《氢气纯化装置讲义》PPT课件
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氢气纯化装置培训讲义
七一八研究所制备
精选ppt
1
氢气纯化方法
● 催化脱氧—变温吸附
目前电解水制氢普遍采取的氢气纯化方法
● 变压吸附
改变系统压力提纯氢气（ 增压吸附、降压解吸）
针对杂质种类较多的氢气，可一次性提纯氢气至 99.9999％，需消耗部分氢气。
精选ppt
2
氢气纯化方法
▪ 低温吸附法 通过液氮冷却氢气，在极低的温度下吸附氢 气中的杂质。氢气纯度可达到99.9999%以上。
▪ 钯膜扩散法 利用氢气可透过钯膜的特性，可得到纯氢
精选ppt
3
催化脱氧
▪ 氧气来源：1.隔膜渗透
2.碱液中夹带的氧气
▪ 反应式：2H2＋O2→2H2O＋Q ▪ 催化剂：钯触媒
在伴热温度120℃时，可脱除氢气中氧气至0.5PPM
在伴热温度180 ℃时，采用定制的钯触媒，可脱除 氢气中氧气至0.06PPM（1PPMw）
精选ppt
4
催化脱氧
▪ 催化反应过程： 1. 反应物从流动的气相中扩散至催化剂表面 2. 反应物从外表面扩散到催化剂内表面 3. 反应物吸附在催化剂表面上 4. 在催化剂表面进行氢氧化合反应 5. 水分子从催化剂表面脱附 6. 水分子从内表面扩散到外表面 7. 水分子从外表面扩散到流动的气体中
精选ppt
5
变温吸附
▪ 吸附氢气中含有的液态水和气态水
▪ 属于物理吸附过程
▪ 常温吸附，升温解吸
▪ 解吸温度 高于170℃
精选ppt
6
减少吸附剂装量的途径
▪ 提高氢气纯化装置工作压力 ▪ 降低氢气温度 ▪ 缩短干燥器工作周期
精选ppt
7
干燥剂再生原理
▪ 热辐射
▪ 热传递（主要的热量来源）
精选ppt
8
纯化流程
▪ 两塔纯化流程
▪ 三塔纯化流程
精选ppt
9
两塔纯化流程
精选ppt
10
1510 A
H φ89X 4
原 料 氢气
b
Q1101 H1101 N φ14X2
Q1103
a
H φ 32X3
200
1510 B
W φ14X2
QZ1101
W φ14X2
H φ32X3
QZ110 2
H φ32X3 [AP=10]
Q1106
H φ32X3
H φ 3 2X 3
J1103 H φ32X3
产 品 氢气 氮气
PI 11 02 H φ 32X3
114 0A
S
TT
TE
1 10 2 11 0 2
TI 1 10 2
T SH 1 10 2
72
T IC
TE
1 1 01 11 0 1
TS H 11 0 1
[ AL =3 0 ]
EH 110 1
1 110
CHWR φ 38X3
[ A L= 3 0]
113 0A
H φ 32X3
1140 B
CHWS φ38X 3
H φ 32X3
1 23
QS110 1
H φ 32X3
H φ 32X3
32 QS1102 1
H φ 32X3
1150 H φ 32X3
75
S P： 1.45MPa
PSHH 1101
SP： 1.4MPa
PAH 1101
PT PIC
PY I P
1101 1101 1101
SP： 1.35MPa
H φ2 5X3
c Q 1 1 0 2
H φ32X3 Q1104
H φ3 2X3
PV11 01
3
1 2 QS 1104
J11 02
Q1105
Y1101 H φ8X1.5 J110 1
H φ32X3
E H1 10 2
112 0A
[A L =3 0 ]
S
TE
TT
1 10 4 1 10 4
TI
1 10 4 T SH
1 10 4
72
TE
TIC
11 0 3 1 1 03
TS H 1 1 03
S
TT
TE
1 1 06 1 10 6
TI
1 1 06 TS H
11 0 6
72
TIC
TE
1 10 5 1 1 05
T SH 1 1 05
[A L =3 0 ]
EH 11 03
1 120 B
H φ32X3
M OI S TU RE AN A LY Z ER
QS H H
1 1 01
QA H
1 1 01
QI
QT
1 1 01
1 1 01
73
F
F
H φ8X1.5 Y110 2
O 2 A NA LY Z ER Q S HH 1 1 02 Q AH
11 0 2
QI T
QI
1 10 2
1 1 02
73
d
H φ32X3
H φ14X 2
H φ14X 2
F
H110 2 L1 101
H φ 25X3 Q S1103
CHWR φ 38X3
11 30B
H φ32 X3
CHWS φ38X3
H φ 32X3
CHWS φ 76X4
W φ 14X2
W φ14X2 QZ1103 CHWS φ38X3 J 1104
CHWR φ 76X4
CHWR φ 38X3
CHWR φ 76X4
