WO2021093396A1 - 一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器 - Google Patents

一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器 Download PDF

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Abstract

一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，包括提纯罐（1），提纯罐（1）包括吸附剂层（1.1）、位于吸附剂层（1.1）上方的上分流层和位于吸附剂层（1.1）下方的下分流层，下分流层包括下盖（1.4）和下分流机构，下分流机构包括分散容器（1.6）、分流块（1.7）和下多孔网板（1.5），分散容器（1.6）设置于下盖（1.4）上，分散容器（1.6）上形成有分散空间（1.61），分流块（1.7）一端伸入分散空间（1.61）内，分流块（1.7）一端位于分散空间（1.61）外，下盖（1.4）上设有引入口（1.41），分流块（1.7）设有第一分流孔（1.71），分散容器（1.6）上还设有分散口（1.62），分流块（1.7）位于分散空间（1.61）外的一端间隔设有第二分流孔（1.72），下多孔网板（1.5）卡设于下盖（1.4）内且位于分流块（1.7）上方。该提纯器能够使气体均匀分散的进入提纯罐（1）内，延长吸附剂的使用寿命，还能通过调节阀控制提纯罐的使用数量。

Description

一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器 技术领域
本发明涉及气体提纯装置技术领域，特别涉及一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器。
 背景技术
甲醇重整反应器是一种可以将甲醇转化为富氢气体的装置，其中氢气含量很高，为了给燃料电池提供燃料，通常需要对富氢气体进行纯化。目前常用的氢气纯化技术有钯膜纯化和变压吸附纯化，钯膜纯化运行温度较高、价格昂贵，在使用上常因破损而导致氢气纯度不足，甚至因为一氧化碳穿透混在氢气内使得燃料电池寿命大幅减损。
变压吸附法（简称PSA）是一种新的气体分离技术，以吸附剂分子筛为例，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。
然而，目前市场上常见的该类型的纯化装置依然存在结构和装置循环上的复杂性，且纯化装置都偏重于大型化，导致了纯化装置占用空间大，不便于集成。此外，现有的提纯器在使用时，气体高速进入提纯器内，集中在一起的气体对吸附剂的冲击过大，加快了吸附剂的粉化，严重影响吸附剂的使用寿命，而且气体集中进入提纯器内，使得提纯器内位于边缘部位的吸附剂利用率低。
 技术问题
针对现有技术的不足和缺陷，提供一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，能够使气体均匀分散的进入提纯罐内，延长吸附剂的使用寿命。
 技术解决方案
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。
一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，包括提纯罐，所述提纯罐包括吸附剂、位于吸附剂层上方的上分流层和位于吸附剂层下方的下分流层，所述下分流层包括呈中空设置的下盖和安装于下盖内的下分流机构，所述下分流机构包括分散容器、分流块和下多孔网板，分散容器设置于下盖上，所述分散容器上形成有分散空间，所述分流块呈锥形，所述分流块一端伸入分散空间内，所述分流块一端位于分散空间外，所述下盖上设有将分散空间与第一通道连通的引入口，所述分流块位于分散空间内的一端间隔设有多个位于引入口上方的第一分流孔，所述分散容器上还设有位于分流块与分散容器连接处旁侧的分散口， 所述分流块位于分散空间外的一端间隔设有多个位于分散口上方的第二分流孔，所述下多孔网板卡设于下盖内且位于分流块上方。
