本發(fā)明涉及一種氫氣制備系統(tǒng)，尤其涉及一種高純氫氣制備裝置。
背景技術(shù)：
氫氣應(yīng)用用量最大的是作為一種重要的石油化工原料，用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過(guò)程的加氫反應(yīng)。還大量運(yùn)用于電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、浮法玻璃、精細(xì)有機(jī)合成航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。石油化工，是現(xiàn)代煉油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的基本原料之一，廣泛范圍內(nèi)氫以多種形式用于化學(xué)工業(yè)。合成氨、甲醇用的氫大部分是由天然氣、石腦油或重油的蒸汽轉(zhuǎn)化或部分氧化制取。石油煉制工業(yè)用氫量?jī)H次于合成氨。在燃料電池中通常會(huì)用到高純氫氣作為電池燃料提供能量。但是在現(xiàn)有技術(shù)手段制備高純氫氣的成本太高，或者生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種高純氫氣制備裝置。該系統(tǒng)包括制氫裝置、氫氣提純裝置以及氫氣收集裝置。所述的制氫裝置還包括一個(gè)副產(chǎn)收集裝置。所述的氫氣提純裝置包括三個(gè)個(gè)膜分離器、兩個(gè)氣體流量計(jì)、一個(gè)提純處理裝置、一個(gè)氮?dú)馐占b置、一個(gè)換熱器一個(gè)增壓裝置以及一個(gè)減壓裝置；其中提純處理裝置包括提純處理裝置主體、儲(chǔ)氫金屬材料組成的箱體底層以及一個(gè)活塞。所述的氫氣收集裝置包括一個(gè)收集裝置和一個(gè)儲(chǔ)存裝置。其中，制氫裝置一端連接副產(chǎn)收集裝置，另一端連接膜分離器1；膜分離器1、增壓裝置以及提純處理裝置依次連接；增壓裝置與抽氣設(shè)備連接在提純處理裝置的一側(cè)；膜分離器2以及氮?dú)馐占b置連接于提純處理裝置的另一側(cè)；提純處理裝置、抽氣設(shè)備、膜分離器3、收集裝置以及儲(chǔ)存裝置依次連接；所述的儲(chǔ)氫金屬材料鋪滿(mǎn)提純處理裝置的箱體底部，且表面平整；所述的活塞與箱體內(nèi)部契合。所述的換熱器位于儲(chǔ)氫金屬下端；所述的氣體流量計(jì)分別安裝于增壓設(shè)備與氫氣提純裝置之間以及抽氣裝置與氫氣提純裝置之間。
優(yōu)選的是，所述的增壓設(shè)備為增壓泵。
優(yōu)選的是，所述的抽氣設(shè)備為抽氣泵。
在工作之前，氫氣提純裝置中的活塞位于氮?dú)馐占b置一端。首先通過(guò)膜分離器2制備氮?dú)獠⑶彝ㄈ霘錃馓峒冄b置中，將活塞推至氫氣提純裝置的另一側(cè)。制氫裝置制備氫氣，并且將制備的氫氣通過(guò)膜分離器進(jìn)行初步提純，后通過(guò)增壓裝置將其加入至氫氣提純裝置中，推動(dòng)活塞向氮?dú)膺M(jìn)氣口端滑動(dòng)，待活塞滑動(dòng)至末端后，鎖緊機(jī)構(gòu)將活塞鎖死。增壓設(shè)備進(jìn)行加壓，同時(shí)對(duì)整個(gè)氫氣提純裝置進(jìn)行降溫處理，儲(chǔ)氫金屬材料吸附氫氣，同時(shí)位于增壓設(shè)備與氫氣提純裝置之間的氣體流量計(jì)記錄氣體總流量。待流量值到達(dá)設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉膜分離器1與增壓設(shè)備之間的閥門(mén)，關(guān)閉制氫裝置，關(guān)閉增壓設(shè)備；打開(kāi)膜分離器3與抽氣設(shè)備之間的閥門(mén)，打開(kāi)抽氣設(shè)備，并且換熱器對(duì)氫氣提純裝置進(jìn)行加溫。氫氣從儲(chǔ)氫金屬材料中逸出后通過(guò)磨分離器3進(jìn)一步提純后至收集裝置，并且在存儲(chǔ)在儲(chǔ)存裝置中。待安裝于氫氣提純裝置與抽氣設(shè)備之間的氣體流量計(jì)測(cè)得的總流量值到底指定值時(shí)，關(guān)閉膜分離器3與抽氣設(shè)備之間的閥門(mén)、抽氣設(shè)備以及換熱器。將鎖緊的活塞打開(kāi)通入氮?dú)鈱⒒钊浦亮硪欢恕?/p>
