專利名稱:核電站催化式氫氣復合工藝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氫氣復合工藝方法，具體涉及一種壓水堆核電站(PWR)催化式氫氣復
合工乙ο 背景技術：
核電站在運行的時候會產生氫氣，尤其是在失水事故(LOCA)和嚴重事故(SA)后， 安全殼穹頂和某些設備隔間上部會有大量的氫氣聚集。大量的氫氣存在爆炸的危險，這種情況嚴重影響核電站的正常安全生產。
傳統(tǒng)的氫氣復合方法采用的是電加熱法，它大致包含如下步驟(1)將可能包含大量氫氣的氣體抽出；(2)對抽出的氣體加熱，直到氣體溫度達到718°C，到達該溫度后氫氧開始反應；(3)排出氫氧復合后形成的水，將剩余氣體輸送回反應堆內。
該方法的缺點在于(1)加熱溫度高，因為氫氧復合是在718°C的高溫下進行的， 所以必須將氣體加熱至該溫度才能使反應開始；(2)加熱時間長，一般情況下從開始加熱到復合完成需要1 1.5小時，反應效率低；(3)耗電量大，現(xiàn)有的加熱裝置幾乎都是電熱式加熱裝置，長時間大功率的加熱會耗費大量電能。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對電加熱法技術的缺陷，提供一種加熱溫度低、反應效率高、耗電量低的核電站催化式氫氣復合工藝。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種核電站催化式氫氣復合工藝，包括如下步驟
(1)將可能包含大量氫氣的氣體抽出；
(2)汽水分離
消除氣體中的氣溶膠狀態(tài)的碘；
(3)氫氧復合
本步驟又包含如下步驟
(3. 1)加熱將步驟(2)中抽出的含氫空氣加熱至120°C 140°C ；
(3. 2)沉降將空氣中的微小固體顆粒沉降；
(3. 3)催化反應通過催化劑令沉降后的氣體反應，進行氫氧復合，所述的為金屬氧化物催化劑或者貴金屬催化劑。
如上所述的一種核電站催化式氫氣復合工藝，其中，在步驟C3)后增加將復合后形成的水收集到一個專用儲存罐內，剩余氣體輸送回安全殼的步驟。
如上所述的一種核電站催化式氫氣復合工藝，其中，所述的催化劑為貴金屬鉬的不銹鋼載體催化劑或貴金屬鈀的AL2O3載體催化劑。
如上所述的一種核電站催化式氫氣復合工藝，其中，所述的貴金屬催化劑為 XQ-III G型消氫催化劑。
使用本發(fā)明的效果是①只需要將氣體加熱至120°C 140°C就可以實現(xiàn)復合反應，加熱溫度低；②加熱時間短，只需要很短的加熱時間就可以達到反應所需的溫度；③耗電量低，本工藝的耗電量大約只需要電加熱工藝的一半；④連續(xù)工作時間長，本工藝可以連續(xù)工作150小時以上。⑤當氫氣濃度達到3%時，消氫效率大于99%，在氫氣濃度在0.5% 時就可以開始反應。


圖1是汽水分離器的結構原理示意圖。
圖中1.汽水分離器、2.多層波紋填料。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明提供的核電站催化式氫氣復合工藝方法進行進一步詳細說明。
一種核電站催化式氫氣復合工藝，包括如下步驟
(1)將包含大量氫氣的氣體抽出；
按照現(xiàn)有技術的方法將包含氫氣的氣體抽出，該含氫氣的氣體一般存在于反應堆的安全殼中；
(2)汽水分離
通過汽水分離器進行汽水分離。
在汽水分離器1內設有多層波紋填料2如圖1所示，填料的材質可以根據(jù)需要設置。本例中的填料主要是用于消除氣溶膠狀態(tài)碘的，能將大于IOmiu米的液滴有效分離。氣體從汽水分離器的入口進入，通過波紋填料后從出口排除，由于波紋填料與汽體的接觸面很大，因此氣體中的液態(tài)流體從波紋填料中析出，該過程可以消除氣體中大部分的氣溶膠狀態(tài)的碘。脫除氣溶膠狀態(tài)的碘是為了避免在后續(xù)的反應中使催化劑中毒。
(3)氫氧復合
本步驟又包含如下步驟
