一种氢气精脱硫纯化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种氢气精脱硫纯化装置，该装置包括氢气精脱硫系统和安全与控制系统；氢气精脱硫系统包括氢气精脱硫单元、入口和出口氢气压力传感器、入口和出口硫含量检测仪、手动阀门和自动阀门；安全与控制系统采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统与低温甲醇洗装置和变压吸附装置通过管路连接。本实用新型专利技术专利实现了氢气制取过程中的精脱硫功能，可降低变压吸附装置入口端氢气中总硫量至4ppb以下，极大程度的降低氢气中的总硫含量，保证燃料电池用氢品质需求。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气精脱硫纯化装置
本技术涉及一种氢气精脱硫纯化装置，属于气体纯化技术与装置领域。
技术介绍
燃料电池核心部件对氢源中杂质含量要求极高，氢源中H2S、CO、CO2、NH3和N2等杂质气体会严重影响燃料电池的使用性能，这其中含硫杂质会使燃料电池催化剂和膜电极中毒且不可逆，大幅降低电池的使用寿命，是燃料电池难以解决的问题之一。国际标准ISO14687-2:2012和国家标准GB/T37244-2018规定氢燃料电池用氢气中总硫含量＜4ppb。目前，在低成本规模化工业制氢工艺中，变压吸附(PSA)是把关氢气质量的最后一道环节，PSA制取的氢气中总硫含量一般为几十ppb，难以满足燃料电池使用要求。虽然PSA经过工艺优化可进一步降低硫含量，但其代价是大幅降低氢气收率，导致制氢成本大幅增加。因此，急需开发一种氢气精脱硫纯化装置，在不明显提高制氢成本的基础上，满足燃料电池用氢品质要求。
技术实现思路
针对工业制氢工艺制取的氢气总硫含量相对较高，无法满足燃料电池用氢品质需求的问题，本技术提出一种氢气精脱硫纯化装置，该装置位于工业制氢工艺中低温甲醇洗装置与变压吸附装置之间，用以降低低温甲醇洗装置出口氢气中总硫含量至4ppb以下，提高后级变压吸附装置脱硫精度，以满足燃料电池用氢需求。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种氢气精脱硫纯化装置，该装置包括氢气精脱硫系统(1)和安全与控制系统(2)；安全与控制系统(2)用于控制氢气精脱硫系统(1)，并采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统(1)上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统(1)包括氢气精脱硫单元(3)、设置于氢气精脱硫单元入口端的入口氢气压力传感器(4)和入口硫含量检测仪(5)、设置于氢气精脱硫单元出口端的出口氢气压力传感器(6)和出口硫含量检测仪(7)、以及设置于管路中的手动阀门和自动阀门，所述安全与控制系统(2)通过监控入、出口硫含量检测仪的数值，控制自动阀门的启闭，进而控制氢气精脱硫系统(1)的启用或停用。进一步的，所述氢气精脱硫单元(3)的入口端依次设置有第一手动阀门(8)、入口氢气压力传感器(4)、入口硫含量检测仪(5)、第二手动阀门(9)、第一自动阀门(10)；所述氢气精脱硫单元(3)的出口端依次设置有单向阀(11)、出口氢气压力传感器(6)、出口硫含量检测仪(7)、第二自动阀门(12)、第三手动阀门(13)、第四手动阀门(14)。进一步的，在第二手动阀门(9)入口端与第三手动阀门(13)出口端之间连接有第三自动阀门(15)。进一步的，所述的安全与控制系统(2)包括氢气泄露报警仪、强制排风系统和阀门控制系统。进一步的，所述的氢气精脱硫单元(3)包含复合金属氧化物精脱硫剂，采用复合金属氧化物精脱硫剂与氢气中的含硫杂质发生化学反应脱除含硫杂质。进一步的，氢气精脱硫系统(1)的手动阀门均保持开启状态。进一步的，当入口硫含量检测仪(5)探测到低温甲醇洗装置出口氢气中总硫量≤4ppb时，关闭第一自动阀门(10)和第二自动阀门(12)，打开第三自动阀门(15)。进一步的，当入口硫含量检测仪(5)探测到氢气中总硫量＞4ppb时，打开第一自动阀门(10)和第二自动阀门(12)，关闭第三自动阀门(15)。进一步的，当出口硫含量检测仪(7)探测到氢气总硫量＞4ppb时，关闭第一自动阀门(10)和第二自动阀门(12)，打开第三自动阀门(15)。进一步的，出口硫含量检测仪(7)控制自动阀门的优先级高于入口硫含量检测仪(5)。本技术的有益技术效果：本技术可有效降低工业制氢工艺制取的氢气中总硫含量至4ppb以下，满足燃料电池用氢品质需求，为燃料电池提供稳定可靠的氢源保障。附图说明图1为本技术的一种氢气精脱硫纯化装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术的一种氢气精脱硫纯化装置包括氢气精脱硫系统1和安全与控制系统2。氢气精脱硫系统1与低温甲醇洗装置和变压吸附装置通过管路连接。