CN217921484U - 一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统 - Google Patents

Abstract

本申请设计氯碱工业领域，尤其是涉及一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其包括依次连通的压缩机、预热器、除氧反应器、第一冷却器、第一除水罐以及干燥塔，所述除氧反应器内设有催化氢气和氧气反应的催化剂，所述压缩机的进料口连通有预提纯氢气供给管道，所述干燥塔的出料口连通有成品氢气收集管道。本申请具有进一步提高氯碱工业制成的氢气的纯度，拓宽氯碱工业制备的氢气的使用领域的效果。

Description

一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统

技术领域

本申请涉及氯碱工业领域，尤其是涉及一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统。

背景技术

氯碱工业指的是工业上用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业，将电解得到的氢气预提纯处理后，得到纯度≥99%的氢气，即可将其投入使用。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。

针对上述中的相关技术，发明人认为经预提纯处理后的氢气纯度不能很好地满足精细化工等特定领域的要求，因而在这些领域中使用受限。

实用新型内容

为了进一步提高氯碱工业制成的氢气的纯度，拓宽氯碱工业制备的氢气的应用领域，本申请提供一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统。

本申请提供的一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统采用如下的技术方案：

一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统，包括依次连通的压缩机、预热器、除氧反应器、第一冷却器、第一除水罐以及干燥塔，所述除氧反应器内设有催化氢气和氧气反应的催化剂，所述压缩机的进料口连通有预提纯氢气供给管道，所述干燥塔的出料口连通有成品氢气收集管道。

通过采用上述技术方案，预提纯氢气经过压缩机加压输送至预热器，经预热器预热至适于催化剂催化的温度后被输送至除氧反应器内，使部分氢气与掺杂于氢气中的氧气反应生成水分，除氧后的氢气经第一冷却器冷却，氢气中部分饱和水分析出，通过第一除水罐预除水后，用干燥塔进一步吸附，从而进一步提纯氢气至其纯度≥99.9%，这有助于拓宽氯碱工业生产的氢气的应用领域。

可选的，所述干燥塔的外周设置有加热夹套，当氢气从干燥塔的出气口流出后，所述加热夹套加热所述干燥塔。

通过采用上述技术方案，氢气经干燥塔干燥完毕之后，从干燥塔的出气口输出，开启加热夹套，加热夹套加热干燥塔，使得干燥塔所吸附的水分蒸发，从而干燥塔能够再次工作，通过设置干燥夹套以定期除去干燥塔内吸附的水分，确保了干燥塔长期工作时的干燥效率，有效延长了干燥塔的工作寿命。

可选的，所述干燥塔连通有供水蒸气排出的出水管。

通过采用上述技术方案，干燥塔所吸附的水分蒸发后，水蒸气从出水管处及时排出，减少干燥塔内存储较多水分而导致干燥塔吸附效果被影响的可能性。

可选的，所述出水管依次连通有第二冷却器和第二除水罐。

通过采用上述技术方案，水蒸气从出水管处排出，经第二冷却器冷却后储存在第二除水罐内，便于水分的后续利用。

可选的，所述第一除水罐的下方连通有供液态水排出的排水管。

通过采用上述技术方案，当第一除水罐内储存有较多水分后，将液态水通过排水管排出，排水管的设置提高了使用第二除水罐内液态水的便捷程度。

可选的，所述第一除水罐的下方设置有电子液位计，所述排水管安装有排水阀。

通过采用上述技术方案，当电子液位计显示第一除水罐内的水位达到一定高度时，打开排水阀使得第一除水罐内的液态水排出，减少因第一除水罐内水分过多而影响除水效果的概率。

可选的，所述排水阀设置为程控阀，所述程控阀与所述电子液位计电连接。

通过采用上述技术方案，程控阀与电子液位计电连接，当水位到达设定标准时，程控阀自动打开，第一除水罐内的液态水通过排水管排出，电子液位计和程控阀配合，提高排液效率以及设备运行的稳定性，降低人工成本。

