一种复合吸附床及变压吸附制氢系统技术方案

本发明专利技术公开一种复合吸附床及变压吸附制氢系统，涉及变压吸附制氢技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种复合吸附床及变压吸附制氢系统


[0001]本专利技术涉及变压吸附制氢
，特别涉及一种复合吸附床及变压吸附制氢系统
。

技术介绍

[0002]氢能是一种洁净的二次能源载体，通过氢能与燃料电池的结合，是未来新能源汽车的发展方向之一
。
目前氢能的制取主要依赖于化石原料的催化重整分离，如煤
、
天然气
、
重质油等，利用变压吸附技术从工业废气
(H2、Ar、CH4、CO、N2、CO2等
)
中提纯氢气是常用途径之一
。
氢燃料电池汽车对氢气的纯度有一定的要求，即氢气的纯度要大于 0.9999
，由于变压吸附过程中温度的升高，降低吸附剂的吸附能力，因此如何抑制变压吸附中的吸附热是提高氢气纯度的方向之一
。
[0003]目前变压吸附使用的吸附床，在吸附过程会产生大量的吸附热，不利于杂质气体的吸附
。
同时，在吸附床解吸再生的过程中，用大量氢气冲洗会降低氢气的产率，而使用压缩机或真空泵会增加变压吸附制氢成本
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种复合吸附床及变压吸附制氢系统，旨在解决现有变压吸附使用的吸附床吸附效率低，解吸成本高的技术问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的一种复合吸附床，用于变压吸附制氢系统中，所述复合吸附床包括：
[0006]壳体，所述壳体的上端设有顺放气口，所述壳体的下端设有原料气口和逆排气口；
[0007]吸附剂模块，设于所述壳体的内腔；以及，
[0008]多个相变储能块，分散设置于所述吸附剂模块中，并与所述吸附剂模块中的吸附剂混合
。
[0009]可选地，各所述相变储能块包括酚醛树脂和多个相变材料颗粒，所述酚醛树脂包裹在多个所述相变材料颗粒外，多个所述相变材料颗粒在所述酚醛树脂内呈分散设置；
[0010]其中，所述酚醛树脂呈固态设置
。
[0011]可选地，所述酚醛树脂呈柱状颗粒设置；或者，
[0012]所述酚醛树脂呈片状设置
。
[0013]可选地，各所述相变材料颗粒为微胶囊，所述微胶囊包括胶囊外壳和相变材料，所述相变材料设于所述胶囊外壳内
。
[0014]可选地，所述相变材料包括石蜡
、
脂肪酸
、
无机水合盐其中的一种
。
[0015]可选地，所述吸附剂模块设有至少两个，两个所述吸附剂模块沿上下方向分层设置；
[0016]各所述吸附剂模块包括不同种类的吸附剂
。
[0017]可选地，所述吸附剂包括沸石
、
活性炭
、
硅胶
、
氧化铝其中的一种
。
[0018]可选地，所述壳体内设有分隔网，所述分隔网设于多个所述吸附剂模块之间，用以将相邻的所述吸附剂模块间隔设置
。
[0019]本专利技术还提出一种变压吸附制氢系统，所述变压吸附制氢系统包括：
[0020]如上所述的复合吸附床，该复合吸附床包括：
[0021]壳体，所述壳体的上端设有顺放气口，所述壳体的下端设有原料气口和逆排气口；
[0022]吸附剂模块，设于所述壳体的内腔；以及，
[0023]多个相变储能块，分散设置于所述吸附剂模块中，并与所述吸附剂模块中的吸附剂混合；
[0024]所述复合吸附床的所述原料气口连接有进气管，所述进气管上设有第一通断阀；
[0025]储氢罐，与所述复合吸附床的所述顺放气口通过顺放气管连接，所述顺放气管上设有第二通断阀；以及，
[0026]缓冲罐，与所述复合吸附床的所述逆排气口通过逆排气管连接，所述逆排气管上设有第三通断阀
。
[0027]可选地，所述复合吸附床设有多个，相邻的两个所述复合吸附床形成一个吸附床组，各所述复合吸附床的上端均设有冲洗气口；
[0028]其中，各所述吸附床组的两个所述复合吸附床的冲洗气口之间通过冲洗气管连通，各所述冲洗气管上设有第四通断阀
