氢气提纯系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢气提纯系统及方法，氢气提纯系统包括：吸收装置，吸收装置具有吸收内腔及分别与吸收内腔连通的待提纯气体入口以及含氢担载液出口，待提纯气体入口用于通入待提纯气体，吸收内腔用于盛放贫氢担载液，贫氢担载液能够吸收待提纯气体中的氢气并生成含氢担载液；分解装置，分解装置具有分解内腔以及与分解内腔连通的含氢担载液入口以及提纯氢出口，含氢担载液入口与含氢担载液出口连通，分解内腔用于含氢担载液发生分解反应，提纯氢出口用于输出含氢担载液分解产生的氢气。本发明专利技术通过吸收待提纯气体中的氢气，留下各种杂质气体，然后，再将氢气单独释放，避免了脱除杂质造成的困难，降低了氢气提纯的难度。降低了氢气提纯的难度。降低了氢气提纯的难度。

【技术实现步骤摘要】
氢气提纯系统及方法


[0001]本专利技术涉及化工及新能源
，尤其是涉及一种氢气提纯系统及方法。

技术介绍

[0002]氢气在化工领域是重要的合成原料，也可以作为清洁高效的能量载体，用于发电、交通运输等领域。
[0003]现有的氢气绝大多数来源于化工生产，在制氢的过程中必须对含氢气体进行净化分离，才可得到纯净的氢气。现有的氢气提纯技术主要包括低温甲醇洗、活性MDEA(甲基二乙醇胺)吸收法、Selexol(聚乙二醇二甲醚法)、变压吸附等。各种技术的原理均是将混合气体中的杂质气体吸收/吸附，留下洁净的氢气。而化工制氢的过程中，含氢原料气成分通常十分复杂，因此，需要对杂质气进行多级脱除，净化工艺相对繁琐，净化设备投资较高。此外，很多工业副产气体、驰放气中均含有氢气。由于这类含氢气体中氢气的含量相对较低，用现有的技术脱除杂质，技术上较为困难且成本高，因此，有大量的工业含氢气体被直接点燃，不进行任何的回收利用，造成能源浪费和大量的碳排放。
[0004]因此，如何降低氢气提纯的难度是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的第一个目的是提供一种氢气提纯系统，旨在降低氢气提纯的难度。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种氢气提纯方法。
[0007]为了实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种氢气提纯系统，包括：
[0009]吸收装置，所述吸收装置具有吸收内腔及分别与所述吸收内腔连通的待提纯气体入口以及含氢担载液出口，所述待提纯气体入口用于通入待提纯气体，所述吸收内腔用于盛放贫氢担载液，所述贫氢担载液能够吸收所述待提纯气体中的氢气并生成含氢担载液；
[0010]分解装置，所述分解装置具有分解内腔以及与所述分解内腔连通的含氢担载液入口以及提纯氢出口，所述含氢担载液入口与所述含氢担载液出口连通，所述分解内腔用于所述含氢担载液发生分解反应，所述提纯氢出口用于输出所述含氢担载液分解产生的氢气。
[0011]在一个具体的实施方案中，所述吸收内腔内填充有吸收催化剂；
[0012]和/或
[0013]所述分解内腔填充有分解催化剂。
[0014]在另一个具体的实施方案中，所述吸收催化剂为Pd
‑
Zn
‑
I r三元催化剂，其中，Pd的含量不少于1wt％，Pd、Zn及I r的有效催化组分的含量不少于3wt％，且Zn与I r的质量比不高于5:3；
[0015]所述分解催化剂为Pt
‑
MoS2二元催化剂，其中，Pt的含量不少于1wt％，Pt及MoS2有
效催化组分含量不少于5wt％。
[0016]在另一个具体的实施方案中，所述吸收内腔设置有承载所述第一催化剂的第一载体；
[0017]所述分解内腔设置有承载所述第二催化剂的第二载体。
[0018]在另一个具体的实施方案中，所述第一载体及所述第二载体均为生物质碳分子筛；
[0019]和/或
[0020]所述贫氢担载液包括氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑、甲苯、1
‑
甲基吲哚以及2
‑
甲基吲哚，其中，甲苯的体积比不高于5％，1
‑
甲基吲哚的含量不低于15％，氮杂吲哚甲酸甲酯的含量不低于20％；
[0021]或者
[0022]所述贫氢担载液包括氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑以及1
‑
甲基吲哚，其中，氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑以及1
‑
甲基吲哚的体积比为3:2:1。
[0023]在另一个具体的实施方案中，所述吸收装置还具有与所述吸收内腔连通的剩余气体出口，所述剩余气体出口用于排放待提纯气体经过所述贫氢担载液吸收氢气后的剩余气体；
[0024]所述分解装置还具有与所述分解内腔连通的贫氢担载液出口，所述贫氢担载液出口用于输出所述分解内腔内的含氢担载液分解产生的贫氢担载液。
[0025]在另一个具体的实施方案中，所述氢气提纯系统还包括减压器，所述减压器的入口与所述吸收装置的含氢担载液出口连通，出口与所述分解装置的含氢担载液入口连通；
[0026]和/或
