氢气干燥系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供了一种氢气干燥系统，涉及电解水制氢技术领域。氢气干燥系统包括脱氧冷却器、脱氧气液分离器、第一干燥塔、第二干燥塔、预干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器；脱氧冷却器连接到脱氧气液分离器，脱氧气液分离器的出口分别连接到第一干燥塔、第二干燥塔、预干燥塔和再生气冷却器，脱氧气液分离器的底部用于排除游离水，再生气冷却器连接到再生气分离器，再生气分离器的底部用于排除游离水，第一干燥塔、第二干燥塔和预干燥塔的出口均连接到再生气加热器。氢气干燥系统能够适应前端大规模制氢装置的高处理量(≥6000Nm

【技术实现步骤摘要】
氢气干燥系统


[0001]本专利技术涉及电解水制氢
，具体而言，涉及一种氢气干燥系统。

技术介绍

[0002]目前，传统碱性电解水制氢主要用于大型火力发电机组，其特点为气量小(≤200Nm3/h)、压力低(≤1.6MPa)，且连续稳定。电解槽制取氢气经纯化(脱氧、干燥)后用于发电机组相关定子铁芯及端部结构件、转子绕组气隙的冷却(氢冷机组)。
[0003]传统氢气干燥系统中，采用TSA(变温吸附)和TPSA(变温变压吸附)两种模式，均采用2塔流程，以活性氧化铝或硅胶作吸附剂；采用产品气或内置氮气循环再生；2塔各阶段状态切换采用三通阀；各干燥塔均内置电加热器以提高再生气温度，干燥塔体积较大。
[0004]近年来，随着“双碳目标”的提出，可再生能源(例如风电和光伏发电)耦合大规模(≥6000Nm3/h)制氢项目方兴未艾，传统氢气干燥系统已不再适应大规模电解水制氢的高处理量要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的包括提供了一种氢气干燥系统，其能够适应前端大规模制氢装置的高处理量(≥6000Nm
3/
h)及低工程造价、占地小的项目需求。
[0006]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0007]本专利技术提供一种氢气干燥系统，用于处理电解水制氢装置产生的氢气，氢气干燥系统包括脱氧冷却器、脱氧气液分离器、第一干燥塔、第二干燥塔、预干燥塔、再生气加热器、再生气冷却器和再生气分离器；
[0008]脱氧冷却器连接到脱氧气液分离器，脱氧气液分离器的出口分别连接到第一干燥塔、第二干燥塔、预干燥塔和再生气冷却器，脱氧气液分离器的底部用于排除游离水，再生气冷却器连接到再生气分离器，再生气分离器的底部用于排除游离水，第一干燥塔、第二干燥塔和预干燥塔的出口均连接到再生气加热器。
[0009]在可选的实施方式中，氢气干燥系统还包括流量调节阀、第一程控阀、第二程控阀、第三程控阀、第四程控阀、第五程控阀、第六程控阀、第七程控阀、第八程控阀、第九程控阀、第十程控阀、第十一程控阀和第十二程控阀；
[0010]流量调节阀安装在脱氧气液分离器的出口与第一干燥塔、第二干燥塔连接的支路上，用于输出预设量的湿氢到第一干燥塔或第二干燥塔；
[0011]第一程控阀、第二程控阀安装在脱氧气液分离器的出口与再生气冷却器连接的支路上；第三程控阀安装在流量调节阀与第一干燥塔的顶部连接的支路上；第四程控阀安装在第一程控阀与第一干燥塔的顶部连接的支路上；第五程控阀安装在流量调节阀与第二干燥塔的顶部连接的支路上；第六程控阀安装在第一程控阀与第二干燥塔的顶部连接的支路上；第七程控阀安装在脱氧气液分离器的出口与预干燥塔的顶部连接的支路上；第八程控阀安装在第二程控阀与预干燥塔的顶部连接的支路上；
