吸附式氫氣乾燥方法及其裝置的製作方法
2023-04-28 18:36:31
專利名稱：吸附式氫氣乾燥方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及氫氣乾燥方法及其裝置，更詳細地是涉及用於制氫站、氫冷發電機組、冶煉廠制氧站的吸附式氫氣乾燥方法及其裝置。
以氫冷發電機為例，機內氫氣溼度過高，會引起繞組絕緣性能下降，導致發電機組端部繞組短路擊穿事故。為了確保氫冷發電機能連續正常安全運行，必須降低機內氫氣溼度。現有的氫氣乾燥有製冷式氫氣乾燥和吸附式氫氣乾燥兩種方法，製冷式氫氣乾燥方法是使氫氣通過製冷裝置得到冷凍，水蒸氣冷凝成水而被脫除，製冷式氫氣乾燥技術成熟，但乾燥深度不夠，達不到新近頒布的乾燥標準要求；吸附式氫氣乾燥方法是使含水氫氣通過吸附柱，水份被吸附劑吸附掉而得到乾燥的氫氣，吸附式裝置機械轉動部件少，運行可靠性高。
現有的吸附式氫氣乾燥裝置主要採用機外強制循環乾燥、閉路再生的全封閉型雙塔吸附式乾燥方法，
圖1是現有吸附式氫氣乾燥裝置的結構示意圖，如圖所示，該裝置由風機1、除油器2、二臺乾燥塔3和4、冷卻器5、水分離器6、閥門7、電氣控制櫃8等構成。以該裝置用於氫冷發電機的氫氣乾燥為例，其工作流程如下來自發電機的高溼度氫氣進入風機1增壓，送入除油器2，除油後的氫氣則從閥門7a(或7b)進入乾燥塔3(或乾燥塔4)進行吸附乾燥。乾燥後的氫氣分成二路，一路是大部分氫氣返回發電機組循環使用；另一路是餘下的少部分氫氣進入處於再生狀態的乾燥塔4(或乾燥塔3)內筒，經加熱管加熱後逆向流過乾燥塔4(或乾燥塔3)的吸附劑，吸附劑解吸出水汽而再生，再生後出乾燥塔的氫氣和水汽經閥門7d(或7c)進入冷卻器5，水汽冷凝成水後，引入水分離器6分離水，所得氫氣則回到風機入口循環使用。
可見，該裝置的氫氣循環構成兩個迴路，即，氫氣的吸附乾燥過程，構成主迴路；吸附劑的再生過程，構成副迴路。
其氫氣乾燥方法包括下列步驟主迴路(1)高溼氫氣除油；(2)乾燥塔內氫氣乾燥；(3)乾燥後大部分氫氣返回發電機組使用；副迴路(1)乾燥後少部分氫氣進入再生狀態的乾燥塔，加熱，塔內吸附劑解吸再生；(2)含水蒸汽的高溫氫氣出塔冷卻，分離水；(3)氫氣返回發電機組使用。
兩個乾燥塔的吸附與再生交替操作的切換，通過控制櫃控制。
這裡的副迴路中，讓少量氫氣進入乾燥塔將水份帶出，以加熱的方式使吸附劑解吸出水份，實現吸附劑再生。
現有的吸附式氫氣乾燥方法及其裝置存在如下缺點1、現有的吸附式氫氣乾燥方法中，其乾燥塔內吸附劑的再生是採用恆壓變溫方法實現，油份不易除去，吸附劑再生效果不甚理想。
2、能在一定程度上解決氫氣乾燥問題，可用於制氫站氫氣在線或非在線乾燥、冶煉廠制氧站氫氣乾燥等，但不能安全地用於氫冷發電機組發電機在線或非在線氫氣乾燥，因為國內的氫冷發電機組密封油含水量較高(在0.05％以上)，又由於發電機密封瓦及密封油系統存在缺陷，致使較多的水不斷地由密封油擴散到發電機內，現有裝置雖然採用了除油器，仍不能解決這個問題；3、現有裝置採用四個閥門，易出故障，安全可靠性低；4、現有裝置包括兩個氫氣循環迴路，結構複雜，連接點多，可洩漏點多。
本發明的目的在於針對現有技術存在的缺陷，對現有技術進行改進，提供一種除油效率高，乾燥塔內吸附劑再生效果好，結構簡單，安全可靠的吸附式氫氣乾燥方法。
