氢气纯化装置讲义

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TSHTETICTETITTSTETTTETICTSHSSTETSHTICO2ANALYZERQIQITMOISTUREANALYZERQIFFVENTVENTHφ14X2Hφ14X2[AP=10]Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2QTQAHQSHHQAHQSHH7373Hφ8X1.5Hφ8X1.5727272TETSH[AL=30][AL=30][AL=30]TSHTITSHTITTWφ14X2冷却水回冷却水进Wφ14X2双点画线框内为纯化装置框架内部分PI200efghj[AL=30]图例JQQZ截止阀球阀气动薄膜调节阀气动直通球阀PZV安全阀阀门标示HQ止回阀PV自立式前级稳压阀带锁球阀QS气动三通球阀节流阀FF过滤器管帽可拆卸连接排污点流量现场指示流量信号远传FFKEHMS法兰连接电加热器手动取样口盲通两用连接变径接头阻火器阀位反馈器管件标示DCS/PLC现场指示远传信号软联锁停车硬联锁停车仪表信号标示A分析首位报警次位自控字母标示N氮气H氢气污水WC=防止表面结露L=防止热量散失G=防止获得热量P=个人保护用途A=硅酸铝纤维毡-5TO+750C=玻璃棉-18TO+20材料[AC=100]材料用途厚度保温（保冷）标示序号代号名称数量材料重量单件总计供方12345678910111213141516171819202122232425200纯化装置1718所1718所718所718所718所1718所1718所1718所1718所1718所1718所718所脱氧器干燥器冷却器气水分离器氢气过滤器232集水器Ⅰ集水器Ⅱ水封球阀DN10PN4LFHILPQRTVY流量电流液位压力质量温度电压高限指示低限记录变送器电气转换器E元件CHWφ18X2.5CHWRCHWS低温冷却水给水低温冷却水回水Hφ38X3c原料氢气a产品氢气d1110112011301130B1130A11401140A11501160B1160A1160A1120B1120A11101130C1140B1160B1150152015201510B1510B1510A1510AQ1103Q1102J1102J1103J1101QZ1102QZ1104QZ1103QZ1101QS1101QS1103Q1105Q1104QS1104PV110111011101110111011102110211021102Q15011102110211021102110111011101PIJ110411041104110411041103110311031106110611061106110511051105EH1101EH1102EH1103氮气bQ1101H1101Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3Hφ32X3CHWRφ76X4CHWRφ76X4CHWRφ76X4CHWSφ76X4CHWSφ76X4CHWSφ76X4CHWRφ38X3CHWRφ38X3CHWRφ38X3CHWSφ38X3CHWSφ38X3CHWSφ38X3Hφ89X4阻火器DN32阻火器DN80Nφ14X2Hφ25X326718所1718所718所1718所2用户用户截止阀DN3PN42压力表截止阀DN6PN4止回阀DN10PN42球阀DN15PN1J1101,J1102J1103，J1104H1101718所Q110111球阀DN20PN4Q1102球阀DN25PN4D1501D1502D1501-D1502蝶阀DN65PN1Q1501Y1101Y1102Hφ25X3FL1101PTPICPAHPSHHPYIP7511011101110111011101SP：1.35MPaSP：1.4MPaSP：1.45MPa11021103设计七一八研究所S共张第张重量阶段标记比例签名年、月、日更改文件号分区处数标记设计校核标准化工艺批准审定QCYZ-400/1.5氢气纯化装置流程图1:1说明纯化装置辅助系统要求：冷却水≤7°C15m3/h仪表气1m3/h总功率：27KW脱氧器电加热器功率：12KW三相干燥器电加热器功率15KW三相介质标示仪表气IAH1102Q1106Q1103-Q11064水封气液进口冷却水给水总管冷却水回水总管室外室外产品氢气储罐DN10DN10DN10DN10常压1.01.0常压1.5常压1.5平肩接头阻火器入口氮气气源气液处理器氢气出口平肩接头1.5排污口微量氧分析仪放空口氢气露点仪放空口氢气放空口用途产品氢气出口氮气吹扫入口原料氢气进口符号abcdefghj数量111111111压力MPa常压通径mm法兰连接方式法兰法兰法兰法兰法兰法兰对接接口纯化装置外接管口表低温冷却水回水口低温冷却水进水口DN25DN25DN25DN80DN80718所718所718所718所718所718所718