作为本发明的一种改进，所述上分流层包括呈中空设置的上盖和安装于上盖内的上多孔网板。
作为本发明的一种改进，所述提纯罐的数量为若干个，若干个提纯罐沿Y轴竖向并联设置形成提纯罐组，每一提纯罐的下端连接有下连接体，每一提纯罐上端连接有上连接体，所述下连接体上设有与提纯罐组内每一提纯罐连通的下连接通道，所述下连接体上还设有与下连接通道连通的第一通道和第二通道以及位于下连接通道和第一通道之间的第一控制阀、位于下连接通道与第二通道之间的第二控制阀。通过上述改进，使得多个提纯罐能够同时进气，相对于单罐进气式相比，成倍的降低了提纯器的高度。
作为本发明的一种改进，所述下连接体的下连接通道上还设有位于相邻两提纯罐之间的第一调节阀安装孔，所述第一调节阀安装孔上安装有用于控制相邻两提纯罐之间通断的第一调节阀，所述上连接体的第一上连接通道上设有位于相邻两提纯罐之间的第二调节阀安装孔, 所述第二调节阀安装孔上安装有用于控制相邻两提纯罐之间通断的第二调节阀。通过上述改进，当提纯罐内进气的气体流量较小时，第一调节阀关闭，通过第一调节阀将两个提纯罐进行断开，此时气体仅进入一个提纯罐内进行提纯，由于气体流量小于第一调节阀的规定值，因此一个提纯罐便可满足使用，其他提纯罐无需使用，因此延长了其他提纯罐的使用寿命，通过设置第一调节阀，能够根据气体进入流量的大小，选择相应数量的提纯罐进行工作，既能提高提纯效率，又能延长提纯罐的使用寿命。
作为本发明的一种改进，所述第一控制阀和第二控制阀并排设置且位于同一轴线上。通过上述改进，使得结构紧凑，减小了提纯器的尺寸。
作为本发明的一种改进，所述提纯罐组的数量为若干个，若干个所述提纯罐组沿X轴横向并联设置，所述下连接通道和上连接通道的数量也相应的为若干个，每一所述提纯罐组中的各提纯罐的一端通过相应的下连接通道连通。通过上述改进，使得多个并联设置的提纯罐组能够同时进气，成倍的降低了反应器的高度。
作为本发明的一种改进，若干个所述下连接通道连通于同一第一通道和同一第二通道。
作为本发明的一种改进，每一所述下连接通道与第一通道之间均设有所述第一控制阀，每一所述下连接通道与第二通道之间均设有所述第二控制阀。通过上述改进，能够分别控制每一提纯罐组的工作。
 有益效果
本发明的有益效果为：本发明的提纯器，通过设置下分流机构，当气体从下分流机构机机内提纯罐内时，一部分气体直接经第一分流孔流出至下盖内，一部分气体与分流块位于分散容器内的一端侧壁发生碰撞，被扩散到分散空间内，然后再经分散口流出，经分散口流出的气体，一部分直接经第二分流孔流出至下盖内，一部分与分流块位于分散容器外的一端侧壁发生碰撞，被扩散到下盖内，下盖内的气体再经下多孔网板的网孔流出，通过设置分流块，使得气体能够被扩散，不会集中出气，而且下多孔网板的网孔沿整个网板分布，因此气体得到了均匀的分流，使得气体能够与整个吸附剂进行接触，使得吸附剂能够得到充分利用，而且，经过分流的气体，避免气体较大对内部吸附材料造成冲击，防止吸附剂颗粒的流体化，又能使气体均匀分散地进入吸附床层，避免气流过于集中造成吸附剂的粉碎。
 附图说明
图1是本发明的整体剖视图。
图2是图1中A处放大示意图。
图3是本发明的分散器与分流块配合示意图。
图4是图1中B处放大示意图。
图5是本发明的下连接体剖视图。
图6是本发明的上连接体剖视图。
