一种氢气纯化干燥的方法及系统技术方案

本公开涉及一种供氢气纯化干燥的方法及系统，该方法包括依次进行的干燥阶段、再生阶段和辅工作阶段；辅工作阶段包括：使再生氢气进入辅工作干燥塔进行第二吸附处理，得到干燥再生氢气；将干燥再生氢气经由再生氢气引出主线引出；并且检测干燥再生氢气的引出流量；当干燥再生氢气的引出流量小于阈值时，增加再生氢气引出主线上的再生氢气流量调节阀的开度，或者减小第一产品氢气引出主线上的再生氢气流量调节阀的开度，以使进入再生干燥塔的再生氢气的流量增加。可以有效适应可再生能源制氢产气量负荷波动情况，保证纯化工艺系统的正常工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
一种氢气纯化干燥的方法及系统


[0001]本公开涉及粗氢提纯领域，具体地，涉及一种氢气纯化干燥的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着氢能的大规模应用，特别是可再生能源制氢，制氢设备随发电负荷波动运行，如何让设备与之匹配，保证设备的正常运行显得很重要。以往的氢气纯化干燥系统，一般是按照额定工况设计，特别是再生回路，当该设计应用于波动功率下产气量变化情形时，会造成再生过程不彻底，造成气体含水量较大，不满足产品气的质量要求。
[0003]CN112516762A公开了一种变功率制氢的纯化系统，其包含三个干燥模块，分别处于再生模式、工作模式和次工作模式，每一个干燥模块包括大于1的干燥单元；从而使变功率制氢的纯化系统中接收到的再生气流、工作气流和次工作气流均可调节，即可满足制氢系统处于满功率负载情况和低功率负载情况时，对高纯产品氢气的质量需求。
[0004]现有技术中不设置单独的再生气输出管路，因此用于再生塔再生的氢气流量为固定设置(产品氢气流量的10～20％)，再生回路无法适应气体处理量的波动情形，在制氢系统功率不足运行、原料进气量较少时，产氢量下降，而用于再生塔的再生氢气流量不足，干燥塔的再生效果不佳，导致再生塔再次用于干燥塔时会导致产品气纯度下降，或者在纯化过程需要间歇性地手动辅助矫正，不适合可再生能源制氢波动应用场景。

技术实现思路

[0005]本公开的目的在于提供一种供氢气纯化干燥的方法及系统，可以有效适应可再生能源制氢产气量负荷波动情况，保证纯化工艺系统的正常工作。
[0006]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种氢气纯化干燥的方法，包括依次进行的干燥阶段、再生阶段和辅工作阶段；
[0007]所述干燥阶段包括：使制氢系统制备的粗氢进入工作干燥塔进行第一吸附处理，得到提纯氢气；
[0008]所述再生阶段包括：将来自所述工作干燥塔的提纯氢气分为两部分：使第一部分提纯氢气作为产品氢气经由第一产品氢气引出主线引出；使第二部分提纯氢气进入再生干燥塔对其吸附材料进行再生，得到再生氢气和再生吸附材料；
[0009]所述辅工作阶段包括：使所述再生氢气进入辅工作干燥塔进行第二吸附处理，得到干燥再生氢气；将所述干燥再生氢气经由再生氢气引出主线引出；并且检测所述干燥再生氢气的引出流量；当所述干燥再生氢气的引出流量小于阈值时，增加再生氢气引出主线上的再生氢气流量调节阀的开度，或者减小第一产品氢气引出主线上的再生流量调节阀的开度，以使进入再生干燥塔的再生氢气的流量增加；
[0010]其中所述第一产品氢气引出主线与所述再生氢气引出主线汇合为产品氢气总引出主线。
[0011]可选地，所述检测所述干燥再生氢气的引出流量选自以下两种方式：
[0012]方式一：所述再生氢气引出主线上设有再生氢气流量调节阀和再生流量变送器，所述再生氢气流量调节阀与再生流量变送器通过控制器信号连接；或
[0013]方式二：所述再生氢气引出主线上设有再生流量变送器，所述第一产品氢气引出主线上设有再生氢气流量调节阀，所述再生氢气流量调节阀和再生流量变送器通过控制器信号连接。
[0014]可选地，所述干燥再生氢气的引出流量阈值为L1，所述L1根据制氢系统在额定功率运行时来自所述工作干燥塔的提纯氢气的额定流量进行设置，在所述方式一或方式二中，调整再生氢气流量调节阀以使进入再生干燥塔的再生氢气的流量为所述L1的80～120％；
[0015]可选地，当制氢系统额定功率运行时，来自所述工作干燥塔的提纯氢气的总流量为L，将所述L1设定为所述L的10～20％。
[0016]可选地，所述再生阶段的再生干燥塔在加热条件下进行再生处理；
[0017]可选地，再生阶段的加热方式包括：在所述再生干燥塔内对所述第二部分提纯氢气进行加热，或在所述再生干燥塔外对所述第二部分提纯氢气进行加热；