[0012]第九程控阀安装在第一干燥塔的底部，用于将第一干燥塔排除的干燥氢气输送给下游装置；第十程控阀安装在第一干燥塔的底部与再生气加热器连接的支路上；第十一程控阀安装在第二干燥塔的底部，用于将第一干燥塔排除的干燥氢气输送给下游装置；第十二程控阀安装在第二干燥塔的底部与再生气加热器连接的支路上。
[0013]在可选的实施方式中，脱氧冷却器用于对电解水制氢装置产生的脱氧氢气降温，脱氧气液分离器用于对脱除脱氧氢气中的游离水，第一干燥塔和第二干燥塔用于对脱除游离水的湿氢进行吸附干燥，并将干燥后的氢气作为产品输送至下游装置。
[0014]在可选的实施方式中，第一干燥塔用于依次进行第一次吸附、第二次吸附、再生和冷却，第二干燥塔用于依次进行再生、冷却、第一次吸附和第二次吸附，预干燥塔用于依次进行冷却、再生、冷却和再生。
[0015]在可选的实施方式中，在第一干燥塔进行第一次吸附时，经过脱氧气液分离器脱除游离水的氢气分为两部分，一部分氢气进入第一干燥塔，进行吸附干燥过程，干燥后的氢气作为产品气输送至下游装置；另一部分氢气作为再生气，进入预干燥塔进行冷却，再进入再生气加热器进行加热，自下而上进入第二干燥塔进行再生，第二干燥塔顶部出来的再生气经过再生气冷却器冷却、再生气分离器分离出凝液后，返回第一干燥塔的进口湿氢中。
[0016]在可选的实施方式中，在第一干燥塔进行第二次吸附时，经过脱氧气液分离器脱除游离水的氢气分为两部分，一部分氢气进入第一干燥塔，进行吸附干燥过程，干燥后的氢气作为产品气输送至下游装置；另一部分氢气作为再生气，自上而下进入第二干燥塔进行冷却，再进入再生气加热器进行加热，自下而上进入预干燥塔进行再生；预干燥塔顶部出来的再生气经过再生气冷却器冷却、再生气分离器分离出凝液后，返回第一干燥塔的进口湿氢中。
[0017]在可选的实施方式中，在第一干燥塔进行再生时，经过脱氧气液分离器脱除游离水的氢气分为两部分，一部分氢气进入第二干燥塔，进行吸附干燥过程，干燥后的氢气作为产品气输送至下游装置；另一部分氢气作为再生气，自上而下进入预干燥塔进行冷却，再进入再生气加热器进行加热，自下而上进入第一干燥塔进行再生，第一干燥塔顶部出来的再生气经过再生气冷却器冷却、再生气分离器分离出凝液后，返回第二干燥塔的进口湿氢中。
[0018]在可选的实施方式中，在第一干燥塔进行冷却时，经过脱氧气液分离器脱除游离水的氢气分为两部分，一部分氢气进入第二干燥塔，进行吸附干燥过程，干燥后的氢气作为产品气输送至下游装置；另一部分氢气作为再生气，自上而下进入第一干燥塔进行冷却，再进入再生气加热器进行加热，自下而上进入预干燥塔进行再生，预干燥塔顶部出来的再生气经过再生气冷却器冷却、再生气分离器分离出凝液后，返回第二干燥塔的进口湿氢中。
[0019]在可选的实施方式中，第一干燥塔、第二干燥塔和预干燥塔，均采用分子筛为吸附剂。
[0020]在可选的实施方式中，吸附剂的再生温度为250～300℃。
[0021]本专利技术实施例提供的氢气干燥系统的有益效果包括：
[0022]1.系统采用“2+1”塔形式，即采用2台干燥塔和1台预干燥塔，比常规的3塔流程，节省了吸附剂及程控阀的数量，以适应大规模电解水制氢的高处理量(≥6000Nm
3/
h)，工程造价低；
[0023]2.氢气干燥均在2台干燥台内完成，预干燥塔不进行氢气干燥，仅配合2台干燥塔
的操作周期(吸附、冷却、再生)而交替进行再生和冷却操作，干燥塔与预干燥塔的直径比约为1.4，干燥塔与预干燥塔的高度比约为1.2，减小了系统的占地空间；
