一种低温氢气纯化装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低温氢气纯化装置，包括用于对粗氢气进行除氧并将粗氢气降至常温的催化除氧装置、用于吸附粗氢气中的氮气的常温吸附装置、用于对粗氢气进行降温的低温换热装置、用于吸附粗氢气中氮气的低温吸附装置；催化除氧装置的进气口接入粗氢气，催化除氧装置的出气口通过管道依次与常温吸附装置、低温换热装置和低温吸附装置连接。常温吸附装置还能够吸附粗氢气中的水和二氧化碳，低温吸附装置还能够吸附粗氢气中的微量氧气。本发明专利技术还公开了一种低温氢气纯化装置的控制方法。本发明专利技术采用三级纯化技术，能够获得产品纯度更高、品质更好的氢气，同时它还具有运行成本低，设备投资少，操作方便，维护简便，可靠性高的特点。

Low temperature hydrogen purification device and control method

The invention discloses a purification device for cryogenic hydrogen, including oxygen and crude hydrogen catalytic deoxidization device, crude hydrogen at room temperature for room temperature to adsorption system, adsorption of nitrogen in crude hydrogen for crude hydrogen cooling device, the low temperature heat absorption device for low temperature adsorption of nitrogen in crude hydrogen; the inlet access coarse hydrogen catalytic deoxidization device, the outlet of the catalytic deoxidization device through a pipe connected with the absorption device, low temperature heat exchanger and low temperature adsorption device connection. The normal temperature adsorption device can adsorb water and carbon dioxide in crude hydrogen, and the low temperature adsorption device can adsorb trace oxygen in crude hydrogen gas. The invention also discloses a control method for a low temperature hydrogen purification device. By adopting the three stage purification technology, the hydrogen with higher purity and better quality can be obtained, and the utility model has the advantages of low operation cost, less equipment investment, convenient operation, simple maintenance and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种低温氢气纯化装置及控制方法
本专利技术涉及氢气纯化
，具体涉及一种低温氢气纯化装置及控制方法。
技术介绍