[0018]可选地，所述在再生干燥塔外对所述第二部分提纯氢气进行加热包括：使所述第二部分提纯氢气先进入外部加热装置进行加热，然后使加热后的第二部分提纯氢气进入所述再生干燥塔；
[0019]优选地，所述外部加热装置包括第一加热塔和第二加热塔，所述第一加热塔与所述第二加热塔串联使用或者并联使用。
[0020]可选地，采用第一干燥塔、第二干燥塔和第三干燥塔；当其中一个干燥塔用作工作干燥塔，则另外两个分别用作再生干燥塔和辅工作干燥塔；所述方法包括：
[0021]使第一干燥塔作为所述工作干燥塔，使所述第二干燥塔作为所述再生干燥塔，使所述第三干燥塔用作所述辅工作干燥塔；
[0022]当满足第一预设切换条件时，切换所述第二干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第三干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第一干燥塔用作所述辅工作干燥塔；
[0023]当满足第二预设切换条件时，切换所述第三干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第一干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第二干燥塔用作所述辅工作干燥塔；
[0024]当满足第三预设切换条件时，切换所述第一干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第二干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第三干燥塔用作所述辅工作干燥塔。
[0025]可选地，还采用第四干燥塔；当进行中的三个干燥塔的任意一塔需要进行切出时，将所述第四干燥塔切入使用以替换需要切出的干燥塔。
[0026]可选地，采用所述第一干燥塔、第二干燥塔、第三干燥塔和第四干燥塔；并且再生阶段采用在所述再生干燥塔内加热或所述再生干燥塔外对来自工作干燥塔的第二部分提纯氢气进行加热。
[0027]可选地，所述工作干燥塔配置有用于对进入工作干燥塔之前的气体进行冷却分离的工作冷却分离单元；所述再生干燥塔配置有用于对再生氢气进行冷却分离的再生冷却分离单元；所述辅工作干燥塔配置有用于对进入辅工作干燥塔的气体进行冷却分离的辅工作冷却分离单元；
[0028]该方法还包括：
[0029]使粗氢经过预加热器加热后进入脱氧装置进行脱氧处理，得到脱氧电解氢气，使
所述脱氧电解氢气进入第一冷却分离单元进行冷却分离处理，得到第一气相和第一液相；
[0030]使所述第一气相进入所述工作冷却分离单元进行冷却分离处理，得到工作冷却气相和工作冷却液相；使所述工作冷却气相进入所述工作干燥塔进行处理得到所述提纯氢气；
[0031]使来自所述再生干燥塔的再生氢气进入再生冷却分离单元进行冷却分离处理，得到再生氢气分离气相和再生氢气分离液相；
[0032]使来自所述再生冷却分离单元的再生氢气分离气相进入辅工作冷却分离单元进行分离冷却处理，得到辅干燥再生气相和辅干燥再生液相；使所述辅干燥再生气相进入所述辅工作干燥塔进行处理，得到所述干燥再生氢气。
[0033]可选地，所述再生干燥塔配置有用于对再生氢气进行冷却分离的再生冷却分离单元；
[0034]该方法还包括：
[0035]使粗氢经过预加热器加热后进入脱氧装置进行脱氧处理，得到脱氧电解氢气，使所述脱氧电解氢气进入第一冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气纯化干燥的方法，包括依次进行的干燥阶段、再生阶段和辅工作阶段；其特征在于，所述干燥阶段包括：使制氢系统制备的粗氢进入工作干燥塔进行第一吸附处理，得到提纯氢气；所述再生阶段包括：将来自所述工作干燥塔的提纯氢气分为两部分：使第一部分提纯氢气作为产品氢气经由第一产品氢气引出主线引出；使第二部分提纯氢气进入再生干燥塔对其吸附材料进行再生，得到再生氢气和再生吸附材料；所述辅工作阶段包括：使所述再生氢气进入辅工作干燥塔进行第二吸附处理，得到干燥再生氢气；将所述干燥再生氢气经由再生氢气引出主线引出；并且检测所述干燥再生氢气的引出流量；当所述干燥再生氢气的引出流量小于阈值时，增加再生氢气引出主线上的再生氢气流量调节阀的开度，或者减小产品氢气引出主线上的再生流量调节阀的开度，以使进入再生干燥塔的再生氢气的流量增加；其中所述第一产品氢气引出主线与所述再生氢气引出主线汇合为产品氢气总引出主线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