本發(fā)明至少具有以下有益效果：
1)本發(fā)明采用膜分離器以及儲(chǔ)氫金屬材料來(lái)制備高純氫氣，有效的降低了制備高純氫氣的能源消耗。且其制備高純氫氣的過(guò)程中的副產(chǎn)也具有很高的商業(yè)與工業(yè)價(jià)值。
2)本發(fā)明在制備高純氫氣的過(guò)程中無(wú)有害氣體以及其他有害物質(zhì)產(chǎn)生，環(huán)保，安全。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的高純氫氣制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1是副產(chǎn)收集裝置，2是制氫裝置，3是出氣管，4是膜分離器，5是增壓設(shè)備，6是活塞，7是提純處理設(shè)備，8是空氣進(jìn)氣閥，9是膜分離器，10是氮?dú)馐占b置，11是閥門(mén)，12是儲(chǔ)氫金屬，13是抽氣設(shè)備，14是膜分離器，15是收集裝置，16是儲(chǔ)存裝置，17是氣體流量計(jì)，18是換熱器，19是鎖緊裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施：
本發(fā)明提供了一種高純氫氣制備裝置。該系統(tǒng)包括制氫裝置、氫氣提純裝置以及氫氣收集裝置。所述的制氫裝置還包括一個(gè)副產(chǎn)收集裝置。所述的氫氣提純裝置包括三個(gè)個(gè)膜分離器、兩個(gè)氣體流量計(jì)、一個(gè)提純處理裝置、一個(gè)氮?dú)馐占b置、一個(gè)換熱器一個(gè)增壓裝置以及一個(gè)減壓裝置；其中提純處理裝置包括提純處理裝置主體、儲(chǔ)氫金屬材料組成的箱體底層以及一個(gè)活塞。所述的氫氣收集裝置包括一個(gè)收集裝置和一個(gè)儲(chǔ)存裝置。其中，制氫裝置一端連接副產(chǎn)收集裝置，另一端連接膜分離器1；膜分離器1、增壓裝置以及提純處理裝置依次連接；增壓裝置與抽氣設(shè)備連接在提純處理裝置的一側(cè)；膜分離器2以及氮?dú)馐占b置連接于提純處理裝置的另一側(cè)；提純處理裝置、抽氣設(shè)備、膜分離器3、收集裝置以及儲(chǔ)存裝置依次連接；所述的儲(chǔ)氫金屬材料鋪滿(mǎn)提純處理裝置的箱體底部，且表面平整；所述的活塞與箱體內(nèi)部契合。所述的換熱器位于儲(chǔ)氫金屬下端；所述的氣體流量計(jì)分別安裝于增壓設(shè)備與氫氣提純裝置之間以及抽氣裝置與氫氣提純裝置之間。所述的增壓設(shè)備為增壓泵。所述的抽氣設(shè)備為抽氣泵。
在工作之前，氫氣提純裝置中的活塞位于氮?dú)馐占b置一端。首先通過(guò)膜分離器2制備氮?dú)獠⑶彝ㄈ霘錃馓峒冄b置中，將活塞推至氫氣提純裝置的另一側(cè)。制氫裝置制備氫氣，并且將制備的氫氣通過(guò)膜分離器進(jìn)行初步提純，后通過(guò)增壓裝置將其加入至氫氣提純裝置中，推動(dòng)活塞向氮?dú)膺M(jìn)氣口端滑動(dòng)，待活塞滑動(dòng)至末端后，鎖緊機(jī)構(gòu)將活塞鎖死。增壓設(shè)備進(jìn)行加壓，同時(shí)對(duì)整個(gè)氫氣提純裝置進(jìn)行降溫處理，儲(chǔ)氫金屬材料吸附氫氣，同時(shí)位于增壓設(shè)備與氫氣提純裝置之間的氣體流量計(jì)記錄氣體總流量。待流量值到達(dá)設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉膜分離器1與增壓設(shè)備之間的閥門(mén)，關(guān)閉制氫裝置，關(guān)閉增壓設(shè)備；打開(kāi)膜分離器3與抽氣設(shè)備之間的閥門(mén)，打開(kāi)抽氣設(shè)備，并且換熱器對(duì)氫氣提純裝置進(jìn)行加溫。氫氣從儲(chǔ)氫金屬材料中逸出后通過(guò)磨分離器3進(jìn)一步提純后至收集裝置，并且在存儲(chǔ)在儲(chǔ)存裝置中。待安裝于氫氣提純裝置與抽氣設(shè)備之間的氣體流量計(jì)測(cè)得的總流量值到底指定值時(shí)，關(guān)閉膜分離器3與抽氣設(shè)備之間的閥門(mén)、抽氣設(shè)備以及換熱器。將鎖緊的活塞打開(kāi)通入氮?dú)鈱⒒钊浦亮硪欢恕?/p>
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。