一种氢气纯化系统效率提升装置的制作方法

专利2023-10-22  68


本实用新型属于氢气生产技术领域,特别涉及一种氢气纯化系统效率提升装置。



背景技术:

氢是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天、新能源汽车、氢气燃料电池等方面有着广泛的应用。同时,氢也是一种理想的二次能源,在医学方面氢气也发挥着巨大的作用,故此氢也因为燃烧后无污染,正将逐步替代化石能源成为能源主体,但氢气产量成为制约氢气发展的主要瓶颈。

现在氢气生产过程中依靠纯化系统进行提纯,但纯化系统存在着切换频繁、浪费严重、故障率高等问题,这些问题导致氢气运行成本居高不下,严重阻碍氢气的大范围应用。



技术实现要素:

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效率提升装置,以解决现有纯化系统存在着切换频繁、浪费严重、故障率高及成本较高的问题。

为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:

一种氢气纯化系统效率提升装置,包括第一缓冲罐、压缩机、第二缓冲罐、产品气输出管路、产品气输入管路、解析气输入管路、解析气输出管路及多个纯化器,其中多个纯化器并联设置,并且纯化器的产品进、出口分别与产品气输入管路和产品气输出管路连通;

所述第一缓冲罐、压缩机及第二缓冲罐依次连通;所述解析气输入管路的一端与多个纯化器的产品出口连通,另一端与第一缓冲罐和压缩机连通;所述解析气输出管路的一端与多个纯化器的产品进口连通,另一端与所述压缩机连通。

所述解析气输入管路上设有纯度监测传感器。

所述解析气输入管路上设有压力检测传感器ⅰ;所述解析气输出管路上设有压力检测传感器ⅱ。

所述产品气输出管路与各所述纯化器的产品出口连接处均设有纯化器产品出口阀;所述产品气输入管路与各所述纯化器的产品进口连接处均设有纯化器产品进口阀。

所述解析气输入管路与各所述纯化器的产品出口连接处均设有纯化器解析气进口阀;所述解析气输入管路与所述第一缓冲罐的连接处设有第一缓冲罐进口阀;

所述压缩机的进口与所述第一缓冲罐连通的管路上设有压缩机进口阀ⅰ;所述压缩机的进口与所述解析气输入管路的连接处设有压缩机进口阀ⅱ;所述压缩机的进口与所述解析气输出管路的连接处设有压缩机进口阀ⅲ;所述压缩机的出口与所述第二缓冲罐之间的连接管路上设有压缩机出口阀。

第二缓冲罐的出口与合格气输送管路和不合格气输送管路连接,所述合格气输送管路上设有合格气出口阀,所述不合格气输送管路上设有不合格气出口阀。

本实用新型的优点及有益效果是:本实用新型是通过压缩机对纯化器进行抽真空,使吸附剂解析的更加彻底从而延长吸附时间,操作简单、能耗低、适应能力强。

本实用新型使纯化器故障率低、效率高,对减少氢气浪费有着极其显著的作用,能起到降本增效,减少碳排放,为创造健康文明的人类生活和生产环境,起到巨大的作用。

附图说明

图1为本实用新型氢气纯化系统效率提升装置的结构示意图。

图中:1为纯度监测传感器,2为产品气输出管路,3为纯化器产品出口阀,4为纯化器解析气进口阀,5为纯化器,6为解析气输入管路,7为纯化器解析气出口阀,8为纯化器产品进口阀,9为产品气输入管路,10为解析气输出管路,11为压力检测传感器ⅱ,12为压力检测传感器ⅰ,13为第一缓冲罐进口阀,14为压缩机进口阀ⅱ,15为压缩机进口阀ⅰ,16为第一缓冲罐,17为压缩机进口阀ⅲ,18为压缩机,19为压缩机出口阀,20为第二缓冲罐,21为不合格气出口阀,22为合格气出口阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示,本实用新型提供的一种氢气纯化系统效率提升装置,包括第一缓冲罐16、压缩机18、第二缓冲罐20、产品气输出管路2、产品气输入管路9、解析气输入管路6、解析气输出管路10及多个纯化器5,其中多个纯化器5并联设置,并且纯化器5的产品进、出口分别与产品气输入管路9和产品气输出管路2连通;第一缓冲罐16、压缩机18及第二缓冲罐20依次连通,解析气输入管路6的一端与多个纯化器5的产品出口连通,另一端与第一缓冲罐16和压缩机18连通;解析气输出管路10的一端与多个纯化器5的产品进口连通,另一端与压缩机18连通。

