水电解制氢装置培训讲解氢气纯化装置pdf
水电解制氢装置培训讲义(纯化工艺部分)2015-6-16制氢工程部概述培训内容干燥的工作原理脱氧的工作原理纯化流程2015-6-16纯化流程常见故障及排除方法概述2015-6-1611、催化脱氧、催化脱氧氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯脱氧的工作原理脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、铂、银、镍--铬、铜等）负载在多孔性物质上（硅藻土、活铬、铜等）负载在多孔性物质上（硅藻土、活性氧化铝、分子筛、半导体粉末等）制成的。性氧化铝、分子筛、半导体粉末等）制成的。脱氧催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，脱氧催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，以达到脱氧的目的。以达到脱氧的目的。2H2H22+O+O2装置中使用的催化剂为钯金属装置中使用的催化剂为钯金属--半导体体系，具有脱半导体体系，具有脱2015-6-16装置中使用的催化剂为钯金属装置中使用的催化剂为钯金属半导体体系，具有脱半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，常温下即可催化反应发生，而且无需预处理（活化）和再常温下即可催化反应发生，而且无需预处理（活化）和再生。脱氧深度可达生。脱氧深度可达1ppm1ppm及以下。及以下。22、脱氧器的结构、脱氧器的结构筒筒：电加热元件：电加热元件电缆接入口电缆接入口aa口（气体入口）口（气体入口）筒筒：脱氧催化剂：脱氧催化剂bb口（气体出口）口（气体出口）装料口装料口卸料口卸料口22个铂电阻（测温元件）个铂电阻（测温元件）保温层保温层原料氢气从原料氢气从进入经电加热元进入经电加热元2015-6-16原料氢气从原料氢气从aa口进入，经电加热元口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，在催化剂的作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从水以气态的形式随氢气从bb口流出脱氧口流出脱氧33、温度控制、温度控制在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别用在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。来检测催化剂床层上部和下部的温度。下部铂电阻检测温度达到设定温度下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会时，会暂停暂停电加热元电加热元下部铂电阻检测温度达到设定温度下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会时，会暂停暂停电加热元电加热元件，待温度不高于设定温度后，会再次启动电加热元件。件，待温度不高于设定温度后，会再次启动电加热元件。上部铂电阻检测温度达到设定温度时，会上部铂电阻检测温度达到设定温度时，会停止停止电加热元电加热元件，再次启动电加热元件则需要操作人员的手动操作。件，再次启动电加热元件则需要操作人员的手动操作。注意：注意：电加热元件禁止干烧！电加热元件禁止干烧！如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产2015-6-16如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产生的热量就无法散发出去，并没气流的传导，测温元件生的热量就无法散发出去，并没气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制管理系统停止加热，也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制管理系统停止加热，造成电加热元件自身过热，直至烧断造成电加热元件自身过热，直至烧断。干燥器的工作原理11、变温吸附干燥、变温吸附干燥变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利用吸水性能优良的吸附剂（活性氧化铝、硅胶、用吸水性能优良的吸附剂（活性氧化铝、硅胶、分子筛分子筛））在常温（或低温）下吸附气体中的水分，当吸附剂吸附的在常温（或低温）下吸附气体中的水分，当吸附剂吸附的水分接近饱和时，采用升高温度的方法使水分从吸附剂中水分接近饱和时，采用升高温度的方法使水分从吸附剂中解吸出来（即吸附剂的再生）。进而达到循环工作的目的。解吸出来（即吸附剂的再生）。进而达到循环工作的目的。2015-6-1622、分子筛的吸附原理、分子筛的吸附原理分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，其孔分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，其孔般般径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或原子存在径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或原子存在着剩余的表面引力场，其对极性分子及可极化的分子具有着剩余的表面引力场，其对极性分子及可极化的分子具有高选择的吸附性能。因此当含水氢气通过微孔时，属于极高选择的吸附性能。因此当含水氢气通过微孔时，属于极性分子的水就被强烈的吸附在微孔的表面，属于非极性分性分子的水就被强烈的吸附在微孔的表面，属于非极性分子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔进而达到消除水分子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔进而达到消除水分2015-6-16子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，进而达到消除水分子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，进而达到消除水分的目的。的目的。分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。33、干燥器的结构、干燥器的结构筒：电加热元件：电加热元件电缆接入口电缆接入口aa口（口（气体出入口气体出入口））筒：分子筛：分子筛bb口（口（气体出入口气体出入口））装料口装料口卸料口卸料口22个铂电阻（测温元件）个铂电阻（测温元件）保温层保温层44干燥过程干燥过程2015-6-1644、干燥过程、干燥过程需要燥的气体从需要燥的气体从bb口进入口进入干燥器，流经吸附剂床层，气体干燥器，流经吸附剂床层，气体中的水分被吸附剂吸附，干燥后中的水分被吸附剂吸附，干燥后的气体从的气体从aa口流出干燥器。