氮泵(7)、空温换热器(8)、螺旋板式换热器(9)、燃烧废气输入管道(10)、燃烧废气输出管道(11)、缓冲罐(12)、解析气输入主管道(13)与解析气排放主管道(14)，所述液氮罐(6)通过管道与所述液氮泵(7)的输入端连通，所述液氮泵(7)的输出端通过管道与所述空温换热器(8)的输入端连通，所述空温换热器(8)的输出端通过管道与所述螺旋板式换热器(9)的升温输入端连通，所述螺旋板式换热器(9)的升温输出端通过管道与所述缓冲罐(12)的输入端连通，所述螺旋板式换热器(9)的降温输入端与所述燃烧废气输入管道(10)的输出端连通，所述螺旋板式换热器(9)的降温输出端与所述燃烧废气输出管道(11)的输入端连通；

所述缓冲罐(12)的输出端与所述解析气输入主管道(13)连通，所述解析气输入主管道(13)上设有若干条支路A，每条所述支路A均与一个所述纯化器(3)的输出端连通，每条所述支路A上均设有一个电磁调节阀C(15)，所述解析气排放主管道(14)上设有若干条支路B，每条所述支路B均与一个所述纯化器(3)的输入端连通，每条所述支路B上均设有一个电磁调节阀D(16)；

所述纯化器(3)、所述液氮泵(7)、所述空温换热器(8)、所述螺旋板式换热器(9)、所述电磁调节阀A(4)、所述电磁调节阀B(5)、所述电磁调节阀C(15)与所述电磁调节阀D(16)均通过电导体与上位机相连接。

2.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述解析气输入主管道(13)上设有电磁调节阀E(17)，所述电磁调节阀E(17)通过电导体与上位机相连接。

3.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述解析气输入主管道(13)上设有气体检测仪(18)，所述气体检测仪(18)通过电导体与上位机相连接。

4.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述燃烧废气输出管道(11)上设有电磁调节阀F(19)，所述燃烧废气输入管道(10)上设有电磁调节阀G(20)，所述燃烧废气输入管道(10)上且在所述螺旋板式换热器(9)的降温输入端与所述电磁调节阀G(20)的输出端之间的位置上还设有燃烧废气排空支路(21)，所述燃烧废气排空支路(21)上设有电磁调节阀H(22)，所述解析气输入主管道(13)上设有温度传感器(23)，所述温度传感器(23)、所述电磁调节阀F(19)、所述电磁调节阀G(20)、所述电磁调节阀H(22)分别通过电导体与上位机相连接。

5.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述解析气输入主管道(13)上设有压力传感器(24)，所述压力传感器(24)通过电导体与上位机相连接。

6.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述液氮罐(6)与所述液氮泵(7)相连通的管道上设有电磁调节阀I(25)，所述液氮泵(7)与所述空温换热器(8)相连通的管道上设有电磁调节阀J(26)，所述电磁调节阀I(25)与所述电磁调节阀J(26)分别通过电导体与上位机相连接。

7.根据权利要求1所述的氢气纯化系统，其特征在于：所述螺旋板式换热器(9)的升温输出端与所述缓冲罐(12)的输入端相连通的管道上设有电磁调节阀K(27)，所述电磁调节阀K(27)通过电导体与上位机相连接。

Images