ef V E NT VE NT CHWR φ 76X4
g
冷 却 水回
D1501
113 0C
H φ 32X3
PI
11 60A
1 10 3
CHWS φ 76X4
CHWS φ76X4
h
冷 却水 进
D1502
W φ14X2
H φ38X3
152 0
j W φ14 X2
116 0B
QZ1104
Q1501
保温 （保 冷 ）标 示 材料 用途 厚度
[ AC = 10 0 ]
材料 A = 硅 酸铝 纤维 毡 - 5 T O +7 50 C = 玻 璃棉 - 18 TO + 20
用途 C = 防 止表 面结 露 L = 防 止热 量散 失 G = 防 止获 得热 量 P = 个 人保 护
阀 门标 示
J
H
截 止阀
Q
Q
球阀
止 回阀 带锁 球阀
气动 薄膜 调节 阀
PV
QZ
QS
气动 直通 球阀
PZV
L
安全 阀
自 立式 前级 稳压 阀 气 动三 通球 阀 节 流阀
双 点画 线框 内为 纯化 装置 框架 内部 分
CHW φ 18X2.5
图例
管 件标 示
过 滤器
盲通 两用 连接
管帽 可 拆卸 连接 排 污点
变 径接 头 阻 火器
F
流 量现 场指 示
F
流 量信 号远 传
F FK
阀位 反馈 器
法兰 连接
电加 热器 EH
MS 手动 取样 口
仪表 信号 标示
现 场指 示
远 传信 号
D CS /P LC
软联 锁停 车
硬 联锁 停车
介质 标示 CH WS 低温 冷却 水给 水 CH WR 低 温冷 却水 回水 H 氢气 I A 仪表 气 W 污水 N 氮气
自 控字 母标 示
首位
次位
A 分析 E F 流量
H I 电流 L 液位 P 压力 Q 质量 R T 温度 V 电压
报警 元件
高限 指示 低限
记录 变送 器
Y
电 气转 换器
精选ppt
说明 纯化装置辅助系统要求：冷却水 ≤7°C 1 5m3 /h 仪表气 1m3 /h 总功率：27 KW 脱氧器电加热器功率：12 KW 三相 干燥器电加热器功率 1 5KW 三相
七一八研究所制备
精选ppt
1
氢气纯化方法
● 催化脱氧—变温吸附
目前电解水制氢普遍采取的氢气纯化方法
● 变压吸附
改变系统压力提纯氢气（ 增压吸附、降压解吸）
针对杂质种类较多的氢气，可一次性提纯氢气至 99.9999％，需消耗部分氢气。
精选ppt
2
氢气纯化方法
▪ 低温吸附法 通过液氮冷却氢气，在极低的温度下吸附氢 气中的杂质。氢气纯度可达到99.9999%以上。
▪ 钯膜扩散法 利用氢气可透过钯膜的特性，可得到纯氢
精选ppt
3
催化脱氧
▪ 氧气来源：1.隔膜渗透
2.碱液中夹带的氧气
▪ 反应式：2H2＋O2→2H2O＋Q ▪ 催化剂：钯触媒
在伴热温度120℃时，可脱除氢气中氧气至0.5PPM
在伴热温度180 ℃时，采用定制的钯触媒，可脱除 氢气中氧气至0.06PPM（1PPMw）
精选ppt
4
催化脱氧
▪ 催化反应过程： 1. 反应物从流动的气相中扩散至催化剂表面 2. 反应物从外表面扩散到催化剂内表面 3. 反应物吸附在催化剂表面上 4. 在催化剂表面进行氢氧化合反应 5. 水分子从催化剂表面脱附 6. 水分子从内表面扩散到外表面 7. 水分子从外表面扩散到流动的气体中
精选ppt
5
变温吸附
▪ 吸附氢气中含有的液态水和气态水
▪ 属于物理吸附过程
▪ 常温吸附，升温解吸
▪ 解吸温度 高于170℃
精选ppt
6
减少吸附剂装量的途径
▪ 提高氢气纯化装置工作压力 ▪ 降低氢气温度 ▪ 缩短干燥器工作周期
精选ppt
7
干燥剂再生原理
▪ 热辐射
▪ 热传递（主要的热量来源）
精选ppt
8
纯化流程
▪ 两塔纯化流程
▪ 三塔纯化流程
精选ppt
9
两塔纯化流程
精选ppt
10
1510 A
H φ89X 4
原 料 氢气
b
Q1101 H1101 N φ14X2
Q1103
a
H φ 32X3
200
1510 B
W φ14X2
QZ1101
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QZ110 2
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J1103 H φ32X3
产 品 氢气 氮气
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TT
TE
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TI 1 10 2
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72
