一种氢气净化提纯系统技术方案

本发明专利技术涉及了氢气提纯技术领域,提供了一种氢气净化提纯系统，包括依次连通的增压单元、过滤装置、一级提纯单元、换热单元以及二级提纯单元，所述增压单元上设有用于通入原料气的进气口，原料气经过所述增压单元、所述过滤装置、所述一级提纯单元、所述换热单元和所述二级提纯单元进行提纯，其中，所述二级提纯单元为钯膜分离器，所述一级提纯单元用于去除对金属钯膜有害的气体，本发明专利技术通过在二级提纯单元前，增设一级提纯单元，对原料气进行初步过滤，去除原料气中对二级提纯单元有害的物质，使二级提纯单元在处理原料气时，能够达到更好的处理效果，提高氢气的纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气净化提纯系统
本专利技术涉及氢气净化提纯
，尤指一种氢气净化提纯系统。
技术介绍
在当今情况下，化石能源枯竭和环境污染正日益加剧，而氢气燃烧等质量的热量是传统化石能源的3～5倍，且来源广泛，可通过电解水、化石燃料转化、生物质分解有机物等方法制取。氢气和氧气进行反应只生成水，水又可以循环使用，因此，氢能源能进行可持续发展优势明显，并且更加经济和节能。高纯氢气获取主要通过氢气制备和氢气提纯两个过程，而高纯氢气广泛应用在氢燃料电池、色谱分析、电子、冶金、石油化工等各个领域。高纯氢气的原料气常来源工业副产氢气，蒸汽重整制氢和电解水制氢等。常用的提纯方法包括，变压吸附技术，深冷分离技术和膜分离技术。基于金属钯及钯合金膜(以下简称钯膜)的提纯方式，对氢气具有很好的选择性，理论上除氢气以外的任何气体都不能透过钯膜。钯膜透氢的机理要求原料气和钯膜本体工作温度需高于300℃，且温度的稳定性会影响到对钯膜提纯性能，变压吸附可提纯得到高纯氢气，但存在设施设备较大，占地面积大，投资较多，且回收率低等缺点；深冷分离技术具有提纯氢气纯度不高，能源利用率低，设备复杂等缺点。基于钯膜分离的方式，集成度较高、体积小，提纯效率高，有利于高纯氢气的提纯。专利申请号201310195928.5和201410742418.X中涉及的提纯方法采用的钯膜技术进行提纯，适用于原料氢气纯度较高的场合。上述方式提纯手段较为单一，不能满足原料气的低纯度要求；且CO含量小于1.0ppm，难以满足氢燃料电池要求。
技术实现思路
r>本专利技术将解决现有技术中氢气提纯的纯度不够的技术问题，提供一种氢气净化提纯系统。本专利技术提供的技术方案如下：一种氢气净化提纯系统，包括依次连通的增压单元、过滤装置、一级提纯单元、换热单元以及二级提纯单元，所述增压单元上设有用于通入原料气的进气口，原料气经过所述增压单元、所述过滤装置、所述一级提纯单元、所述换热单元和所述二级提纯单元进行提纯，其中，所述二级提纯单元为钯膜分离器，所述一级提纯单元用于去除对金属钯膜有害的气体。在本技术上方案中，通过增设一级提纯单元,一级提纯单元对过滤装置过滤的气体进行提纯，去除气体对钯膜有害的物质，以使气体在经过二级提纯单元时，二级提纯单元能够更好的对气体进行提纯，使得提纯后的气体纯度更高。优选地，还包括氢气冷却器和尾气冷却器，所述氢气冷却器与所述二级提纯单元的氢气排出口连通，所述尾气冷却器与所述二级提纯单元的尾气排出口连通，提纯后的氢气进入所述氢气冷却器，尾气进入所述尾气冷却器。优选地，所述二级提纯单元包括若干单根钯膜，若干所述单根钯膜串联或者并联；或，所述二级提纯单元为多通道钯膜分离器。在本技术方案中，二级提纯单元可由若干单根钯膜串联或者并联形成，也可以由多通道钯膜分离器构成，以使在对气体进行提纯时，能够增加气体与钯的接触面积，能够更好的去除气体中杂质，提高氢气的纯度。优选地，还包括去CO装置，所述去CO装置位于所述二级提纯单元和所述氢气冷却器之间，且分别与所述二级提纯单元和所述氢气冷却器连通，用于去除所述二级提纯单元输出的提纯后的氢气中的CO。在本技术方案中，通过增设去CO装置，去CO装置对二级提纯后的气体进一步处理，去除二级提纯后氢气中的CO气体，以使经过去CO装置后的气体中的氢气纯度更高，经过所述去CO装置后的氢气中CO含量小于0.2ppm。优选地，还包括压力控制器，所述压力控制器与所述尾气冷却器连通。在本技术方案中，通过增设压力控制器，压力控制器用于控制尾气排放，在氢燃料电池在水下使用时，可以实现带压排放。优选地，还包括第一尾气排放路径和第二尾气排放路径；所述第一尾气排放路径由所述二级提纯单元、所述去CO装置和尾气冷却器依次连通形成的，用于对所述去CO装置供热；所述第二尾气排放路径由所述二级提纯单元、所述换热单元、尾气冷却器依次连通形成的，用于对所述换热单元中的原料气进行预热。在本技术方案中，通过设置第一尾气排放路径和第二尾气排放路径，以使二级提纯单元排放出来的尾气分别经过第一尾气排放路径，对去CO装置进行供热，同时部分尾气经过第二尾气排放路径对换热单元中的原料气进行预热，使尾气中的废热能够再利用，达到节能的效果，同时，废热直接对原料气进行预热，缩短了预热的时间，以加快气体提纯的效率。