图中，1、提纯罐；1.1、吸附剂层；1.2、上盖；1.3、上多孔网板；1.4、下盖；1.41、引入口；1.5、下多孔网板；1.6、分散容器；1.61、分散空间；1.62、分散口；1.7、分流块；1.71、第一分流孔；1.72、第二分流孔；2、下连接体；2.1、第一通道；2.2、第二通道；2.3、下连接通道；2.4、第一控制阀安装孔；2.5、第二控制阀安装孔；2.6、下安装孔；2.7、第一调节阀安装孔；3、上连接体；3.1、第三通道；3.2、第四通道；3.3、第一上连接通道；3.4、第二上连接通道；3.5、第三控制阀安装孔；3.6、上安装孔；3.7、第二调节阀安装孔。
 本发明的最佳实施方式
结合附图对本发明进一步阐释。
参见图1至图6所示的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，包括提纯罐1，所述提纯罐1包括吸附剂层1.1、位于吸附剂层1.1上方的上分流层和位于吸附剂层1.1下方的下分流层。吸附剂层1.1可以是一层，也可以是多层，其所用的吸附剂可以是活性炭、三氧化二铝及吸附剂中一种或多种，用于吸附杂质气体组分。
所述上分流层包括呈中空设置的上盖1.2和安装于上盖1.2内的上多孔网板1.3，所述上盖1.2上设有与上连接通道连通的引出口。
所述下分流层包括呈中空设置的下盖1.4和安装于下盖1.4内的下分流机构，所述下分流机构包括分散容器1.6、分流块1.7和下多孔网板1.5，分散容器1.6设置于下盖1.4上，所述分散容器1.6上形成有分散空间1.61，所述分流块1.7呈锥形，所述分流块1.7一端伸入分散空间1.61内，所述分流块1.7一端位于分散空间1.61外， 分流块1.7与分散容器1.6通过粘接、卡接等方式固定连接，所述下盖1.4上设有将分散空间1.61与下连接通道2.3连通的引入口1.41，所述分流块1.7位于分散空间1.61内的一端间隔设有多个位于引入口1.41上方的第一分流孔1.71，所述分散容器1.6上还设有位于分流块1.7与分散容器1.6连接处旁侧的分散口1.62， 所述分流块1.7位于分散空间1.61外的一端间隔设有多个位于分散口1.62上方的第二分流孔1.72， 所述下多孔网板1.5卡设于下盖1.4内且位于分流块1.7上方，气体经引入口1.41进入分散空间1.61后，一部分气体直接经第一分流孔1.71流出至下盖1.4内，一部分气体与分流块1.7位于分散容器1.6内的一端侧壁发生碰撞，被扩散到分散空间1.61内，然后再经分散口1.62流出，经分散口1.62流出的气体，一部分直接经第二分流孔1.72流出至下盖1.4内，一部分与分流块1.7位于分散容器1.6外的一端侧壁发生碰撞，被扩散到下盖1.4内，下盖1.4内的气体再经下多孔网板1.5的网孔流出，通过设置分流块1.7，使得气体能够被扩散，不会集中出气，而且下多孔网板1.5的网孔沿整个网板分布，因此气体得到了均匀的分流，使得气体能够与整个吸附剂层1.1进行接触，使得吸附剂能够得到充分利用，而且经过分流的气体，避免气体较大对吸附剂层1.1造成冲击，防止吸附剂颗粒的流体化，又能使气体均匀分散地进入吸附剂层1.1，避免气流过于集中造成吸附剂的粉碎。
所述提纯罐1的数量为若干个，若干个提纯罐1沿Y轴竖向并联设置形成提纯罐组，就本实施例而言，所述提纯罐组包括两个沿Y轴竖向并联设置的提纯罐1，每一提纯罐1的下端连接有下连接体2，每一提纯罐1上端连接有上连接体3，所述下连接体2上设有与提纯罐组内每一提纯罐1连通的下连接通道2.3，就本实施例而言，所述提纯罐组内的每一提纯罐1的下端连接于同一下连接体2，所述提纯罐组内的每一提纯罐1的上端连接于同一上连接体3，所述下连接体2上还设有与下连接通道2.3连通的第一通道2.1和第二通道2.2以及位于下连接通道2.3和第一通道2.1之间的第一控制阀、位于下连接通道2.3与第二通道2.2之间的第二控制阀。
所述上连接体3上还设有与Y轴平行设置的第一上连接通道3.3和第二上连接通道3.4，第一上连接通道3.3和第二上连接通道3.4分别与所述提纯罐组中的各提纯罐1的另一端连通，所述上连接体3上还设有与第一上连接通道3.3连通的第三通道3.1和与第二上连接通道3.4连通的第四通道3.2，第三通道3.1与第一上连接通道3.3之间设有第三控制阀，所述上连接体3上设有第三控制阀安装孔3.5，所述第三控制阀通过第三控制阀安装孔3.5安装于上连接体3上。
