氧氣純化系統(tǒng)與氫氣純化系統(tǒng)相似，在這里我們以氫純化系統(tǒng)為例進(jìn)行原理講解。

氫氣純化裝置能夠去除氫氣中的氧氣和水分雜質(zhì), 以滿(mǎn)足對(duì)氫氣的含氧量和含水量有較高要求的用戶(hù)。

氫氣純化裝置為整體框架式結(jié)構(gòu)，框架內(nèi)安裝有氣水分離器、脫氧器、氫氣干燥器、氫氣冷卻器、過(guò)濾器、積水器等設(shè)備和各種閥門(mén)、管道以及檢測(cè)、控制用的就地儀表和一次儀表。

一、脫氧的工作原理

在催化劑的作用下，氫氣中的少量氧氣可與氫氣發(fā)生化合反應(yīng)生成水，達(dá)到除氧目的。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

2H2+O2?催化劑——?2H2O+Q

因?yàn)榇呋瘎┳陨淼慕M成、化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后均不發(fā)生變化，因此催化劑可連續(xù)使用，無(wú)需再生。

脫氧器的結(jié)構(gòu)及流程

脫氧器為內(nèi)、外筒結(jié)構(gòu)，催化劑裝填在外筒和內(nèi)筒之間，防爆電加熱組件安裝在內(nèi)筒內(nèi)，兩個(gè)溫度傳感器分別位于催化劑填料的頂端和底端，用于檢測(cè)和控制反應(yīng)溫度。外筒外部包覆保溫層，可防止熱量散失及避免燙傷。

原料氫氣從脫氧器上端入口進(jìn)入內(nèi)筒，經(jīng)電加熱元件加熱，由下至上流經(jīng)催化劑床層，原料氫氣中的氧氣與氫氣在催化劑的作用下發(fā)生化合反應(yīng)生成水，從下端出口流出的氫氣中的氧含量可降至1ppm以下?；仙傻乃詺鈶B(tài)形式隨氫氣流出脫氧器，在隨后的氫氣冷卻器中冷凝，?

在氣水分離器中過(guò)濾并被排出系統(tǒng)。

二、干燥的工作原理

氫氣的干燥采用的是吸附法，用分子篩作為吸附劑，干燥后氫氣的露點(diǎn)可達(dá)到-70℃以下。

分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，經(jīng)脫水后內(nèi)部形成了許多大小相同的空腔，具有極大的表面積。能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點(diǎn)不同的分子，飽和程度不同的分子分離開(kāi)來(lái)，故稱(chēng)為分子篩。

水是極性很強(qiáng)的分子，分子篩對(duì)水有強(qiáng)烈的親和力。

分子篩的吸附為物理吸附，當(dāng)吸附飽和后，需要一段時(shí)間進(jìn)行加熱再生才能再次進(jìn)行吸附。因此一臺(tái)純化裝置中至少包含兩臺(tái)干燥器，一臺(tái)工作時(shí)另一臺(tái)再生，才能保證連續(xù)不斷的生產(chǎn)露點(diǎn)穩(wěn)定的氫氣。

干燥器為內(nèi)、外筒結(jié)構(gòu)，吸附劑裝填在外筒和內(nèi)筒之間，防爆電加熱組件安裝在內(nèi)筒內(nèi)，兩個(gè)溫度傳感器分別位于分子篩填料的頂端和底端，用于檢測(cè)和控制反應(yīng)溫度。外筒外部包覆保溫層，可防止熱量散失及避免燙傷。

吸附狀態(tài)（包括主工作狀態(tài)和次工作狀態(tài)）和再生狀態(tài)的氣流是反向的。吸附狀態(tài)時(shí)上端管口為氣體出口，下端管口為氣體進(jìn)口，再生狀態(tài)時(shí)上端管口為氣體進(jìn)口，下端管口為氣體出口。

干燥系統(tǒng)按照干燥器的數(shù)量可分為兩塔干燥器和三塔干燥器。

1、兩塔干燥器的工作流程

裝置中設(shè)置了兩臺(tái)干燥器，在一個(gè)循環(huán)周期（48小時(shí)）內(nèi)進(jìn)行交替工作、再生，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置工作的連續(xù)性，干燥后氫氣的露點(diǎn)可達(dá)到-60℃以下。在一個(gè)工作周期（48h）中，干燥器A、B分別經(jīng)歷以下工作狀態(tài)，見(jiàn)表

2、三塔干燥器的工作流程

三塔純化典型流程

裝置中設(shè)置了三臺(tái)干燥器，在一個(gè)循環(huán)周期（24小時(shí)）內(nèi)，每臺(tái)干燥器都依次經(jīng)歷主工作、次工作、再生狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整套裝置工作的連續(xù)性，干燥后氫氣的露點(diǎn)可達(dá)到-70℃以下。

由表可以看出，整套裝置在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)也存在三種工作狀態(tài)，分別被稱(chēng)作Z1、Z2、Z3。

來(lái)源：派瑞氫能

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氫科技網(wǎng)）：氫氣純化系統(tǒng)解析