用于含氢气体消氢处理的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于含氢气体消氢处理的装置及工艺，装置包括依次连通的静态混合器、风机、消氢复合装置和冷凝器；含氢气进口和空气进口与静态混合器连通，且分别设置Ⅰ号阀门及Ⅰ号氢分析仪、Ⅲ号阀门和流量计；风机与消氢复合装置之间设置

【技术实现步骤摘要】
用于含氢气体消氢处理的装置及工艺


[0001]本专利技术属于环保、化工、新能源领域，具体涉及一种用于含氢气体消氢处理的装置及工艺。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的发展，加氢站、核电站越来越受到人们的重视，但由于氢气是一种易燃易爆的高危险性气体，密度较低，容易聚集，当聚集浓度超过氢气爆炸极限就会产生爆燃风险，故而其带来的安全问题同样也受到人们的关注。例如加氢站的氢气泄漏、核电站事故情况下安全壳内的氢气聚集，还有一些类似稀有金属制粉的氢化脱氢等使用氢气或产生氢气的化工工艺，在这些事故和工艺过程中，如果氢气不及时处理，在空气中当氢气浓度达到4~75vol.%，就会存在爆炸的可能。因此，当氢气泄露或产生的时候，需要经过消氢处理，避免发生爆炸情况，特别是核工业放射性环境，气体不能直接稀释排放至大气，需通入排风过滤系统，氢气由于密度较小，容易在通风管道中分层累积，风险更大。
[0003]目前，现有的消氢工艺及装置大多采用氢氧催化氧化这一原理，主要利用含氢气体扩散至复合装置，进行催化氧化，采用的是非能动氢气复合装置，处理效率较低，不适合处理一些化学反应的含氢尾气和氢气站氢气泄露应急处置等情况。基于此，需要提供一种高效率的含氢气体消氢处理方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种用于含氢气体消氢处理的装置及工艺。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于含氢气体消氢处理的装置，包括依次连通的静态混合器、风机、消氢复合装置和冷凝器；含氢气进口和空气进口分别通过管路与静态混合器连通，含氢气进口与静态混合器之间的管路上设置Ⅰ号阀门及Ⅰ号氢分析仪，空气进口与静态混合器之间的管路上依气流方向设置Ⅲ号阀门和流量计；风机与消氢复合装置进口之间的管路上设置
Ⅴ
号阀门，且风机与
Ⅴ
号阀门之间设置Ⅱ号氢分析仪；冷凝器出口连接两并联的分管路，且分管路上分别设置
Ⅶ
号阀门和X号阀门，且冷凝器出口处设置Ⅲ号氢分析仪。
[0006]在上述技术方案中，还包括氮气进口，所述氮气进口通过管路与静态混合器连通，且氮气进口与静态混合器之间的管路上设置Ⅱ号阀门。
[0007]连接于所述静态混合器与含氢气进口之间的管路伸入静态混合器内部，且此端管口设置层流挡板。
[0008]在上述技术方案中，所述风机与冷凝器之间设置旁路连通，且旁路上设置Ⅳ号阀门。
[0009]在上述技术方案中，所述
Ⅴ
号阀门和消氢复合装置进口之间阻火器；所述空气进口与Ⅲ号阀门之间还设置有空气过滤器，。
[0010]在上述技术方案中，所述消氢复合装置包括壳体以及自下而上设置于壳体内的加热床、填充床和催化床，壳体下部设置进口，且进口与加热床连通，壳体顶部设置出口，且壳体顶部设置爆破片安全泄压装置；在上述技术方案中，所述爆破片安全泄压装置的型号为YF50
‑
0.8
‑
400A；在上述技术方案中，所述加热床51的功率根据待处理气体的量决定，加热床采用电阻加热器，其通过法兰的形式固定于壳体内部，一般处理200m
³
/h的混合气体，功率约9.5kW；在上述技术方案中，所述填充床包括层板和填充于层板间的惰性瓷球，填充床高度为填充所用的惰性瓷球直径的30~50倍；在上述技术方案中，所述催化床包括盒体和填充于盒体内的催化剂，盒体顶部设置提手，底部形成卡环，所述壳体上部内壁形成凸环，凸环顶面形成与卡环相配合的密封槽，卡环与密封槽之间填充高温岩棉。
[0011]在上述技术方案中，所述催化床的直径d和高度h按照如下公式计算：其中，Q用于表征通入消氢复合装置的最大气体流量，单位m3/h，S用于表征所述催化床上所使用催化剂的空速，单位为h
‑1。
[0012]一种用于含氢气体消氢处理的装置的工艺，包括以下步骤：（
ⅰ
）将含氢气体引入装置设备启动前，打开
Ⅷ
号阀门、
Ⅸ
号阀门，通入冷却水，打开Ⅰ号阀门、
Ⅴ
号阀门，Ⅲ号阀门调至开度最大，打开风机，含氢气体由含氢气进口被引入装置内，Ⅰ号氢分析仪测出氢气浓度，系统根据氢气浓度，调节Ⅲ号阀门的开度，将Ⅱ号氢分析仪测得的混入空气的氢气浓度调至2.5vol.%以下；（
ⅱ
）消氢处理含氢气体通过消氢复合装置的加热床将温度加热至140~160℃后，气体流经催化床进行催化氧化，催化后的高温气体携带生成的水蒸气进入冷凝器进行气液分离，分离后的气体经过Ⅲ号氢分析仪测量，浓度达标后，排入通风系统，若未达标返回含氢气进口进行再次处理。
[0013]在上述技术方案中，所述步骤（
ⅱ
）处理过程中，若Ⅱ号氢分析仪测得的氢气浓度高于3vol.%，则关闭
