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氢气纯化装置培训讲义 七一八研究所制备 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。 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 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） 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 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℃ 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 干燥剂再生原理 热辐射 热传递（主要的热量来源） 纯化流程 两塔纯化流程 三塔纯化流程 两塔纯化流程 三塔纯化流程 容器简图 脱氧器 脱除氢气中的氧气 干燥器 脱除氢气中的水分 氢气冷却器 冷却氢气，减少氢气的含水量 低温水氢气冷却器 常温水氢气冷却器 气水分离器 脱除氢气中的液态水 氢气过滤器 去除氢气中粉尘 集水器 安全排水 水封 安全排水 氢气纯化装置工作原理 主要针对三塔氢气纯化流程 脱氧 脱水 氢气纯化装置工作原理 原料氢气经气水分离器1140A滤除液态水后进入脱氧器1110，游离水经排水阀QZ1101排出系统；在脱氧器中内，氧和氢经催化剂作用生成水，氧气被去除，生成的水被氢气带出脱氧器1110，进入冷却器1130A，经冷却器冷凝后随氢气进入气水分离器1140B，液态水在气水分离器内被滤除并经排水阀QZ1102排出系统，含有饱和水蒸气的氢气则进入干燥器1120A或1120B或1120C，气态水在干燥器被分子筛吸附，高纯度的氢气流出干燥器，再经氢气过滤器1150，滤尘后进入用氢处。 氢气纯化装置工作原理 一个切换周期中，共经历3个状态： a.1120A工作①,1120B再生②,1120C吸附③； b.1120B工作，1120C再生，1120A吸附； c.1120C工作，1120A再生，1120B吸附； 氢气纯化装置工作原理 对于每个状态，原料氢气经脱氧、冷却、滤水后进入的第一个干燥器处于 ① 工作状态，处理气量为全气量，干燥器不加热，介质为未脱水的原料氢气； 氢气纯化装置工作原理 进入的第二个干燥器处于 ②再生状态，用于干燥器再生的气量应根据氢气纯化处理气量调节(可能为全气量，也可能为部分气量)，干燥器先加热，当上部温度达到连锁值后，自动停止加热，介质为经过脱水的干燥氢气； （加热干燥剂： 被加热的氢气 电加热器热辐射） 氢气纯化装置工作原理 进入的第三个干燥器处于 ③吸附状态，处理气量为再生气量，干燥器不加热，介质为再生用氢气。 干燥剂再生要求 1、适当的再生氢气量 2、适当的电加热器功率 3、适合的再生时间 工作流程说明 脱氧后的氢气经气动三通球阀QS1101（PID图中1、2连通）、气水分离器1140C、冷却器1130B由干燥器1120A下接口进入，在此氢气中含有的饱和水蒸气被干燥剂吸附，干燥的氢气由上接口流出，经气动三通球阀QS1104（PID图中1、2连通）后分为两路，一路流向干燥器1120B（再生气），另一路经球阀Q1107直接进入氢气过滤器1150（产品气） 。 工作流程说明 由干燥器1120A流出的干燥的再生用氢气经气动三通球阀QS1105（PID图中1、2连通）由干燥器1120B上接口进入，在1120B内氢气先与电加热元件接触被升温，然后流经干燥剂床层，干燥剂上吸附的水分与热的氢气接触，从干燥剂上脱附，随氢气一同经干燥器1120B的下接口流出； 工作流程说明 热再生用氢气进入冷却器1130C，氢气及被其带出的水蒸气被冷却，冷凝水随氢气流入气水分离器1140D后与氢气分离，经排水阀QZ