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113 0A
H φ 32X3
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H φ 32X3
1 23
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H φ 32X3
H φ 32X3
32 QS1102 1
H φ 32X3
1150 H φ 32X3
75
S P： 1.45MPa
PSHH 1101
SP： 1.4MPa
PAH 1101
PT PIC
PY I P
1101 1101 1101
SP： 1.35MPa
H φ2 5X3
c Q 1 1 0 2
H φ32X3 Q1104
H φ3 2X3
PV11 01
3
1 2 QS 1104
J11 02
Q1105
Y1101 H φ8X1.5 J110 1
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[A L =3 0 ]
S
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TT
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1 120 B
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M OI S TU RE AN A LY Z ER
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QA H
1 1 01
QI
QT
1 1 01
1 1 01
73
F
F
H φ8X1.5 Y110 2
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11 0 2
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QI
1 10 2
1 1 02
73
d
H φ32X3
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H φ14X 2
F
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11 30B
H φ32 X3
CHWS φ38X3
H φ 32X3
CHWS φ 76X4
W φ 14X2
W φ14X2 QZ1103 CHWS φ38X3 J 1104
CHWR φ 76X4
CHWR φ 38X3
CHWR φ 76X4
ef V E NT VE NT CHWR φ 76X4
g
冷 却 水回
D1501
113 0C
H φ 32X3
PI
11 60A
1 10 3
CHWS φ 76X4
CHWS φ76X4
h
冷 却水 进
D1502
W φ14X2
H φ38X3
152 0
j W φ14 X2
116 0B
QZ1104
Q1501
保温 （保 冷 ）标 示 材料 用途 厚度
[ AC = 10 0 ]
材料 A = 硅 酸铝 纤维 毡 - 5 T O +7 50 C = 玻 璃棉 - 18 TO + 20
用途 C = 防 止表 面结 露 L = 防 止热 量散 失 G = 防 止获 得热 量 P = 个 人保 护
阀 门标 示
J
H
截 止阀
Q
Q
球阀
止 回阀 带锁 球阀
气动 薄膜 调节 阀
PV
QZ
QS
气动 直通 球阀
PZV
L
安全 阀
自 立式 前级 稳压 阀 气 动三 通球 阀 节 流阀
双 点画 线框 内为 纯化 装置 框架 内部 分
CHW φ 18X2.5
图例
管 件标 示
过 滤器
盲通 两用 连接
管帽 可 拆卸 连接 排 污点
变 径接 头 阻 火器
F
流 量现 场指 示
F
流 量信 号远 传
F FK
阀位 反馈 器
法兰 连接
电加 热器 EH
MS 手动 取样 口
仪表 信号 标示
现 场指 示
远 传信 号
D CS /P LC
软联 锁停 车
硬 联锁 停车
介质 标示 CH WS 低温 冷却 水给 水 CH WR 低 温冷 却水 回水 H 氢气 I A 仪表 气 W 污水 N 氮气
自 控字 母标 示
首位
次位
A 分析 E F 流量
H I 电流 L 液位 P 压力 Q 质量 R T 温度 V 电压
报警 元件
高限 指示 低限
记录 变送 器
Y
电 气转 换器
精选ppt
说明 纯化装置辅助系统要求：冷却水 ≤7°C 1 5m3 /h 仪表气 1m3 /h 总功率：27 KW 脱氧器电加热器功率：12 KW 三相 干燥器电加热器功率 1 5KW 三相