就本实施例而言，第一通道2.1为进气通道，第二通道2.2为清洗通道，第三通道3.1为废气排出通道，第四通道3.2为纯气体排出通道，相应的，第一控制阀为进气阀，第二控制阀为清洗阀，第三控制阀为废气排出阀。
本发明的提纯器，通过将若干个提纯管沿X轴竖向并联设置，使得多个提纯罐1能够同时进气，相对于单罐进气式相比，提高了提纯效率，成倍的降低了纯化装置的高度，实现纯化装置的小型化和轻量化，而且第一通道2.1、第二通道2.2共用下连接通道2.3，第三通道3.1、第四通道3.2共用上连接通道，能够简化加工工艺，使得加工方便，第一控制阀和第二控制阀并排设置，使得结构紧凑，减小了提纯器的尺寸。
所述下连接体2上还设有位于相邻两提纯1之间的第一调节阀安装孔2.7，所述第一调节阀安装孔2.7上安装有用于控制相邻两提纯罐1之间通断的第一调节阀。
本发明通过设置第一调节阀，当提纯罐1内进气的气体流量大于第一调节阀的规定值时，第一调节阀开启，其中一部分气体直接进入提纯罐1内进行提纯，其中一部分气体经过第一调节阀，再经第一通道2.1进入下一个提纯罐1内进行提纯，通过多个提纯罐1进行进气提纯，大大提高了提纯效率，当提纯罐1内进气的气体流量较小时，第一调节阀关闭，通过第一调节阀将两个提纯罐1进行断开，此时气体仅进入一个提纯罐1内进行提纯，由于气体流量小于第一调节阀的规定值，因此一个提纯罐1便可满足使用，其他提纯罐1无需使用，因此延长了其他提纯罐1的使用寿命，而且当一个提纯罐1使用时，对提纯罐1的清洗效率更高，清洗气体浪费的更少,本发明通过设置第一调节阀，当气体流量较小时，一个提纯罐1工作便可满足提纯，当气体流量较大时，多个提纯罐1同时工作，提高提纯效率，能够根据气体进入流量的大小，选择相应数量的提纯罐1进行工作，既能提高提纯效率，又能延长提纯罐1的使用寿命。
所述上连接体3的第一上连接通道上设有位于相邻两提纯罐1之间的第二调节阀安装孔3.7, 所述第二调节阀安装孔3.7上安装有用于控制相邻两提纯罐1之间通断的第二调节阀，所述第二调节阀与第一调节阀保持相同的启闭状态，当第一调节阀开启时，第二调节阀也开启，当第一调节阀关闭时，第二调节阀也关闭，能够保证单个提纯罐1工作时，上连接体3也会将两个提纯罐1进行断开。
 本发明的实施方式
作为本发明的一种改进，所述提纯罐组的数量为若干个，若干个所述提纯罐组沿X轴横向并联设置，所述下连接通道2.3数量也相应的为若干个，每一所述提纯罐组中的各提纯罐1的一端通过相应的下连接通道2.3连通。所述第一上连接通道3.3和第二上连接通道3.4的数量也相应的为若干个，每一所述提纯罐组中的各提纯罐1的另一端分别与相应的第一上连接通道3.3和第二上连接通道3.4连通。若干个所述下连接通道2.3连通于同一第一通道2.1和同一第二通道2.2，若干个所述第一上连接通道3.3连通于同一第三通道3.1，若干个所述第二上连接通道3.4连通于同一第四通道3.2。通过上述改进，使得多个并联设置的提纯罐组能够同时进气，大大提高了提纯效率和清洗效率，结构更加紧凑。
所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀的数量也分别相应的为若干个，每一所述下连接通道2.3与第一通道2.1之间均设有所述第一控制阀，每一所述下连接通道2.3与第二通道2.2之间均设有所述第二控制阀，每一所述第一上连接通道3.3与第三通道3.1之间均设有所述第三控制阀。通过上述改进，能够分别控制每一提纯罐组的工作，可以根据使用需求，选择提纯罐组工作的数量，满足不同使用需求。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

