变压吸附式氢气干燥方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种变压吸附式氢气干燥方法，包括氢气的吸附干燥和吸附剂的再生过程；本发明专利技术还涉及所述方法使用的装置，主要由风机、除油器、两台干燥塔、真空泵、冷却器、过滤器和电器控制柜构成；电器控制柜分别与风机、干燥塔、真空泵、管路上的气动球阀、检测仪表信号连接；冷却器、除油器、风机依次管路连接，风机的出口与两台干燥塔入口管路相连，两台干燥塔出口管路依次连接过滤器和另一冷却器；与干燥塔入口管路相连的副管路与真空泵入口连接，真空泵出口接安全管路；本发明专利技术对现有吸附干燥方法和装置进行了改进，其除油效率高，干燥塔内吸附剂再生效果好，结构简单，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变压吸附式氢气干燥方法及其装置，该装置可用于制氢站、氢冷发电机组、冶炼厂制氧站的吸附式氢气干燥。
技术介绍
以氢冷发电机为例，发电机内氢气湿度过高，会引起绕组绝缘性能下降，导致发电机组端部绕组短路发生击穿事故。为了确保氢冷发电机能正常安全运行，必须降低机内氢气湿度。通常的氢气干燥有制冷式氢气干燥和吸附式氢气干燥两种方法，制冷式氢气干燥方法和技术成熟，但干燥深度不够，达不到新近颁布的干燥标准要求；相比之下，吸附式氢气干燥方法干燥深度高，械转动部件少，运行可靠性高。现有的吸附式氢气干燥装置主要采用机外强制循环干燥、闭路再生的全封闭型双塔吸附式干燥方法，该装置主要由风机、除油器、干燥塔、冷却器、水分离器、阀门、电气控制柜等构成。该装置的氢气循环构成两个回路，即，氢气的吸附干燥过程，构成主回路；吸附剂的再生过程，构成副回路。由电气控制柜控制两个干燥塔吸附与再生操作的切换。这种吸附式氢气干燥方法及其装置存在如下缺点(1)由于干燥塔内吸附剂的再生是采用恒压变温方法实现，油份不易除去，吸附剂再生效果不甚理想。(2)再生回路中，让少量氢气进入干燥塔将水份带出，以加热的方式使吸附剂解析出水份，实现吸附剂再生，再生温度高，高温再生时间长。(3)现有装置包括两个氢气循环回路，结构复杂，连接点多，可泄漏点多。针对上述技术存在的缺陷，专利CN1275423A对其进行了改进，提供一种除油效率高，干燥塔内吸附剂再生效果好、结构简单、安全可靠的吸附式氢气干燥方法和吸附式氢气干燥装置。该方法和装置采用变温变压再生工艺，利用再生状态干燥塔内的残余氢气，加热使其温度从常温上升至150-250℃，抽真空使塔内压力从工作压力下降到0.1-0.01MPa，塔内吸附剂解吸出水汽和油份而再生；解析出的水汽、油和塔内残余的氢气排至安全管路。但是这种吸附装置也存在(1)吸附塔再生完成后，由于压力变化，出现气流冲击吸附剂和设备的现象；(2)再生时，吸附剂温度要上升至150-250℃，再生工序完成后，需要对吸附剂进行冷却；(3)当吸附装置出现故障时，氢气直接排入安全管道，不利于发电机的正常运转。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺陷，在现有吸附干燥方法和装置的基础上进行改进，提供一种除油效率高，干燥塔内吸附剂再生效果好，结构简单，安全可靠的变压吸附式氢气干燥方法。本专利技术的目的还在于提供所述方法使用的变压吸附式氢气干燥装置。本专利技术的变压吸附式氢气干燥方法包括下列步骤——氢气的吸附干燥(1)高湿氢气除油；(2)湿氢气在干燥塔内进行干燥；(3)干燥的氢气返回发电机组使用；——吸附剂的再生(1)采用变温变压再生工艺，先降压，然后利用再生状态干燥塔内的残余氢气，加热使其温度从常温上升至150-250℃，然后抽真空使塔内压力下降到0.1-0.01MPa，塔内吸附剂解吸出水汽和油份而再生；(2)塔再生时的气流方向与干燥时的气流方向相反，解析的水份、油和塔内残余的氢气通过水循环真空泵排至安全管路；(3)用干燥氢气对解析塔进行冲压，并对吸附剂进行冷却，完成再生。本专利技术的吸附式氢气干燥装置主要由风机、除油器、两台干燥塔、真空泵、冷却器、过滤器和电器控制柜构成；电器控制柜分别与风机、干燥塔、真空泵、管路上的气动球阀、检测仪表信号连接；冷却器、除油器、风机依次管路连接，风机的出口与两台干燥塔入口管路相连，两台干燥塔出口管路依次连接过滤器和另一冷却器；与干燥塔入口管路相连的副管路与真空泵入口连接，真空泵出口接安全管路。电器控制柜通过干燥时间和露点信号来控制干燥设备的运行和切换。工作时，氢气从冷却器入口进入，经除油器、风机进入干燥塔，氢气通过吸附剂床层被干燥，从干燥塔出来经过滤器除尘和冷却器冷却返回发电机组使用，完成氢气的吸附干燥循环。