[0024]3.再生气加热器为外置式，可供第一干燥塔、第二干燥塔和预干燥塔使用，第一干燥塔、第二干燥塔和预干燥塔内不单设电加热器，减少系统成本。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气干燥系统，用于处理电解水制氢装置产生的氢气，其特征在于，所述氢气干燥系统包括脱氧冷却器(13)、脱氧气液分离器(14)、第一干燥塔(15)、第二干燥塔(16)、预干燥塔(17)、再生气加热器(18)、再生气冷却器(19)和再生气分离器(20)；所述脱氧冷却器(13)连接到所述脱氧气液分离器(14)，所述脱氧气液分离器(14)的出口分别连接到所述第一干燥塔(15)、所述第二干燥塔(16)、所述预干燥塔(17)和所述再生气冷却器(19)，所述脱氧气液分离器(14)的底部用于排除游离水，所述再生气冷却器(19)连接到所述再生气分离器(20)，所述再生气分离器(20)的底部用于排除游离水，所述第一干燥塔(15)、所述第二干燥塔(16)和所述预干燥塔(17)的出口均连接到所述再生气加热器(18)。2.根据权利要求1所述的氢气干燥系统，其特征在于，所述氢气干燥系统还包括流量调节阀(21)、第一程控阀(1)、第二程控阀(2)、第三程控阀(3)、第四程控阀(4)、第五程控阀(5)、第六程控阀(6)、第七程控阀(7)、第八程控阀(8)、第九程控阀(9)、第十程控阀(10)、第十一程控阀(11)和第十二程控阀(12)；所述流量调节阀(21)安装在所述脱氧气液分离器(14)的出口与所述第一干燥塔(15)、所述第二干燥塔(16)连接的支路上，用于输出预设量的湿氢到所述第一干燥塔(15)或所述第二干燥塔(16)；所述第一程控阀(1)、所述第二程控阀(2)安装在所述脱氧气液分离器(14)的出口与所述再生气冷却器(19)连接的支路上；所述第三程控阀(3)安装在所述流量调节阀(21)与所述第一干燥塔(15)的顶部连接的支路上；所述第四程控阀(4)安装在所述第一程控阀(1)与所述第一干燥塔(15)的顶部连接的支路上；所述第五程控阀(5)安装在所述流量调节阀(21)与所述第二干燥塔(16)的顶部连接的支路上；所述第六程控阀(6)安装在所述第一程控阀(1)与所述第二干燥塔(16)的顶部连接的支路上；所述第七程控阀(7)安装在所述脱氧气液分离器(14)的出口与所述预干燥塔(17)的顶部连接的支路上；所述第八程控阀(8)安装在所述第二程控阀(2)与所述预干燥塔(17)的顶部连接的支路上；所述第九程控阀(9)安装在所述第一干燥塔(15)的底部，用于将所述第一干燥塔(15)排除的干燥氢气输送给下游装置；所述第十程控阀(10)安装在所述第一干燥塔(15)的底部与所述再生气加热器(18)连接的支路上；所述第十一程控阀(11)安装在所述第二干燥塔(16)的底部，用于将所述第一干燥塔(15)排除的干燥氢气输送给下游装置；所述第十二程控阀(12)安装在所述第二干燥塔(16)的底部与所述再生气加热器(18)连接的支路上。3.根据权利要求1所述的氢气干燥系统，其特征在于，所述脱氧冷却器(13)用于对所述电解水制氢装置产生的脱氧氢气降温，所述脱氧气液分离器(14)用于对脱除脱氧氢气中的游离水，所述第一干燥塔(15)和所述第二干燥塔(16)用于对脱除游离水的湿氢进行吸附干燥，并将干燥后的氢气作为产品输送至下游装置。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琪，徐华池，滕威，李林峰，刘毅，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：