所11112直通气动球阀DN10PN444氢气露点仪微量氧分析仪QZ1101-QZ1104QS1101-QS1104PV1101QT-1101QIT-1102L1101节流阀DN20PN4Y1101，Y1102减压阀DN3PN4三通气动球阀DN25PN4气动薄膜稳压阀1718所H1102止回阀DN20PN41231QS110223123三塔纯化流程集水器序号代号名称数量材料重量单件总计供方123456789101112纯化装置1718所1718所718所718所718所1718所1718所脱氧器干燥器冷却器气水分离器氢气过滤器345水封111718所718所718所718所718所1设计七一八研究所S共张第张重量阶段标记比例签名年、月、日更改文件号分区处数标记设计校核标准化工艺批准审定氢气纯化流程图1:1A图例JQQZ截止阀球阀气动薄膜调节阀气动直通球阀PZV阀门标示HQ止回阀PV自立式前级稳压阀带锁球阀QS气动三通球阀节流阀FF过滤器管帽可拆卸连接排污点流量现场指示流量信号远传FFKEHMS法兰连接电加热器手动取样口盲通两用连接变径接头阻火器阀位反馈器管件标示DCS/PLC现场指示远传信号软联锁停车硬联锁停车仪表信号标示A分析首位报警次位自控字母标示N氮气IA仪表气H氢气污水W介质标示C=防止表面结露用途材料材料用途厚度保温（保冷）标示LFHILPQRTVY流量电流液位压力质量温度电压高限指示低限记录变送器电气转换器E元件CHWRCHWS低温冷却水回水低温冷却水给水PISTETESTESTESPIghcdQTQIQAHQSHHFeQTQIQAHQSHHFjPTPICPAHPSHHPYIPPV75f室外产品氢气储罐DN10DN101.5常压1.5平肩接头阻火器入口氮气气源气液处理器氢气出口1.5氢气露点仪放空口氢气放空口用途产品氢气出口氮气吹扫入口原料氢气进口符号abcdegh数量11111压力MPa常压通径mm连接方式法兰法兰法兰对接接口纯化装置外接管口表水封气液进口DN10常压1.01.0排污口111法兰法兰法兰低温冷却水回水总管低温冷却水给水总管低温冷却水回水口低温冷却水进水口室外DN101常压法兰微量氧分析仪放空口jabf1510B152011101100110011201130114011501150116011601510A1510B阻火器DN321520Q1101Q1101Q1105D1101D1102Q1501J1102J1101J1104J1103Hφ8X1.5Hφ8X1.5Hφ14X2Hφ14X21510AC=玻璃棉-18TO+20A=硅酸铝纤维毡-5TO+750Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Hφ14X2Wφ14X2Wφ14X2Hφ14X2CHWφ18X2.5Wφ14X2-SS法兰Y1101Y11021130A1130C1130B1130D[AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20][AC=20]1140B1140A1140C1140D1140EEH1120C1120C[AL=20]QZ1101QZ1105QZ1104QZ1103QZ1102QZ1106QS1101QS1107QS1103QS110211011101110111011101110111011101110111011102110211021102[AL=110][AL=110][AL=110]1101110711051103H1101安全阀减压阀YD碟阀P=个人保护G=防止获得热量L=防止热量散失1110容器序号部件序号设备序号11011102[AC=20]EH1110A1110EH1120B1120BEH1120A1120ATICTSH11071107TICTSH11051105TICTSH11031103TICTSH11011101TE1102TSHTI11021102TE1104TITSH11041104TE1106TITSH11061106TE1108TITSH11081108Nφ18X3球阀DN15PN4阻火器DN150Q1104Q1106原料氢气进充氮口低温冷却水出低温冷却水进产品氢气出Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3Hφ45X3CHWSφ76X4CHWSφ76X4CHWSφ76X4CHWSφ76X4CHWSφ133X4CHWRφ133X4CHWRφ133X4CHWRφ133X4CHWSφ133X4CHWSφ133X4CHWSφ133X4CHWRφ176X4CHWRφ176X4CHWRφ176X4CHWRφ176X4Hφ32X3Hφ45X3Hφ159X4说明纯化装置辅助系统要求：低温冷却水≤7°C50m3/h仪表气1m3/h总功率：66KW脱氧器电加热器功率：36KW干燥器电加热器功率30KWDN40DN40DN40DN125DN125Hφ45X3Hφ45X3Hφ