水电解制氢装置培训讲义(氢气纯化装置)

水电解制氢装置培训讲义

(纯化工艺部分)

•制氢工程部

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培训内容

概述

纯化流程

常见故障及排除方法

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概述

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1、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除。

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、装置中使用的催化剂为钯金属--2015-6-164

装置中使用的催化剂为钯金属半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，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1ppm 1ppm及以下。及以下。

2、脱氧器的结构

¾内筒：电加热元件

电缆接入口

a 口（气体入口）

¾保温层

进入经电加热元

2015-6-165原料氢气从原料氢气从a a 口进入，经电加热元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，

水以气态的形式随氢气从水以气态的形式随氢气从b b 口流出脱氧

器。

3、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时，会暂停电加热元2015-6-166

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，并且没有气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制系统停止加热，造成电加热元件自身过热，直至烧断。

干燥器的工作原理

1、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。它是利解吸出来（即吸附剂的再生）。从而达到循环工作的目的。2015-6-167

解来即附剂从到循作

2、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子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔从而达到消除水分2015-6-168

子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，从而达到消除水分的目的。

分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。

3、干燥器的结构

¾内筒：电加热元件

电缆接入口

a 口（气体出入口）

¾外筒：分子筛

干燥过程

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4、干燥过程需要被干燥的气体从b 口进入

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

的气体从a 口流出干燥器。干燥

过程电加热元件不工作。5、吸附剂的再生

当吸附剂吸附饱和时，需要进行再生处理，吸附水的解吸为吸热过程。

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生结束。

再生温度越高，再生气的含水量越小，再生越完全。

6、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元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次2015-6-1611

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，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2015-6-1612

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1、QCYZ 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

质。

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

积液器积存液体并排至水封

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积液器：积存液体，并排至水封。水封：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

安全。

2015-6-1615冷却器结构图气水分离器（过滤器）结构图

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2、QCNB 型氢气纯化装置

装置的工作状态干燥器A 的工作状态干燥器B 的工作状态干燥器C 的工作状态表4-1

Z1工作再生吸附加热阶段——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当干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，电加热元件自动停止加热；

吹冷阶段——干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥器切换至工作状态；¾吸附状态：干燥器不加热，处理气量同再生气量。

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序号故障现象原因排除方法

1产品氢气含氧量超标取样管道吹除不彻底或分析仪故障脱氧器工作温度低；彻底吹除取样管道或检修分析仪

提高脱氧器控制温度、联锁温度定

值；

常见故障及排除方法

催化剂性能下降。更换催化剂。

干燥剂性能降低更换新的干燥剂2015-6-1620

干燥剂性能降低。更换新的干燥剂。

3加热温度达不到要求测温元件或控制元件失灵。再生气量不合适电加热元件损坏；检查、维修或更换测温元件、控制

元

件。

调整再生气量

更换新的电加热元件；