安全与控制系统2用于控制氢气精脱硫系统1，并采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统1上的电控和气动部分。氢气精脱硫系统1包括氢气精脱硫单元3、入口氢气压力传感器P1、入口硫含量检测仪5、出口氢气压力传感器P2、出口硫含量检测仪7、单向阀11、4个手动阀门8、9、13及14和3个自动阀门10、12及15。其中的氢气精脱硫单元内含复合金属氧化物精脱硫剂，采用复合金属氧化物精脱硫剂与氢气中的含硫杂质发生化学反应脱除含硫杂质。装置运行过程中，低温甲醇洗装置排出的氢气经过氢气精脱硫系统1进行脱硫纯化，氢气精脱硫系统1可将氢气中的总硫含量降低至4ppb以下，而后经过精脱硫的氢气进入变压吸附装置进行后续提纯净化。装置运行过程中，氢气精脱硫系统1中的4个手动阀门8、9、13及14保持开启状态。当入口硫含量检测仪5探测到低温甲醇洗装置出口氢气中总硫量≤4ppb时，此时低温甲醇洗装置排出的氢气总硫含量较低，后级变压吸附装置可以将氢气中总硫含量继续降低至燃料电池用氢需求，无需精脱硫系统1进行脱硫纯化，因此氢气精脱硫系统1关闭自动阀门10、12，打开自动阀门15；当入口硫含量检测仪5探测到低温甲醇洗装置出口氢气中总硫量＞4ppb时，此时低温甲醇洗装置排出的氢气总硫含量较高，为保证后级变压吸附装置提纯氢气中总硫含量满足燃料电池用氢需求，需要精脱硫系统1进行脱硫纯化，因此氢气精脱硫系统1打开自动阀门10、12，关闭自动阀门15。当出口硫含量检测仪探测到氢气总硫量＞4ppb时，氢气精脱硫单元内的复合金属氧化物精脱硫剂已经无法将氢气中的总硫含量降低至燃料电池用氢需求，说明复合金属氧化物精脱硫剂已到使用寿命，需要重新更换复合金属氧化物精脱硫剂，此时氢气精脱硫系统1不应继续工作，因此氢气精脱硫系统1关闭自动阀门10、12，打开自动阀门15。出口硫含量检测仪7控制自动阀门的优先级高于入口硫含量检测仪5。安全与控制系统2由氢气泄露报警仪、强制排风系统与阀门控制等系统组成，安全与控制系统2采用氢气泄露报警仪，全程监控氢气精脱硫系统1中的氢气含量，在氢气含量超标时报警并切断氢气系统，启动强制排风，整个系统全自动控制，实现全自动无人值守功能。本实施例可有效降低工业制氢工艺制取的氢气中总硫含量至4ppb以下，满足燃料电池用氢品质需求，为燃料电池提供稳定可靠的氢源保障。此实施例仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。在不脱离本技术主旨和范围的前提下，本技术还会有进一步的改进，所作改进仍在要求保护的本技术范围内，因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢气精脱硫纯化装置，其特征在于：该装置包括氢气精脱硫系统(1)和安全与控制系统(2)；安全与控制系统(2)用于控制氢气精脱硫系统(1)，并采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统(1)上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统(1)包括氢气精脱硫单元(3)、设置于氢气精脱硫单元入口端的入口氢气压力传感器(4)和入口硫含量检测仪(5)、设置于氢气精脱硫单元出口端的出口氢气压力传感器(6)和出口硫含量检测仪(7)、以及设置于管路中的手动阀门和自动阀门，所述安全与控制系统(2)通过监控入、出口硫含量检测仪的数值，控制自动阀门的启闭，进而控制氢气精脱硫系统(1)的启用或停用。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢气精脱硫纯化装置，其特征在于：该装置包括氢气精脱硫系统(1)和安全与控制系统(2)；安全与控制系统(2)用于控制氢气精脱硫系统(1)，并采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统(1)上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统(1)包括氢气精脱硫单元(3)、设置于氢气精脱硫单元入口端的入口氢气压力传感器(4)和入口硫含量检测仪(5)、设置于氢气精脱硫单元出口端的出口氢气压力传感器(6)和出口硫含量检测仪(7)、以及设置于管路中的手动阀门和自动阀门，所述安全与控制系统(2)通过监控入、出口硫含量检测仪的数值，控制自动阀门的启闭，进而控制氢气精脱硫系统(1)的启用或停用。


2.根据权利要求1所述的氢气精脱硫纯化装置，其特征在于：所述氢气精脱硫单元(3)的入口端依次设置有第一手动阀门(8)、入口氢气压力传感器(4)、入口硫含量检测仪(5)、第二手动阀门(9)、第一自动阀门(10)；所述氢气精脱硫单元(3)的出口端依次设置有单向阀(11)、出口氢气压力传感器(6)、出口硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉宁，李帅，杜淼，于庆河，米菁，郝雷，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11