氢气纯化，即利用物理或化学的方法，除去氢气中杂质的方法总称。常规的氢气纯化设备包括膜分离方法、低温分离方法、变压吸附方法和折叠金属氢化物方法等。目前，现有技术中的氢气纯化低温系统经长时间运转后，会因有外界空气混入被污染，从而造成系统内堵塞、运转效率下降甚至损坏。而广泛应用于低温系统的氢气低温纯化器由德国LINDE公司研发，存在价格昂贵、液氮耗量大和工作周期短的缺点。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种低温氢气纯化装置，它采用三级纯化技术，能够获得产品纯度更高、品质更好的氢气，同时它还具有运行成本低，设备投资少，操作方便，维护简便，可靠性高的特点。本专利技术的第二个目的在于提供一种低温氢气纯化装置的控制方法，它具有工艺流程合理和控制方便的特点。为解决上述问题，本专利技术的第一个目的所采用的技术方案如下：一种低温氢气纯化装置，其特征在于，包括用于对粗氢气进行除氧并将粗氢气降至常温的催化除氧装置、用于吸附粗氢气中的氮气的常温吸附装置、用于对粗氢气进行降温的低温换热装置、用于吸附粗氢气中氮气的低温吸附装置；所述催化除氧装置的进气口接入粗氢气，所述催化除氧装置的出气口通过管道依次与所述常温吸附装置、所述低温换热装置和所述低温吸附装置连接。常温吸附装置还能够吸附粗氢气中的水和二氧化碳，低温吸附装置还能够吸附粗氢气中的微量氧气。进一步地，所述催化除氧装置包括用于对粗氢气进行加热的加热器、用于去除粗氢气中的氧气的除氧器和用于将粗氢气冷却至常温的冷却器；所述加热器设置于所述除氧器内，所述除氧器的进气口接入粗氢气，其出气口与所述冷却器连接；所述常温吸附装置包括第一常温吸附器、第二常温吸附器；所述第一常温吸附器与所述第二常温吸附器并联设置，当第一常温吸附器吸附时，第二常温吸附器处于再生状态；当第二常温吸附器吸附时，第一常温吸附器处于再生状态；所述第一常温吸附器与所述第二常温吸附器的进气口分别通过管道与所述冷却器的出气口连接；所述低温换热装置包括用于对粗氢气进行换热的低温换热器、用于将粗氢气中的高沸点杂质液化的低温液化器、用于分离液化后杂质的低温分离器；所述低温换热器的进气口通过管道分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的粗氢气出口连接，所述低温换热器的出气口通过管道依次与所述低温液化器、所述低温分离器连接；所述低温吸附装置包括第一低温吸附塔、第二低温吸附塔，所述第一低温吸附塔和所述第二低温吸附塔并联设置，当第一低温吸附塔吸附时，第二低温吸附塔处于再生状态；当第二低温吸附塔吸附时，第一低温吸附塔处于再生状态；所述第一低温吸附塔和所述低温吸附塔的进气口分别通过管道与所述低温分离器的出气口连接。进一步地，所述常温吸附装置还包括进气阀门组件、出气阀门组件、电加热器、消音器和真空抽吸泵；所述进气阀门组件包括第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路、第四进气管路和第五进气管路；所述第一进气管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的进气口连接，所述第一进气管路上设有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一进气管路上位于所述第一电磁阀和第二电磁阀之间的位置通过所述第三进气管路与所述冷却器的出气口连接；所述第二进气管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的进气口连接，所述第二进气管路上设有第三电磁阀和第四电磁阀，所述第二进气管路上位于所述第三电磁阀和第四电磁阀之间的位置通过所述第四进气管路与所述真空抽吸泵的抽吸口连接；所述第四进气管路上设有第五电磁阀；所述第二进气管路上位于所述第三电磁阀和第四电磁阀之间的位置通过所述第五进气管路与所述消音器连接；所述第五进气管路上设有第六电磁阀；所述出气阀门组件包括第一氢气输出管路、第一氮气输入管路、第二氢气输出管路和第二氮气输入管路；所述第一氢气输出管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的出气口连接，所述第一氢气输出管路上设有第七电磁阀和第八电磁阀，所述第一氢气输出管路上位于所述第七电磁阀和第八电磁阀之间的位置通过所述第二氢气输出管路与所述低温换热器的进气口连接；所述第一氮气输入管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的出气口连接，所述第一氮气输入管路上设有第九电磁阀和第十电磁阀，所述第一氮气输入管路上位于所述第九电磁阀和第十电磁阀之间的位置通过所述第二氮气输入管路与所述电加热器的氮气输入口连接；所述电加热器的氮气输入口接入氮气；所述第二氢气输出管路上设有第十一电磁阀，所述第二氮气输入管路上设有第十二电磁阀。