本实用新型的实施例中,解析气输入管路6上设有纯度监测传感器1,解析气输入管路6上还设有压力检测传感器ⅰ12;解析气输出管路10上设有压力检测传感器ⅱ11。

第一缓冲罐16、压缩机18、第二缓冲罐20及多个纯化器5之间的连接管路上均设有控制阀。

具体地,如图1所示,产品气输出管路2与各纯化器5的产品出口连接处均设有纯化器产品出口阀3;产品气输入管路9与各纯化器5的产品进口连接处均设有纯化器产品进口阀8;解析气输入管路6与各纯化器5的产品出口连接处均设有纯化器解析气进口阀4,解析气输入管路6与第一缓冲罐16的连接处设有第一缓冲罐进口阀13;压缩机18的进口与第一缓冲罐16连通的管路上设有压缩机进口阀ⅰ15,压缩机18的进口与解析气输入管路6的连接处设有压缩机进口阀ⅱ14,压缩机18的进口与解析气输出管路10的连接处设有压缩机进口阀ⅲ17;压缩机18的出口与第二缓冲罐20之间的连接管路上设有压缩机出口阀19。

进一步地,第二缓冲罐20的出口与合格气输送管路和不合格气输送管路连接,合格气输送管路上设有合格气出口阀22,不合格气输送管路上设有不合格气出口阀21。

本实用新型的工作原理是:氢气纯化系统使用变压吸附,吸附剂的吸附能力随着压力的升高而升高,随着压力的降低而降低;吸附剂工作一段时间后由于吸附满了被吸附物质从而失去了吸附能力,回复吸附剂吸附能力的过程叫做解析或再生,利用压缩机使纯化器压力降至较低点,用气体吹扫使吸附剂回复吸附能力。影响吸附剂吸附效果的主要因素:床层厚度、再生完善程度、被吸附物质流速、流体压力等,本装置利用吸附剂的吸附能力随着压力降低而降低,对吸附剂进行降压,加强其再生完善程度。

本实用新型的操作方式及步骤:

假设一号纯化器处于工作状态,开始切换。

1、关闭纯化器产品进口阀8和纯化器产品出口阀3,开启纯化器解析气进口阀4和第一缓冲罐进口阀13,纯化器5内残余气体进入第一缓冲罐16内。

2、纯化器5内残余气经过压力检测传感器ⅰ12进行检测,当压力小于0.1mpa时,关闭第一缓冲罐进口阀13,开启压缩机进口阀ⅱ14和压缩机出口阀19,启动压缩机18。通过纯度监测传感器1检测产品纯度,当产品纯度大于99.999%时合格产品经过合格气出口阀22去用户;当产品纯度小于99.999%时,不合格气通过不合格气出口阀21去燃烧系统。

4、当压力检测传感器ⅰ12,监测压力小于10kpa时,停压缩机18,关闭压缩机进口阀ⅱ14,开启压缩机进口阀ⅲ17、纯化器解析气出口阀7、第一缓冲罐进口阀13,启动压缩机21。

5、来自第一缓冲罐16的解析气经过纯化器解析气进口阀4进入纯化器5内,再由纯化器解析气出口阀7、压缩机进口阀ⅲ17、压缩机18、压缩机出口阀19及第二缓冲罐20后去不合格气输送管路,再去燃烧系统。