(3. 1)加熱將步驟⑵中抽出的含氫氣體加熱至120°C 140°C，例如120°C、 130°C、14(TC都是可以選擇的；加熱可以通過電加熱完成。電加熱器的風道采用迷宮式結構，氣流折流流過加熱元件，熱的水份蒸發(fā)后形成微小固體顆粒，該微小固體顆粒懸浮于氣體中。所述的電加熱器選用的是市售的“U”型的電加熱元件，然后將若干根一定結構的電加熱元件置于壓力容器中，使壓力容器密閉。所述的含氫空氣僅通過壓力容器內，不會向壓力容器外泄露。
(3. 2)沉降將氣體中的微小固體顆粒沉降。沉降使用采用具有較大表面積和流通面積的三氧化二鋁陶瓷拉西環(huán)，每個拉西環(huán)尺寸為Φ 12 X 1。加熱和沉降的主要目的是為了消除氣體中的氫氧化鈉液滴和硼酸液滴，脫除上述兩種物質是為了避免在后續(xù)的反應中使催化劑中毒，同時避免氫氧化鈉液滴和硼酸液滴兩種雜質對催化床的物理覆蓋，造成催化床阻力增加，甚至堵塞。
(3. 3)催化反應通過催化劑令沉降后的中的氣體進行氫氧復合。
令沉降后的氣體通過含有催化劑的催化床，在氣體通過的過程中催化劑就可以令沉降后氣體中的氫氣和氧氣發(fā)生復合反應。[0034]催化反應的起始溫度至少在120°C，由于該反應為放熱反應，因此隨著反應的不斷進行，催化床的溫度會不斷上升。
所述的催化劑可以選用貴金屬鉬的不銹鋼載體催化劑或貴金屬鈀的AL2O3載體催化劑。其中所述的貴金屬鉬的不銹鋼載體催化劑是指選用不銹鋼做底板，涂鍍的貴金屬催化劑為鉬(Pt)。所述的貴金屬鈀的AL2O3載體催化劑是指以AL2O3做底板，涂鍍的貴金屬催化劑為鈀(Pd)。這兩種催化劑均具有很高的催化活性、抗毒性、抗輻照性和熱穩(wěn)定性。貴金屬鉬的不銹鋼載體催化劑或貴金屬鈀的AL2O3載體催化劑均可以從市場上定制。這兩種催化劑中優(yōu)選貴金屬鈀的AL2O3載體催化劑。
(4)將復合后形成的水收集到一個專用儲存罐內，剩余氣體輸送回安全殼。
權利要求
1.一種核電站催化式氫氣復合工藝，包括如下步驟(1)將包含大量氫氣的氣體抽出將存在于反應堆的安全殼中的包含氫氣的氣體抽出； 其特征在于還包括下述步驟(2)汽水分離消除氣體中的氣溶膠狀態(tài)的碘；(3)氫氧復合本步驟又包含如下步驟(3. 1)加熱將步驟O)中處理完成的含氫氣體加熱至120°C 140°C ；(3. 2)沉降將含氫氣中的微小固體顆粒沉降；(3. 3)催化反應通過催化劑令沉降后的氣體進行氫氧復合所述的催化劑為貴金屬鉬的不銹鋼載體催化劑或貴金屬鈀的Al2O3載體催化劑。
2.如權利要求
1所述的一種核電站催化式氫氣復合工藝，其特征在于在步驟(3)后增加將復合后形成的水收集到儲存罐內，剩余氣體輸送回安全殼的步驟。
專利摘要
本發(fā)明屬于氫氣復合工藝方法，具體涉及一種壓水堆核電站催化式氫氣復合工藝。它包括如下步驟(1)將可能包含大量氫氣的氣體抽出；(2)汽水分離(3)氫氧復合，本步驟又包含如下步驟(3.1)加熱將步驟(2)中抽出的含氫空氣加熱至120℃～140℃；(3.2)沉降將空氣中的微小固體顆粒沉降；(3.3)催化反應通過催化劑令沉降后的氣體反應，進行氫氧復合，所述的為金屬氧化物催化劑或者貴金屬催化劑。使用本發(fā)明的效果是①加熱溫度低；②加熱時間短；③耗電量低；④連續(xù)工作時間長；⑤當氫氣濃度達到3％時，消氫效率大于99％，在氫氣濃度在0.5％時就可以開始反應。
文檔編號B01J12/00GKCN101811013 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200910009372
公開日2012年1月25日 申請日期2009年2月20日
發(fā)明者孫立臣, 張宏偉, 戴一輝, 陳德權, 陳韶鳳 申請人:中國核電工程有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),