进一步地，所述低温吸附装置还包括安装有第十三电磁阀的第一低温氢气输入管道、安装有第十四电磁阀的第二低温氢气输入管道、安装有第十五电磁阀的第一低温氢气输出管道、安装有第十六电磁阀的第二低温氢气输出管道、安装有第十七电磁阀的第一液氮输入管道、安装有第十八电磁阀的第二液氮输入管道、安装有第十九电磁阀的第一液氮排放管道、安装有第二十电磁阀的第二液氮排放管道，安装有第二十一电磁阀的第三液氮输入管道；所述第一低温吸附塔包括第一立式容器，所述第一立式容器内安装有三个串联连接的第一活性炭吸附筒，第一活性炭吸附筒内设有吸附剂，吸附剂为椰壳活性炭；所述第一立式容器上设有第一氢气入口、第一氢气出口、第一液氮输入口及第一液氮排放口；所述第二低温吸附塔包括第二立式容器，所述第二立式容器内安装有三个串联连接的第二活性炭吸附筒，第二活性炭吸附筒内设有吸附剂，吸附剂为椰壳活性炭；所述第二立式容器上设有第二氢气入口、第二氢气出口、第二液氮输入口及第二液氮排放口；所述第一氢气入口和所述第二氢气入口分别通过所述第一低温氢气输入管道、第二低温氢气输入管道与所述低温分离器的出气口连接；所述第一氢气出口和所述第二氢气出口分别与所述第一低温氢气输出管道、第二低温氢气输出管道连接；所述第一液氮输入口和所述第二液氮输入口分别与所述第一液氮输入管道、第二液氮输入管道连接；所述第一液氮排放口和所述第二液氮排放口分别与所述第一液氮排放管道、第二液氮排放管道连接；所述第三液氮输入管道的输出端与所述低温液化器连接。进一步地，所述低温吸附装置还包括第一氮气再生输入管道、第二氮气再生输入管道、第一氢气再生输入管道、第二氢气再生输入管道；所述第一立式容器上还设有第一氮气再生输入口，所述第二立式容器上还设有第二氮气再生输入口，所述第一立式容器上还设有第一氢气再生输入口，所述第二立式容器上还设有第二氢气再生输入口；所述第一氮气再生输入口、所述第二氮气再生输入口分别与所述第一氮气再生输入管道、第二氮气再生输入管道的一端连接，所述第一氮气再生输入管道的另一端分别与低温液化器连接，所述第二氮气再生输入管道的另一端分别与低温液化器的氮气输出口连接，第一氢气再生输入管道、第二氢气再生输入管道分别与第一氢气再生输入口、第二氢气再生输入口连接。进一步地，所述低温吸附装置还包括用于过滤器，所述过滤器的进气口分别与所述第一氢气输出管道、第二氢气输出管道连接，所述过滤器的出气口外接氢气产品储存装置。进一步地，所述除氧器为催化除氧器，催化除氧器内设有钯触膜及温度控制器，所述加热器为电加热器；所述冷却器为管壳式换热器。进一步地，所述低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温氢气纯化装置，其特征在于，包括用于对粗氢气进行除氧并将粗氢气降至常温的催化除氧装置、用于吸附粗氢气中的氮气的常温吸附装置、用于对粗氢气进行降温的低温换热装置、用于吸附粗氢气中氮气的低温吸附装置；所述催化除氧装置的进气口接入粗氢气，所述催化除氧装置的出气口通过管道依次与所述常温吸附装置、所述低温换热装置和所述低温吸附装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种低温氢气纯化装置，其特征在于，包括用于对粗氢气进行除氧并将粗氢气降至常温的催化除氧装置、用于吸附粗氢气中的氮气的常温吸附装置、用于对粗氢气进行降温的低温换热装置、用于吸附粗氢气中氮气的低温吸附装置；所述催化除氧装置的进气口接入粗氢气，所述催化除氧装置的出气口通过管道依次与所述常温吸附装置、所述低温换热装置和所述低温吸附装置连接。2.如权利要求1所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，所述催化除氧装置包括用于对粗氢气进行加热的加热器、用于去除粗氢气中的氧气的除氧器和用于将粗氢气冷却至常温的冷却器；所述加热器设置于所述除氧器内，所述除氧器的进气口接入粗氢气，其出气口与所述冷却器连接；所述常温吸附装置包括第一常温吸附器、第二常温吸附器；所述第一常温吸附器与所述第二常温吸附器并联设置，当第一常温吸附器吸附时，第二常温吸附器处于再生状态；当第二常温吸附器吸附时，第一常温吸附器处于再生状态；所述第一常温吸附器与所述第二常温吸附器的进气口分别通过管道与所述冷却器的出气口连接；所述低温换热装置包括用于对粗氢气进行换热的低温换热器、用于将粗氢气中的高沸点杂质液化的低温液化器、用于分离液化后杂质的低温分离器；所述低温换热器的进气口通过管道分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的粗氢气出口连接，所述低温换热器的出气口通过管道依次与所述低温液化器、所述低温分离器连接；所述低温吸附装置包括第一低温吸附塔、第二低温吸附塔，所述第一低温吸附塔和所述第二低温吸附塔并联设置，当第一低温吸附塔吸附时，第二低温吸附塔处于再生状态；当第二低温吸附塔吸附时，第一低温吸附塔处于再生状态；所述第一低温吸附塔和所述低温吸附塔的进气口分别通过管道与所述低温分离器的出气口连接。