6、当压力检测传感器ⅰ12监测压力小于10kpa时,停压缩机18,关闭压缩机进口阀ⅲ17、第一缓冲罐进口阀13、纯化器解析气进口阀4、纯化器解析气出口阀7。

7、缓慢开启纯化器产品进口阀8,待一号纯化器内压力与其余纯化器压力一致时开启纯化器产品出口阀3,一号纯化器解析完毕,二号纯化器开始解析。

氢气产品的杂质清除依靠纯化器来完成,而纯化器切换频繁是导致纯化器故障率高浪费严重的主要元凶。本实用新型在吸附器上加装压缩机尽可能的降低吸附器内压力,增加吸附剂解析完善程度;可有效增加氢气产量、控制氢气纯度、延长纯化器工作时间,不但延长了吸附器工作时间,降低了切换频率及设备故障率,更是减少了浪费,节约了原料,从而达到了节本降耗、安全环保的目的。

以上所述仅为本实用新型的实施方式,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本实用新型的保护范围内。


技术特征:

1.一种氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,包括第一缓冲罐(16)、压缩机(18)、第二缓冲罐(20)、产品气输出管路(2)、产品气输入管路(9)、解析气输入管路(6)、解析气输出管路(10)及多个纯化器(5),其中多个纯化器(5)并联设置,并且纯化器(5)的产品进、出口分别与产品气输入管路(9)和产品气输出管路(2)连通;

所述第一缓冲罐(16)、压缩机(18)及第二缓冲罐(20)依次连通;

所述解析气输入管路(6)的一端与多个纯化器(5)的产品出口连通,另一端与第一缓冲罐(16)和压缩机(18)连通;

所述解析气输出管路(10)的一端与多个纯化器(5)的产品进口连通,另一端与所述压缩机(18)连通。

2.根据权利要求1所述的氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,所述解析气输入管路(6)上设有纯度监测传感器(1)。

3.根据权利要求1所述的氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,所述解析气输入管路(6)上设有压力检测传感器ⅰ(12);所述解析气输出管路(10)上设有压力检测传感器ⅱ(11)。

4.根据权利要求1所述的氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,所述产品气输出管路(2)与各所述纯化器(5)的产品出口连接处均设有纯化器产品出口阀(3);所述产品气输入管路(9)与各所述纯化器(5)的产品进口连接处均设有纯化器产品进口阀(8)。

5.根据权利要求1所述的氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,所述解析气输入管路(6)与各所述纯化器(5)的产品出口连接处均设有纯化器解析气进口阀(4);所述解析气输入管路(6)与所述第一缓冲罐(16)的连接处设有第一缓冲罐进口阀(13);

所述压缩机(18)的进口与所述第一缓冲罐(16)连通的管路上设有压缩机进口阀ⅰ(15);所述压缩机(18)的进口与所述解析气输入管路(6)的连接处设有压缩机进口阀ⅱ(14);所述压缩机(18)的进口与所述解析气输出管路(10)的连接处设有压缩机进口阀ⅲ(17);

所述压缩机(18)的出口与所述第二缓冲罐(20)之间的连接管路上设有压缩机出口阀(19)。

6.根据权利要求1所述的氢气纯化系统效率提升装置,其特征在于,第二缓冲罐(20)的出口与合格气输送管路和不合格气输送管路连接,所述合格气输送管路上设有合格气出口阀(22),所述不合格气输送管路上设有不合格气出口阀(21)。

技术总结
本实用新型属于氢气生产技术领域,特别涉及一种氢气纯化系统效率提升装置。包括第一缓冲罐、压缩机、第二缓冲罐、产品气输出管路、产品气输入管路、解析气输入管路、解析气输出管路及多个纯化器,其中多个纯化器并联设置,并且纯化器的产品进、出口分别与产品气输入管路和产品气输出管路连通;第一缓冲罐、压缩机及第二缓冲罐依次连通;解析气输入管路的一端与多个纯化器的产品出口连通,另一端与第一缓冲罐和压缩机连通;解析气输出管路的一端与多个纯化器的产品进口连通,另一端与压缩机连通。本实用新型是通过压缩机对纯化器进行抽真空,使吸附剂解析的更加彻底从而延长吸附时间,操作简单、能耗低、适应能力强。

技术研发人员:赵大伟;徐家顺;韩伟清
受保护的技术使用者:沈阳洪生气体有限公司
技术研发日:2020.08.06
技术公布日:2021.04.06

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