优选地，还包括尾气燃烧装置，所述尾气燃烧装置一端与所述二级提纯单元连通，另一端分别与第一尾气排放路径和所述第二尾气排放路径连通，用于燃烧所述二级提纯单元输出的尾气，并将高温烟气通过所述第一尾气排放路径通入到所述去CO装置内，通过所述第二尾气排放路径通入到所述换热单元内。在本技术方案中，通过增设尾气燃烧装置，将二级提纯单元中排放出的尾气进行燃烧，以将尾气中的可燃气体燃烧掉，一方面使得排放的尾气更加环保，另一方面充分利用尾气提供热量，达到节能的效果。优选地，所述一级提纯单元包括过滤机构和去油滤芯，所述过滤机构与所述去油滤芯串联。优选地，所述过滤机构为前级活性炭或5A分子筛。优选地，所述过滤装置为精密空气过滤器。与现有技术相比，本专利技术提供的一种氢气净化提纯系统具有以下有益效果：1、本专利技术通过在二级提纯单元前，增设一级提纯单元，对原料气进行初步过滤，去除原料气中对二级提纯单元有害的物质，使二级提纯单元在处理原料气时，能够达到更好的处理效果，提高氢气的纯度。2、本专利技术通过增设去CO装置，在二级提纯单元后增设的去CO装置会对提纯后的气体进一步纯化，除去气体的微量的CO，以使氢气的纯度会更高。3、本专利技术通过设置第一尾气排放路径和第二尾气排放路径，以充分利用含有废热的尾气，将尾气中的废热进入到去CO装置中，用于对去CO装置进行供热，以使去CO装置能够更好的去除气体中的CO；同时尾气进入换热单元，用于对进入换热单元的原料气进行预热，以保证原料气能够在最短的时间加热到所要温度，以缩短氢气的提纯，提高提纯的效率。4、本专利技术通过在二级提纯单元的尾部增设尾气燃烧装置，通过设置的尾气燃烧装置将二级提纯单元中排放的尾气进行燃烧，以将尾气中的可燃气体燃烧掉，一方面使得排放的尾气更加环保，另一方面充分利用尾气提供热量，达到节能的效果。5、本专利技术通过设置压力控制器，以使该装置在水下使用的时候，能够实现带压排放，以达到更好的排放效果，从而不影响整个提纯装置的在水下工作。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种氢气净化提纯系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1是本专利技术的一种氢气净化提纯系统结构示意图；图2是本专利技术的单根金属钯膜分离器结构示意图；图3是本专利技术的多通道金属钯膜分离器结构示意图；图4是本专利技术的另一实施例结构示意图；图5是本专利技术另一实施例结构示意图；图6是本专利技术另一实施例结构示意图；图7是本专利技术另一实施例结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢气净化提纯系统，其特征在于：包括依次连通的增压单元、过滤装置、一级提纯单元、换热单元以及二级提纯单元，所述增压单元上设有用于通入原料气的进气口，原料气经过所述增压单元、所述过滤装置、所述一级提纯单元、所述换热单元和所述二级提纯单元进行提纯，其中，所述二级提纯单元为钯膜分离器，所述一级提纯单元用于去除对金属钯膜有害的气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢气净化提纯系统，其特征在于：包括依次连通的增压单元、过滤装置、一级提纯单元、换热单元以及二级提纯单元，所述增压单元上设有用于通入原料气的进气口，原料气经过所述增压单元、所述过滤装置、所述一级提纯单元、所述换热单元和所述二级提纯单元进行提纯，其中，所述二级提纯单元为钯膜分离器，所述一级提纯单元用于去除对金属钯膜有害的气体。


2.根据权利要求1所述的一种氢气净化提纯系统，其特征在于：还包括氢气冷却器和尾气冷却器，所述氢气冷却器与所述二级提纯单元的氢气排出口连通，所述尾气冷却器与所述二级提纯单元的尾气排出口连通，提纯的氢气进入所述氢气冷却器，尾气进入所述尾气冷却器。


3.根据权利要求1所述的一种氢气净化提纯系统，其特征在于：
所述二级提纯单元包括若干单根钯膜，若干所述单根钯膜串联或者并联；
或，
所述二级提纯单元为多通道钯膜分离器。


4.根据权利要求1所述的一种氢气净化提纯系统，其特征在于：还包括去CO装置，所述去CO装置位于所述二级提纯单元和氢气冷却器之间，且分别与所述二级提纯单元和所述氢气冷却器连通，用于去除所述二级提纯单元输出的提纯后的氢气中的CO。


5.根据权利要求1所述的一种氢气净化提纯系统，其特征在于：还包括压力控...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓笔财，杜忠选，王林涛，周耀东，李启玉，王晓武，刘丰，杨振威，林志民，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31