  1. 一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，包括提纯罐(1)，所述 (1)包括吸附剂层(1.1)、位于吸附剂层(1.1)上方的上分流层和位于吸附剂层(1.1)下方的下分流层，其特征在于：所述下分流层包括呈中空设置的下盖(1.4)和安装于下盖(1.4)内的下分流机构，所述下分流机构包括分散容器(1.6)、分流块(1.7)和下多孔网板(1.5)，分散容器(1.6)设置于下盖(1.4)上，所述分散容器(1.6)上形成有分散空间(1.61)，所述分流块(1.7)呈锥形，所述分流块(1.7)一端伸入分散空间(1.61)内，所述分流块(1.7)一端位于分散空间(1.61)外， 所述下盖(1.4)上设有将分散空间(1.61)与第一通道(2.1)连通的引入口(1.41)，所述分流块(1.7)位于分散空间(1.61)内的一端间隔设有多个位于引入口(1.41)上方的第一分流孔(1.71)，所述分散容器(1.6)上还设有位于分流块(1.7)与分散容器(1.6)连接处旁侧的分散口(1.62)， 所述分流块(1.7)位于分散空间(1.61)外的一端间隔设有多个位于分散口(1.62)上方的第二分流孔(1.72)， 所述下多孔网板(1.5)卡设于下盖(1.4)内且位于分流块(1.7)上方,所述提纯罐(1)的数量为若干个，若干个提纯罐(1)沿Y轴竖向并联设置形成提纯罐组，每一提纯罐(1)的下端连接有下连接体(2)，每一提纯罐(1)上端连接有上连接体(3)，所述下连接体(2)上设有与提纯罐组内每一提纯罐(1)连通的下连接通道(2.3)，所述下连接体(2)上还设有与下连接通道(2.3)连通的第一通道(2.1)和第二通道(2.2)以及位于下连接通道(2.3)和第一通道(2.1)之间的第一控制阀、位于下连接通道(2.3)与第二通道(2.2)之间的第二控制阀, 所述下连接体(2)的下连接通道(2.3)上还设有位于相邻两提纯罐(1)之间的第一调节阀安装孔(2.7)，所述第一调节阀安装孔(2.7)上安装有用于控制相邻两提纯罐(1)之间通断的第一调节阀，所述上连接体(3)的第一上连接通道上设有位于相邻两提纯罐(1)之间的第二调节阀安装孔(3.7), 所述第二调节阀安装孔(3.7)上安装有用于控制相邻两提纯罐(1)之间通断的第二调节阀。
  2. 根据权利要求1所述的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，其特征在于：所述上分流层包括呈中空设置的上盖(1.2)和安装于上盖(1.2)内的上多孔网板(1.3)。
  3. 根据权利要求1所述的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，其特征在于：所述第一控制阀和第二控制阀并排设置且位于同一轴线上。
  4. 根据权利要求1所述的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，其特征在于：所述提纯罐组的数量为若干个，若干个所述提纯罐组沿X轴横向并联设置，所述下连接通道(2.3)的数量也相应的为若干个，每一所述提纯罐组中的各提纯罐(1)的一端通过相应的下连接通道(2.3)连通。
  5. 根据权利要求4所述的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，其特征在于：若干个所述下连接通道(2.3)连通于同一第一通道(2.1)和同一第二通道(2.2)。
  6. 根据权利要求5所述的一种用于甲醇重组燃料发电系统的变压吸附式气体提纯器，其特征在于：每一所述下连接通道(2.3)与第一通道(2.1)之间均设有所述第一控制阀，每一所述下连接通道(2.3)与第二通道(2.2)之间均设有所述第二控制阀。
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