述干燥再生氢气的引出流量选自以下两种方式：方式一：所述再生氢气引出主线上设有再生氢气流量调节阀和再生流量变送器，所述再生氢气流量调节阀与再生流量变送器通过控制器信号连接；或方式二：所述再生氢气引出主线上设有再生流量变送器，所述第一产品氢气引出主线上设有再生氢气流量调节阀，所述再生氢气流量调节阀和再生流量变送器通过控制器信号连接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干燥再生氢气的引出流量阈值为L1，所述L1根据制氢系统在额定功率运行时来自所述工作干燥塔的提纯氢气的额定流量进行设置，在所述方式一或方式二中，调整再生氢气流量调节阀以使进入再生干燥塔的再生氢气的流量为所述L1的80～120％；可选地，当制氢系统额定功率运行时，来自所述工作干燥塔的提纯氢气的总流量为L，将所述L1设定为所述L的10～20％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再生阶段的再生干燥塔在加热条件下进行再生处理；可选地，再生阶段的加热方式包括：在所述再生干燥塔内对所述第二部分提纯氢气进行加热，或在所述再生干燥塔外对所述第二部分提纯氢气进行加热；可选地，所述在再生干燥塔外对所述第二部分提纯氢气进行加热包括：使所述第二部分提纯氢气先进入外部加热装置进行加热，然后使加热后的第二部分提纯氢气进入所述再生干燥塔；优选地，所述外部加热装置包括第一加热塔和第二加热塔，所述第一加热塔与所述第二加热塔串联使用或者并联使用。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用第一干燥塔、第二干燥塔和第三干燥塔；当其中一个干燥塔用作工作干燥塔，则另外两个分别用作再生干燥塔和辅工作干燥塔；所述方法包括：
使第一干燥塔作为所述工作干燥塔，使所述第二干燥塔作为所述再生干燥塔，使所述第三干燥塔用作所述辅工作干燥塔；当满足第一预设切换条件时，切换所述第二干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第三干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第一干燥塔用作所述辅工作干燥塔；当满足第二预设切换条件时，切换所述第三干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第一干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第二干燥塔用作所述辅工作干燥塔；当满足第三预设切换条件时，切换所述第一干燥塔作为所述工作干燥塔，切换所述第二干燥塔作为所述再生干燥塔，切换所述第三干燥塔用作所述辅工作干燥塔。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还采用第四干燥塔；当进行中的三个干燥塔的任意一塔需要进行切出时，将所述第四干燥塔切入使用以替换需要切出的干燥塔。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用所述第一干燥塔、第二干燥塔、第三干燥塔和第四干燥塔；并且再生阶段采用在所述再生干燥塔内加热或在所述再生干燥塔外对来自工作干燥塔的第二部分提纯氢气进行加热。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作干燥塔配置有用于对进入工作干燥塔之前的气体进行冷却分离的工作冷却分离单元；所述再生干燥塔配置有用于对再生氢气进行冷却分离的再生冷却分离单元；所述辅工作干燥塔配置有用于对进入辅工作干燥塔的气体进行冷却分离的辅工作冷却分离单元；该方法还包括：使粗氢经过预加热器加热后进入脱氧装置进行脱氧处理，得到脱氧电解氢气，使所述脱氧电解氢气进入第一冷却分离单元进行冷却分离处理，得到第一气相和第一液相；使所述第一气相进入所述工作冷却分离单元进行冷却分离处理，得到工作冷却气相和工作冷却液相；使所述工作冷却气相进入所述工作干燥塔进行处理得到所述提纯氢气；使来自所述再生干燥塔的再生氢气进入再生冷却分离单元进行冷却分离处理，得到再生氢气分离气相和再生氢气分离液相；使来自所述再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜超，衣美卿，唐聪，王晖，张慧慧，
申请(专利权)人：无锡隆基氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：