。
[0029]本专利技术技术方案中，所述复合吸附床包括壳体
、
吸附剂模块和多个相变储能块，所述壳体的上端设有顺放气口，所述壳体的下端设有原料气口和逆排气口；吸附剂模块，设于所述壳体的内腔；多个相变储能块，分散设置于所述吸附剂模块中，并与所述吸附剂模块中的吸附剂混合
。
原料气通过所述原料气口进入所述壳体内，所述吸附剂模块对原料气中氢气之外的杂质气体进行吸附，通过所述顺放气口将吸附过滤后的高纯度氢气输送至储氢罐，通过所述逆排气口放气降压，使所述吸附剂模块上的杂质气体解附，所述吸附剂模块再生
。
在吸附过程中，所述吸附剂模块吸附杂质气体会产生热量，热量会导致吸附剂对杂质气体的吸附量降低，容易从所述吸附剂模块上脱落，通过在所述吸附剂模块内设置所述相变储能块，当所述相变储能块感受到温度升高时，所述相变储能块发生相变吸收热量，以避免所述复合吸附床内的温度升高，起到提高氢气纯度的作用；在解附过程中，所述复合吸附床内的压力降低，所述吸附剂模块吸附力下降，杂质气体从所述吸附剂模块上解吸下来，会导致温度降低，温度降低会影响杂质气体的解附效率，通过设置所述相变储能块，当所述相变储能块感应到温度下降时，所述相变储能块发生相变，将吸附阶段储存的热量释放，避免所述复合吸附床内的温度降低，提高杂质气体的解附效率，也即提高所述吸附剂模块的再生效率，减少冲洗时间节省氢气，提高氢气产率
。
本专利技术技术方案利用所述相变储能块的潜热提高所述吸附剂模块的吸附能力以及解附再生能力，提高氢气纯度和产率，且无需额外增加设备，成本低易于推广
。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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
根据这些附图示出的结构获得其他的附图
。
[0031]图1为本专利技术提供的变压吸附制氢系统的一实施例的结构示意图；
[0032]图2为图1中的复合吸附床的一实施例的结构示意图；
[0033]图3为图2中相变储能块的一实施例的内部结构示意图
。
[0034]附图标号说明：
[0035]标号名称标号名称
1000
变压吸附制氢系统3相变储能块
100
复合吸附床
31
酚醛树脂1壳体
32
相变材料颗粒
11
原料气口
321
胶囊外壳
111
进气管
322
相变材料
112
第一通断阀4分隔网
12...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合吸附床，用于变压吸附制氢系统中，其特征在于，所述复合吸附床包括：壳体，所述壳体的上端设有顺放气口，所述壳体的下端设有原料气口和逆排气口；吸附剂模块，设于所述壳体的内腔；以及，多个相变储能块，分散设置于所述吸附剂模块中，并与所述吸附剂模块中的吸附剂混合
。2.
如权利要求1所述的复合吸附床，其特征在于，各所述相变储能块包括酚醛树脂和多个相变材料颗粒，所述酚醛树脂包裹在多个所述相变材料颗粒外，多个所述相变材料颗粒在所述酚醛树脂内呈分散设置；其中，所述酚醛树脂呈固态设置
。3.
如权利要求2所述的复合吸附床，其特征在于，所述酚醛树脂呈柱状颗粒设置；或者，所述酚醛树脂呈片状设置
。4.
如权利要求2所述的复合吸附床，其特征在于，各所述相变材料颗粒为微胶囊，所述微胶囊包括胶囊外壳和相变材料，所述相变材料设于所述胶囊外壳内
。5.
如权利要求4所述的复合吸附床，其特征在于，所述相变材料包括石蜡
、
脂肪酸
、
无机水合盐其中的一种
。6.
如权利要求1所述的复合吸附床，其特征在于，所述吸附剂模块设有至少两个，两个所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成龙，张红英，李琳，李拾成，杜方鑫，徐平书，谢成嗣，刘劲松，
申请(专利权)人：武汉城市职业学院，
类型：发明
国别省市：