Ⅴ
号阀门，打开Ⅳ号阀门，X号阀门，气体不经过消氢复合装置，返回含氢气体进口，继续混和稀释；若Ⅱ号氢分析仪测得的氢气浓度始终高于3vol.%时，打开Ⅱ号阀门，通入大量压缩氮气，进行强制稀释和吹扫。
[0014]在上述技术方案中，还包括以下步骤：（
ⅲ
）停机保护处理当设备处于停用期时，关闭阀门Ⅰ号阀门、Ⅲ号阀门、Ⅳ号阀门，打开Ⅱ号阀门，通入氮气进行吹扫，最后，关闭所有阀门，使催化剂处于氮气保护状态。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种用于含氢气体消氢处理的装置及工艺，可应用于加氢站、核电站安全壳以及使用或产生氢气的化工过程等，特别适用于这些场所及工艺的应急处置，本
专利技术实现对含氢气体的处理，将尾气中的氢气浓度控制在 0.2%的极低浓度范围内，从而减小因氢气引发的安全风险；实现了尾气中原始氢气、混合后氢气、复合后氢气浓度的实时监测，并根据尾气中氢气的含量，动态调节空气（氧气）流量，在满足复合要求的情况下，减少需催化复合的气体体积。另外增加催化剂保护程序，在工作间歇期通过充氮保护催化剂，避免催化剂中毒，延长使用寿命。另一方面，整个装置集成在一个可移动箱箱柜内，便于装置的快速运输、安装、使用，并且由于箱柜的保护，装置可以户外使用，减轻室内使用空间的压力。
附图说明
[0016]图1是本专利技术用于含氢气体消氢处理的装置的立体结构示意图（去除箱柜）；图2是本专利技术用于含氢气体消氢处理的工艺的原理图；图3是本专利技术用于含氢气体消氢处理的装置箱柜剖视下的主视图（图4中A
‑
A向视图）；图4是图3中B
‑
B向视图；图5是图4中C
‑
C向视图；图6是图5中K向视图（去除箱柜顶盖）；图7是本专利技术用于含氢气体消氢处理的装置中消氢复合装置的结构示意图；图8是本专利技术用于含氢气体消氢处理的装置中消氢复合装置的催化床结构及其装配位置示意图；图9是本专利技术用于含氢气体消氢处理的装置中静态混合器的结构示意图。
[0017]其中：1
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箱柜
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：包括依次连通的静态混合器（3）、风机（4）、消氢复合装置（5）和冷凝器（6）；含氢气进口（10）和空气进口（12）分别通过管路与静态混合器（3）连通，含氢气进口（10）与静态混合器（3）之间的管路上设置Ⅰ号阀门（24）及Ⅰ号氢分析仪（18），空气进口（12）与静态混合器（3）之间的管路上依气流方向设置Ⅲ号阀门（26）和流量计（16）；风机（4）与消氢复合装置（5）进口之间的管路上设置
Ⅴ
号阀门（28），且风机（4）与
Ⅴ
号阀门（28）之间设置Ⅱ号氢分析仪（19）；冷凝器（6）出口连接两并联的分管路，且分管路上分别设置
Ⅶ
号阀门（30）和X号阀门（34），且冷凝器（6）出口处设置Ⅲ号氢分析仪（20）。2.根据权利要求1所述的用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：还包括氮气进口（11），所述氮气进口（11）通过管路与静态混合器（3）连通，且氮气进口（11）与静态混合器（3）之间的管路上设置Ⅱ号阀门（25）。3.根据权利要求2所述的用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：连接于所述静态混合器（3）与含氢气进口（10）之间的管路伸入静态混合器（3）内部，且此端管口设置层流挡板（35）。4.根据权利要求3所述的用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：所述风机（4）与冷凝器（6）之间设置旁路连通，且旁路上设置Ⅳ号阀门（27）。5.根据权利要求4所述的用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：所述
Ⅴ
号阀门（28）和消氢复合装置（5）进口之间阻火器（17）；所述空气进口（12）与Ⅲ号阀门（26）之间还设置有空气过滤器（7），。6.根据权利要求1所述的用于含氢气体消氢处理的装置，其特征在于：所述消氢复合装置（5）包括壳体（50）以及自下而上设置于壳体（50）内的加热床（51）、填充床（52）和催化床（53），壳体（50）下部设置进口（55），且进口（55）与加热床（51）连通，壳体（50）顶部设置出口（56），且壳体（50）顶部设置爆破片安全泄压装置（54）；所述加热床（51）通过法兰固定于壳体（50）内部；所述填充床（52）包括层板和填充于层板间的惰性瓷球；所述催化床（53）包括盒体（53...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁丁，赵刚，詹惠安，于震，李元奎，姜韶堃，靳晴，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：