干燥口流出干燥器。干燥过程电加热元件不工作。过程电加热元件不工作。55、吸附剂的再生、吸附剂的再生当吸附剂吸附饱和时，有必要进行再生处理，吸附水当吸附剂吸附饱和时，有必要进行再生处理，吸附水的解吸为吸热过程。的解吸为吸热过程。再生气流从再生气流从aa口进入干燥器，经电加热元件加温后流口进入干燥器，经电加热元件加温后流经吸附剂床层，吸附剂被加热后逐渐升温。在吸附剂中经吸附剂床层，吸附剂被加热后逐渐升温。在吸附剂中的吸附水未大量脱附时，床层温度上升较快，当大量吸的吸附水未大量脱附时，床层温度上升较快，当大量吸附水被脱附时，床层温度将稳定在一定值，并保持一段 附水被脱附时，床层温度将稳定在一定值，并保持一段 时间。在吸附水基本被脱附后，床温急剧上升，加热再 时间。在吸附水基本被脱附后，床温急剧上升，加热再 生结束。 生结束。 2015-6-16 10 生结束。 生结束。 再生温度越高，再生气的含水量越小，再生越完全。 再生温度越高，再生气的含水量越小，再生越完全。 66、再生时的温度控制、再生时的温度控制 吸附剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别 吸附剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别 检测吸附剂床层的上部和下部温度 因为水分的解吸为吸 检测吸附剂床层的上部和下部温度 因为水分的解吸为吸 检测吸附剂床层的上部和下部温度。因为水分的解吸为吸 检测吸附剂床层的上部和下部温度。因为水分的解吸为吸 热过程，所以吸附剂床层的下部温度大于上部温度。 热过程，所以吸附剂床层的下部温度大于上部温度。 当吸附剂再生时，下部铂电阻（温控铂电阻）用来控 当吸附剂再生时，下部铂电阻（温控铂电阻）用来控 制再生气流的温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热 制再生气流的温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热 元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次 元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次 2015-6-16 11 启动电加热元件。 启动电加热元件。 上部铂电阻（联锁铂电阻）的检测值达到设定值后， 上部铂电阻（联锁铂电阻）的检测值达到设定值后， 则停止加热，吸附剂的再生结束。 则停止加热，吸附剂的再生结束。 氢气纯化装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三 氢气纯化装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三 塔流程 两塔流程采用原料氢气作为再生气 塔流程是 塔流程 两塔流程采用原料氢气作为再生气 塔流程是 纯化流程 塔流程。两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是 塔流程。两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是 目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用 目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用 产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可达 产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可达 到到--70 70。。 2015-6-16 12 2015-6-1613 11、、QCYZ QCYZ型氢气纯化装置 型氢气纯化装置 脱氧器：内装脱氧催化剂，用来除去氢气中的氧气杂 脱氧器：内装脱氧催化剂，用来除去氢气中的氧气杂 干燥器：内装分子筛，用来除去氢气中的水份。干燥器：内装分子筛，用来除去氢气中的水份。 冷却器：管壳式换热器，将高温氢气冷却至常温或低 冷却器：管壳式换热器，将高温氢气冷却至常温或低 气水分离器：内装滤芯，除去气体中的游离水。气水分离器：内装滤芯，除去气体中的游离水。 过滤器：内装滤芯，用来过滤气体中微小的机械杂质 过滤器：内装滤芯，用来过滤气体中微小的机械杂质 及尘粒。 及尘粒。 积液器 积存液体 并排至水封 积液器 积存液体 并排至水封 2015-6-16 14 积液器：积存液体，并排至水封。 积液器：积存液体，并排至水封。 水封： 水封： 安全排液、排气。 安全排液、排气。 阻火器：设置在氢气放空管上，防止回火，保证生产 阻火器：设置在氢气放空管上，防止回火，保证生产 安全。 安全。 2015-6-1615 冷却器结构图 冷却器结构图 气水分离器（过滤器）结构图 气水分离器（过滤器）结构图 2015-6-16 16 22、、QCNB QCNB型氢气纯化装置 型氢气纯化装置 装置的装置的 工作状态 工作状态 干燥器 干燥器A 工作状态工作状态 干燥器 干燥器BB的的 工作状态 工作状态 干燥器 干燥器CC的的 工作状态 工作状态 Z1 Z1 工作 工作 再生 再生 吸附 吸附 表表44--11 Z1 Z1 工作 工作 再生 再生 吸附 吸附 Z2 Z2 吸附 吸附 工作 工作 再生 再生 Z3 Z3 再生 再生 吸附 吸附 工作 工作 工作状态：干燥器不加热，处理气量为全气量；工作状态：干燥器不加热，处理气量为全气量； 再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部 分气量；再生状态包括加热阶段和吹冷阶段： 分气量；再生状态包括加热阶段和吹冷阶段： 加热阶段 加热阶段—— ——干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器 干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器 内的温度逐渐上升 吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸 内的温度逐渐上升吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸 2015-6-1617 内的温度逐渐上升，吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干 内的温度逐渐上升，吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干 燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，电加热元件自动 燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，电加热元件自动