[0027]所述氢气提纯系统还包括增压器，所述增压器的出口与所述待提纯气体入口连通，所述增压器的入口用于输入待提纯气体。
[0028]在另一个具体的实施方案中，所述氢气提纯系统还包括吹扫装置；
[0029]所述吹扫装置的一端与所述减压器的出口连通，另一端与所述分解装置的含氢担载液入口连通。
[0030]在另一个具体的实施方案中，所述氢气提纯系统还包括缓冲装置以及动力抽送装置；
[0031]所述缓冲装置的入口与所述分解装置的贫氢担载液出口连通，所述缓冲装置的出口与所述动力抽送装置的入口连通，所述动力抽送装置的出口与所述吸收装置的液体入口连通。
[0032]在另一个具体的实施方案中，所述氢气提纯系统还包括加热装置及换热装置；
[0033]所述换热装置设置在所述吸收装置及所述分解装置之间，用于所述吸收装置与所述分解装置的换热；
[0034]所述加热装置用于加热所述分解装置。
[0035]根据本专利技术的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本专利技术范围内，是本专利技术具体实施方式的一部分。
[0036]为了实现上述第二个目的，本专利技术提供了如下方案：
[0037]一种氢气提纯方法，包括：
[0038]提供如上述中任意一项所述的氢气提纯系统；
[0039]向所述吸收装置通入待提纯气体，所述吸收装置内盛放的贫氢担载液吸收所述待提纯气体中的氢气生成含氢担载液，并输送至所述分解装置内；
[0040]所述含氢担载液在所述分解装置内发生分解反应，生成的氢气从所述分解装置的提纯氢出口排出，以获取纯氢。
[0041]在一个具体的实施方案中，所述吸收装置内，所述待提纯气体与所述贫氢担载液反应生成所述含氢担载液后，剩余气体从所述吸收装置的剩余气体出口排出；
[0042]和/或
[0043]所述分解装置中，所述含氢担载液分解后产生的贫氢担载液输出至所述氢气提纯系统的缓冲装置进行缓冲，并通过所述氢气提纯系统的动力抽送装置抽送至所述吸收装置内；
[0044]和/或
[0045]输送所述待提纯气体至所述吸收装置之前还包括通过所述氢气提纯系统的增压器对所述待提纯气体加压；
[0046]和/或
[0047]所述吸收装置内生成的含氢担载液输送至所述分解装置具体包括：将所述含氢担载液输出至所述氢气提纯系统的减压器进行减压，并将减压后的所述含氢担载液输送至所述氢气提纯系统的吹扫装置内，并将所述吹扫装置内的所述含氢担载液吹扫至所述分解装置内。
[0048]本专利技术提供的氢气提纯系统，使用时，通过吸收装置的待提纯气体入口向吸收装置的吸收内腔输入待提纯气体，吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢气提纯系统，其特征在于，包括：吸收装置，所述吸收装置具有吸收内腔及分别与所述吸收内腔连通的待提纯气体入口以及含氢担载液出口，所述待提纯气体入口用于通入待提纯气体，所述吸收内腔用于盛放贫氢担载液，所述贫氢担载液能够吸收所述待提纯气体中的氢气并生成含氢担载液；分解装置，所述分解装置具有分解内腔以及与所述分解内腔连通的含氢担载液入口以及提纯氢出口，所述含氢担载液入口与所述含氢担载液出口连通，所述分解内腔用于所述含氢担载液发生分解反应，所述提纯氢出口用于输出所述含氢担载液分解产生的氢气。2.根据权利要求1所述的氢气提纯系统，其特征在于，所述吸收内腔内填充有吸收催化剂；和/或所述分解内腔填充有分解催化剂。3.根据权利要求2所述的氢气提纯系统，其特征在于，所述吸收催化剂为Pd
‑
Zn
‑
Ir三元催化剂，其中，Pd的含量不少于1wt％，Pd、Zn及Ir的有效催化组分的含量不少于3wt％，且Zn与Ir的质量比不高于5:3；所述分解催化剂为Pt
‑
MoS2二元催化剂，其中，Pt的含量不少于1wt％，Pt及MoS2有效催化组分含量不少于5wt％。4.根据权利要求2所述的氢气提纯系统，其特征在于，所述吸收内腔设置有承载所述第一催化剂的第一载体；所述分解内腔设置有承载所述第二催化剂的第二载体。5.根据权利要求4所述的氢气提纯系统，其特征在于，所述第一载体及所述第二载体均为生物质碳分子筛；和/或所述贫氢担载液包括氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑、甲苯、1
‑
甲基吲哚以及2
‑
甲基吲哚，其中，甲苯的体积比不高于5％，1
‑
甲基吲哚的含量不低于15％，氮杂吲哚甲酸甲酯的含量不低于20％；或者所述贫氢担载液包括氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑以及1
‑
甲基吲哚，其中，氮杂吲哚甲酸甲酯、氮杂乙基咔唑以及1
‑
甲基吲哚的体积比为3:2:1。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的氢气提纯系统，其特征在于，所述吸收装置还具有与所述吸收内腔连通的剩余气体出口，所述剩余气体出口用于排放待提纯气体经过所述贫氢担载液吸收氢气后的剩余气体；所述分解装置还具有与所述分解...

【专利技术属性】
技术研发人员：史翊翔，郝培璇，李爽，蔡宁生，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：