本發明的目的還在於針對現有技術的缺陷，提供一種除油、除水效率高，乾燥塔內吸附劑再生效果好，結構簡單，安全可靠的吸附式氫氣乾燥裝置。
本發明的吸附式氫氣乾燥方法包括下列步驟氫氣的吸附乾燥(1)高溼氫氣除油；(2)乾燥塔內氫氣乾燥；(3)乾燥的氫氣返回發電機組使用。
吸附劑的再生(1)再生狀態的乾燥塔內有殘餘氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份而再生；(2)水汽、油和塔內殘餘的氫氣排至安全管路。
因此，本發明是對現有技術作出了改進，主要是(1)不必刻意將少部分乾燥後的氫氣送到再生狀態的乾燥塔進行吸附劑再生，而是利用再生狀態乾燥塔內殘餘氫氣進行吸附劑再生；(2)吸附劑再生採用變溫變壓方法，不僅解吸出水份，還可解吸出油份；(3)吸附劑再生處理後出塔的水份、油份、殘餘氫氣直接排至安全管路，不必經分離階段返回使用。
本發明的吸附式氫氣乾燥裝置主要由風機、除油器、二臺乾燥塔、真空泵、三通閥、四通閥、電器控制櫃構成。電器控制櫃分別與除油器、乾燥塔、真空泵、三通閥、四通閥連接，風機的入口端接氫氣入口、出口端接除油器，除油器出口管路、二條乾燥塔管路、真空泵管路分別與四通閥連接，另二條乾燥塔條管路、氫氣返回管路分別與三通閥連接，真空泵出口接安全管路。
為了提高操作的安全可靠性，可在二條乾燥塔管路上接手動操作管路，通向安全管路，以便出現自動控制操作故障或其他故障時，及時通過手動操作解決故障。該手動操作管路由閥門和管路構成。
為了控制各段管路，可根據需要安裝電磁閥、球閥、針閥等閥門，例如在真空泵管路上裝電磁閥。
乾燥塔的加熱裝置可以採用現有的電加熱器。
上述的三通閥、四通閥也可改用其他能實現同樣功能的閥門。
本發明的吸附式氫氣乾燥裝置工作流程如下氫氣的吸附乾燥氫氣經風泵進入除油器除去夾帶的油分，經除油器出口管路從四通閥進入吸附狀態的乾燥塔，塔內吸附劑吸附分離出氫氣中的水份和油份後，氫氣經三通閥返回使用；吸附劑的再生再生狀態的乾燥塔內有殘留氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，真空泵工作使塔內壓力從工作壓力(一般為6--3.5kg/cm2)下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份而再生，水汽、油份和氫氣經真空泵管路排向安全管路。
電器控制櫃控制二臺乾燥塔的吸附和再生交替切換、各段管路和閥門的開閉、乾燥塔的溫度和壓力變化。
本發明的吸附式氫氣乾燥方法及其裝置可用於制氫站、氫冷發電機組、冶煉廠制氧站的及用於制氫站、氫冷發電機組、冶煉廠制氧站的在線或非在線氫氣乾燥。
本發明與現有技術相比具有如下優點1、本發明採用變溫變壓再生乾燥塔吸附劑的方法取代恆壓變溫再生乾燥塔吸附劑方法，不但能解吸吸附劑中的水份，還能解吸油份和氧、氮、二氧化碳等雜質，提高幹燥塔吸附劑的再生效果和氫氣的乾燥深度；2、不必刻意將少部分乾燥後的氫氣送到再生狀態的乾燥塔進行吸附劑再生，而是利用再生狀態乾燥塔內殘餘氫氣進行吸附劑再生；3、本發明將乾燥塔內吸附劑再生處理後排出的水汽、油份等雜質和氫氣一起排向安全管路，從而節省冷凝器、汽水分離器等設備，簡化了裝置；
4、本發明還安裝手動操作安全管路，便於及時排除意外故障，提高操作安全可靠性；5、本發明裝置結構簡單、密封面少、體積小，因而能效比高、故障率低、安全穩定性好、裝置成本和操作費用低。