可选的，所述第一除水罐内设置有吸水滤芯。

通过采用上述技术方案，由于氢气在除氧反应器中反应生成水，导致经除氧后的氢气中水分含量增加，吸水滤芯有助于吸附气体中的水分，通过设置吸水滤芯以提高了干燥氢气的效率。

可选的，所述除氧反应器的外周设置有冷却夹套，所述冷却夹套内有流动的循环水。

通过采用上述技术方案，氢气和氧气在除氧反应中发生的反应为放热反应，随着反应的进行，除氧反应器内的温度升高，冷却夹套的设置有利于控制反应温度，减少因温度过高而导致催化剂活性降低甚至失活的概率，延长催化剂的工作寿命。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.经预处理后的氢气经过除氧反应器以除去氢气中混合的氧气，接着通过第一除水罐和干燥塔除去氢气中混合的水分，进一步提纯氢气至氢气纯度≥99.9%，使得氯碱工业生产的氢气可应用于更多领域；

2.氢气经干燥塔干燥完毕之后，从干燥塔的出气口输出，开启加热夹套，加热夹套加热干燥塔，使得干燥塔所吸附的水分蒸发，从而干燥塔能够再次工作，通过设置干燥夹套以定期除去干燥塔内吸附的水分，确保了干燥塔长期工作时的干燥效率，有效延长了干燥塔的工作寿命。

附图说明

图1是本申请实施例氯碱工业高纯度氢气提纯系统的结构示意图。

附图标记说明：1、压缩机；2、预热器；3、除氧反应器；4、第一冷却器；5、第一除水罐；6、干燥塔；7、加热夹套；8、出水管；9、第二冷却器；10、第二除水罐；11、冷却夹套；12、吸水滤芯；13、电子液位计；14、排水管；15、排水阀；16、输送管；17、预提纯氢气供给管道；18、成品氢气收集管道；19、第一控制阀；20、第二控制阀；21、第三控制阀；22、排气管。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统。参照图1，氯碱工业高纯度氢气提纯系统包括输送管16以及通过输送管16依次连通的压缩机1、预热器2、除氧反应器3、第一冷却器4、第一除水罐5以及干燥塔6。

压缩机1的进料口连通有预提纯氢气供给管道17，预提纯氢气通过预提纯氢气供给管道17输送至压缩机1内。除氧反应器3内设有催化氢气和氧气反应的催化剂，预提纯氢气经过压缩机1加压输送至预热器2内，经预热器2预热并被输送至除氧反应器3内，通过使得部分氢气与掺杂于氢气中的氧气反应生成水分以实现除氧的目的。干燥塔6的出料口连通有成品氢气收集管道18，成品氢气收集管道18上安装有第一控制阀19。除氧反应器3内经除氧后的氢气通过第一冷却器4进行冷却，氢气中部分饱和水分析出，通过第一除水罐5预除水后，用干燥塔6进一步吸附，从而进一步提纯氢气至其纯度≥99.9%，这有助于拓宽氯碱工业生产的氢气的应用领域，进一步提纯完毕的氢气通过成品氢气收集管道18流出，并被收集。

干燥塔6的外周套设有加热夹套7，干燥塔6还连通有供水蒸气排出的出水管8，出水管8上安装有第二控制阀20，连通第一除水罐5与干燥塔6连通的输送管16安装有第三控制阀21，出水管8的另一端连通有第二冷却器9，第二冷却器9的出料口与第二除水罐10的进料口相连通，第二除水罐10的出气口连通有排气管22。

当通过加热以除去干燥塔6内吸附的水分时，关闭第三控制阀21和第一控制阀19，打开第二控制阀20，即可使得水蒸气从固定路线流出，从而减少水蒸气流入其他管道的概率，确保除去干燥塔6内吸附的水分的效率。

除氧反应器3的外周套设有冷却夹套11，冷却夹套11内有流动的循环水。由于氢气和氧气发生反应时放热，本申请实施例通过设置冷却夹套11来控制除氧反应器3内的温度，减少因温度过高而导致催化剂活性降低甚至失活的概率，延长催化剂的工作寿命，保证除氧反应器3的除氧效率。