吸附剂再生时，再生干燥塔内有残留氢气，工作压力一般为0.3-0.5Mpa；再生开始先变压，使再生干燥塔的压力降到常压，再加热使其温度从常温上升至150℃左右，然后真空泵工作使塔内压力从常压下降到0.1-0.01MPa，塔内吸附剂解吸出水汽和油份而再生，水汽、油份和氢气经水循环真空泵排向安全管路。本专利技术可以在干燥塔出口管路安装冲压管线及孔板；改善和避免冲压阶段气流对吸附剂和设备造成冲击，引起吸附剂粉碎破坏。为了提高操作的安全可靠性，在二条干燥塔管路上接手动操作管路，通向安全管路，本专利技术装置中与干燥塔入口管路相连的副管路还可以通过旁路管线接到氢气入口；以便出现自动控制操作故障或其他故障时，通过系统旁路保证发电机的正常运转，并及时通过手动操作解决故障。本专利技术的吸附式氢气干燥方法及其装置可用于制氢站、氢冷发电机组、冶炼厂制氧站的在线或非在线氢气干燥。本专利技术与现有技术相比具有如下优点1、本专利技术采用变温变压再生吸附剂的方法，不但能有效解析吸附剂中的水份，还能解析油份等杂质，而且再生时的气流方向与干燥时的气流方向相反，避免解析时杂质对吸附剂的污染，提高干燥塔吸附剂的再生效果和氢气的干燥深度；2、本专利技术的吸附干燥装置在干燥塔出口管路安装冲压管线及孔板，改善和避免出现气流冲击吸附剂和设备的现象；3、本专利技术的吸附干燥装置在进口和出口管线上增加系统旁路管线，在装置出现故障时，通过系统旁路保证发电机的正常运转，提高了操作可靠性。4、本专利技术将吸附剂再生排出的水汽、油份等杂质和氢气一起排向安全管线，同时利用冲压管线和旁路对吸附剂进行冷却，节省了冷却器和分离器等设备，简化了干燥装置。附图说明图1是本专利技术的变压吸附式氢气干燥装置结构示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的吸附式氢气干燥装置主要由前置和后置冷凝器1和6、除油器2、滑片磁力风机3、二台干燥塔4A和4B、超精过滤器5、真空泵7、安全管线8、冲压管线及孔板9、电器控制柜10以及旁路管线11和气动球阀(用PV号表示)构成。电器控制柜10分别与磁力风机3、干燥塔4A和4B、真空泵7、气动球阀(PV)和测控仪表等相连接，通过程序逻辑控制器(PLC)来控制氢气干燥设备吸附和解析的运行和切换。在干燥设备的管路上接手动操作管路，通向安全管线8，同时在设备的进口和出口管线上增加具有气动球阀的旁路管线11，以便出现自动控制操作故障或其他故障时，及时通过旁路11和手动操作解决故障。工作时，按下列步骤通过电气控制柜10进行控制，结合附图1，以干燥塔4A进行吸附干燥，干燥塔4B进行吸附剂再生的工作状态为例进行说明氢气的吸附干燥待处理气体经前置冷却器1进行冷却，在除油器2中除去较大粒径的颗粒、凝结的液滴和油滴。由磁力风机3增压后，进入吸附塔4A。干燥时间通过露点仪(Td-2)的露点信号进行控制，露点高于要求值，完成吸附塔的切换。干燥气体经超滤5和后置冷却器6进行净化和冷却，得到干燥产品气，完成吸附工序。吸附剂的再生在吸附塔4A进行吸附的同时，解析塔4B进行变温变压解析。具体解析过程如下第一步，对解析塔4B进行降压；第二步，用电加热棒加热解析塔4B中的吸附剂，加热0.5-1小时，然后打开真空泵7，打开阀门PV-06和PV-08，在抽真空条件下继续加热0.5-1小时。第三步，停止加热后，继续抽真空3-4小时。第四步，打开气动阀PV-09，0.5分钟后关闭阀PV-08，停止抽真空。完成对解析塔4B的置换过程、冲压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压吸附式氢气干燥方法，其特征在于包括下列步骤：－氢气的吸附干燥：（１）高湿氢气除油；（２）湿氢气在干燥塔内进行干燥；（３）干燥的氢气返回发电机组使用；－吸附剂的再生：（１）采用变温变压再生工艺，先降压，然后利用再生状态 干燥塔内的残余氢气，加热使其温度从常温上升至１５０－２５０℃，然后抽真空使塔内压力下降到０．１－０．０１ＭＰａ，塔内吸附剂解吸出水汽和油份而再生；（２）塔再生时的气流方向与干燥时的气流方向相反，解析的水份、油和塔内残余的氢气通过水循环真空泵排至安全管路；（３）用干燥氢气对解析塔进行冲压，并对吸附剂进行冷却，完成再生。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冬生，范忠雷，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]