圖2是本發明的吸附式氫氣乾燥裝置結構示意圖。
下面通過實施例和附圖對本發明作進一步敘述。
如圖2所示，本發明的吸附式氫氣乾燥裝置主要由風機1、除油器2、二臺乾燥塔3和4、真空泵9、三通閥10、四通閥11、電器控制櫃8構成。電器控制櫃8分別與除油器2、乾燥塔3和4、真空泵9、三通閥10、四通閥11連接，風機1的入口端接氫氣入口、出口端接除油器2，除油器出口管路A、二條乾燥塔管路B和C、真空泵管路D分別與四通閥11連接，另二條乾燥塔管路E和F、氫氣返回管路G分別與三通閥10連接，真空泵9出口接安全管路H。
在乾燥塔管路B、C上分別接手動操作管路I，通向安全管路H，以便出現自動控制操作故障或其他故障時，及時通過手動操作解決故障。該手動操作管路由閥門7和管路構成；工作時，按下列步驟通過電氣控制櫃進行控制(以乾燥塔3進行吸附乾燥、乾燥塔4進行吸附劑再生的工作狀態為例)氫氣的吸附乾燥氫氣經風泵1進入除油器2除去夾帶的油分，經除油器出口管路A、四通閥11、乾燥塔管路B進入乾燥塔3，塔內吸附劑吸附分離出氫氣中的水份和油份後，氫氣經乾燥塔管路E、三通閥10、氫氣返回管路G返回使用。
吸附劑的再生乾燥塔4內有殘留氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100℃，啟動真空泵使塔內壓力從工作壓力3.5kg/cm2下降到1kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份等雜質而再生，水汽、油份等雜質和氫氣經乾燥塔管路C、四通閥、真空泵管路D排向安全管路H。
電器控制櫃控制二臺乾燥塔的吸附和再生交替切換、各段管路和閥門的開閉、乾燥塔的溫度和壓力變化。
出現故障時，手動打開閥門7，使氣體從手動操作管路I排向安全管路H。
權利要求
1.一種吸附式氫氣乾燥方法，其特徵在於包括下列步驟氫氣的吸附乾燥(1)高溼氫氣除油；(2)乾燥塔內氫氣乾燥；(3)乾燥的氫氣返回發電機組使用；吸附劑的再生(1)再生狀態的乾燥塔內有殘餘氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽、油份等雜質而再生；(2)水汽、油份等雜質和塔內殘留的氫氣排至安全管路。
2.一種吸附式氫氣乾燥裝置，其特徵在於主要由風機、除油器、二臺乾燥塔、真空泵、三通閥、四通閥、電器控制櫃構成；電器控制櫃分別與除油器、乾燥塔、真空泵、三通閥、四通閥連接，風機的入口端接氫氣入口、出口端接除油器，除油器出口管路、二條乾燥塔管路、真空泵管路分別與四通閥連接，另二條乾燥塔條管路、氫氣返回管路分別與三通閥連接，真空泵出口接安全管路。
3.按照權利要求2所述的吸附式氫氣乾燥裝置，其特徵在於在二條乾燥塔管路上接手動操作管路，通向安全管路，該手動操作管路由閥門和管路構成。
全文摘要
一種吸附式氫氣乾燥方法,其吸附劑的再生是通過加熱使溫度從常溫上升至100—250℃,抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1—0kg/cm
文檔編號C01B3/50GK1275423SQ99116210
公開日2000年12月6日 申請日期1999年5月28日 優先權日1999年5月28日
發明者朱冬生, 關建鬱 申請人:華南理工大學