为了保证第一除水罐5和第二除水罐10的除水效率，第一除水罐5和第二除水罐10内均安装有吸水滤芯12，吸水滤芯可以辅助吸附第一除水罐5和第二除水罐10内的水分，从而提升干燥效率。同时，第一除水罐5和第二除水罐10的下方都设置有测量罐内水位的电子液位计13，第一除水罐5和第二除水罐10的下方还连通有供液态水排出的排水管14，排水管14上安装有排水阀15，排水阀15设置为程控阀，程控阀与电子液位计13电连接，当电子液位计显示液位到一定高度时，排水阀15自动打开，当液态水排完后，排水阀15自动关闭，减少氢气泄露的风险。

随着氢气提纯的不断进行，第一除水罐5和第二除水罐10内的液态水不断积聚，程控阀根据水位的不同自动开关，以实现自动排液的目的，相比于人工开关，程控阀的设置减少了所需人力物力，提高排水管14排水的可靠性和稳定性。

本申请实施例一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统的实施原理为：经预提纯处理后的氢气被输送至压缩机1内，经压缩机1压缩运输至预热器2，气体在预热器2内被加热至适于催化剂催化的温度后被输送至除氧反应器3内，部分氢气与掺杂于氢气中的氧气在催化剂的作用下发生反应并生成水，水分以水蒸气的形式存在于气体之中。经除氧后的气体经第一冷却器4冷却，水蒸气冷凝，带有水分的气体流经第一除水罐5，第一除水罐5内的吸水滤芯12吸附气体中的水分。在保证第二控制阀20关闭的情况下打开第三控制阀21和第一控制阀19，气体被输送至干燥塔6内进行干燥，干燥完成后流入外部成品氢气收集管道18。

当干燥塔6内的氢气从干燥塔6的出料口流出后，关闭第一控制阀19和第三控制阀21，打开第二控制阀20，加热夹套7加热干燥塔6，使得干燥塔6整体气温升高，从而干燥塔6内吸附的液态水蒸发成水蒸气，保证干燥塔6的干燥效果和效率。水蒸气经出水管8流至第二冷却器9，经第二冷却器9冷却后流经第二除水罐10，第二除水罐10内的吸水滤芯12吸附气体中的水分，除水完毕的气体从第二除水罐10的出气口流入排气管22，并通过排气管22排出。

第一除水罐5和第二除水罐10内过多的液态水在排水阀15的控制下通过排水管14自动排出。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：包括依次连通的压缩机（1）、预热器（2）、除氧反应器（3）、第一冷却器（4）、第一除水罐（5）以及干燥塔（6），所述除氧反应器（3）内设有催化氢气和氧气反应的催化剂，所述压缩机（1）的进料口连通有预提纯氢气供给管道（17），所述干燥塔（6）的出料口连通有成品氢气收集管道（18）。

2.根据权利要求1所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述干燥塔（6）的外周设置有加热夹套（7），当氢气从干燥塔（6）的出气口流出后，所述加热夹套（7）加热所述干燥塔（6）。

3.根据权利要求2所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述干燥塔（6）连通有供水蒸气排出的出水管（8）。

4.根据权利要求3所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述出水管（8）依次连通有第二冷却器（9）和第二除水罐（10）。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述第一除水罐（5）的下方连通有供液态水排出的排水管（14）。

6.根据权利要求5所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述第一除水罐（5）的下方设置有电子液位计（13），所述排水管（14）安装有排水阀（15）。

7.根据权利要求6所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述排水阀（15）设置为程控阀，所述程控阀与所述电子液位计（13）电连接。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述第一除水罐（5）内设置有吸水滤芯（12）。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的氯碱工业高纯度氢气提纯系统，其特征在于：所述除氧反应器（3）的外周设置有冷却夹套（11），所述冷却夹套（11）内有流动的循环水。

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