3.如权利要求2所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，所述常温吸附装置还包括进气阀门组件、出气阀门组件、电加热器、消音器和真空抽吸泵；所述进气阀门组件包括第一进气管路、第二进气管路、第三进气管路、第四进气管路和第五进气管路；所述第一进气管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的进气口连接，所述第一进气管路上设有第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一进气管路上位于所述第一电磁阀和第二电磁阀之间的位置通过所述第三进气管路与所述冷却器的出气口连接；所述第二进气管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的进气口连接，所述第二进气管路上设有第三电磁阀和第四电磁阀，所述第二进气管路上位于所述第三电磁阀和第四电磁阀之间的位置通过所述第四进气管路与所述真空抽吸泵的抽吸口连接；所述第四进气管路上设有第五电磁阀；所述第二进气管路上位于所述第三电磁阀和第四电磁阀之间的位置通过所述第五进气管路与所述消音器连接；所述第五进气管路上设有第六电磁阀；所述出气阀门组件包括第一氢气输出管路、第一氮气输入管路、第二氢气输出管路和第二氮气输入管路；所述第一氢气输出管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的出气口连接，所述第一氢气输出管路上设有第七电磁阀和第八电磁阀，所述第一氢气输出管路上位于所述第七电磁阀和第八电磁阀之间的位置通过所述第二氢气输出管路与所述低温换热器的进气口连接；所述第一氮气输入管路的两端分别与所述第一常温吸附器、第二常温吸附器的出气口连接，所述第一氮气输入管路上设有第九电磁阀和第十电磁阀，所述第一氮气输入管路上位于所述第九电磁阀和第十电磁阀之间的位置通过所述第二氮气输入管路与所述电加热器的氮气输入口连接；所述电加热器的氮气输入口接入氮气；所述第二氢气输出管路上设有第十一电磁阀，所述第二氮气输入管路上设有第十二电磁阀。4.如权利要求2所述的低温氢气纯化装置，其特征在于，所述低温吸附装置还包括安装有第十三电磁阀的第一低温氢气输入管道、安装有第十四电磁阀的第二低温氢气输入管道、安装有第十五电磁阀的第一低温氢气输出管道、安装有第十六电磁阀的第二低温氢气输出管道、安装有第十七电磁阀的第一液氮输入管道、安装有第十八电磁阀的第二液氮输入管道、安装有第十九电磁阀的第一液氮排放管道、安装有第二十电磁阀的第二液氮排放管道，安装有第二十一电磁阀的第三液氮输入管道；所述第一低温吸附塔包括第一立式容器，所述第一立式容器内安装有三个串联连接的第一活性炭吸附筒，第一活性炭吸附筒内设有吸附剂，吸附剂为椰壳活性炭；所述第一立式容器上设有第一氢气入口、第一氢气出口、第一液氮输入口及第一液氮排放口；所述第二低温吸附塔包括第二立式容器，所述第二立式容器内安装有三个串联连接的第二活性炭吸附筒，第二活性炭吸附筒内设有吸附剂，吸附剂为椰壳活性炭；所述第二立式容器上设有第二氢气入口、第二氢气出口、第二液氮输入口及第二液氮排放口；所述第一氢气入口和所述第二氢气入口分别通过所述第一低温氢气输入管道、第二低温氢气输入管道与所述低温分离器的出气口连接；所述第一氢气出口和所述第二氢气出口分别与所述第一低温氢气输出管道、第二低温氢气输出管道连接；所述第一液氮输入口和所述第二液氮输入口分别与所述第一液氮输入管道、第二液氮输入管道连...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞颢，蒋旭，韩鹏飞，李虎全，宁兆活，魏华，
申请(专利权)人：深圳市海格金谷工业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44