一種電解水制高純氧的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電解水制高純氧的裝置，包括從前往后依次設(shè)置的工業(yè)電解裝置、預(yù)熱器、催化脫氫裝置和分子篩脫水干燥器；所述催化脫氫裝置上還附設(shè)有一燃燒器，燃燒器的進(jìn)口與催化脫氫裝置脫氫后的氣體出口連通；所述工業(yè)電解裝置的電解氧出口與預(yù)熱器的進(jìn)口連通，所述預(yù)熱器的出口與催化脫氫裝置的進(jìn)口連通，所述催化脫氫裝置上的燃燒器出口與分子篩脫水干燥器的進(jìn)口連通。該電解水制高純氧裝置，通過預(yù)熱器對制得的工業(yè)電解氧進(jìn)行預(yù)熱處理，通過帶燃燒器的催化脫氫裝置除去電解氧中的氫及其他可燃性雜質(zhì)，通過分子篩脫水干燥器除去水分、二氧化碳等雜質(zhì)，使從工業(yè)電解裝置出來的電解氧一步步純化得到高純氧。
【專利說明】—種電解水制高純氧的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種電解水制高純氧的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)“GBT14599-2008純氧、高純氧和超純氧”中的指標(biāo)，純度高于99.999%的氧稱為高純氧，高純氧產(chǎn)品通常由工業(yè)氧經(jīng)純化處理制取?？諝馐枪I(yè)氧生產(chǎn)取之不盡的源泉，空氣分離制氧可以采用四種方法，即低溫精餾法、常溫變壓吸附法、膜分離法和高溫堿性熔鹽催化吸收法。但是，由于空氣主要是由氮、氧、氬、二氧化碳、甲烷、氫等組分組成，由空氣分離法制取的工業(yè)氧組成復(fù)雜，特別是含有難于用常溫分離法除去的氬、氮等雜質(zhì)組分，故一般不以空氣為原料來制作高純氧。
[0003]水是工業(yè)氧生產(chǎn)另一種重要原料，電解水法可以同時得到氫氣和氧氣兩種產(chǎn)品。傳統(tǒng)電解水法主要用于制氫，氧系副產(chǎn)品。用電解水法制得的氧氣的純度比較高，通常，一般電解水制氫工業(yè)裝置輸出純度為99.2% _99.8%，其雜質(zhì)比較單純，主要為氫、飽和水蒸氣、微量氮?dú)夂蜔N類(以甲烷為代表)。其中，微量氮雜質(zhì)主要來自于電解裝置所用的水原料，即來自于電解水原料中溶解的空氣，在常溫(20°C)常壓的空氣環(huán)境下，Ikg水可溶解
12.2ml氮。傳統(tǒng)電解水法制氫并副產(chǎn)氧的裝置中，水中溶解的氮?dú)夂推渌鼩怏w雜質(zhì)隨水進(jìn)入電解槽，最終進(jìn)入產(chǎn)品氧氣中。對于烴類，一方面來自于空氣的殘留，另一方面來自于水中溶解加溫釋放，在國標(biāo)“ GBT14599-2008純氧、高純氧和超純氧”和“ GBT14604-2009電子工業(yè)用氣體氧”中均對烴類的殘留量有要求。但是，按照常規(guī)電解水對高純氧進(jìn)行純化，其烴類殘留量一般難于達(dá)到指標(biāo)要求，這就又成了限制電解水法制備高純氧的一個瓶頸。
[0004]基于上述原因和現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型對電解水制高純氧的生產(chǎn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種電解水制高純氧的裝置，該裝置能有效對工業(yè)電解氧進(jìn)行純化。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種電解水制高純氧的裝置，包括從前往后依次設(shè)置的工業(yè)電解裝置、預(yù)熱器、催化脫氫裝置和分子篩脫水干燥器；所述催化脫氫裝置上還附設(shè)有一燃燒器，燃燒器的進(jìn)口與催化脫氫裝置脫氫后的氣體出口連通；所述工業(yè)電解裝置的電解氧出口與預(yù)熱器的進(jìn)口連通，所述預(yù)熱器的出口與催化脫氫裝置的進(jìn)口連通，所述催化脫氫裝置上的燃燒器出口與分子篩脫水干燥器的進(jìn)口連通。
[0008]進(jìn)一步，所述工業(yè)電解裝置上附設(shè)有對原料水進(jìn)行脫氣處理的逆流鼓泡反吹裝置。
[0009]進(jìn)一步，所述預(yù)熱器設(shè)有加熱夾層，其加熱夾層設(shè)管道與催化脫氫裝置的余熱排放口連通。
[0010]進(jìn)一步，所述催化脫氫裝置上的燃燒器內(nèi)，設(shè)有3組用于溫度調(diào)節(jié)的電阻桿。
[0011]進(jìn)一步，所述分子篩脫水干燥器為裝有13X分子篩的干燥器。
[0012]進(jìn)一步，所述13X分子篩，由A、B兩組組成。
[0013]進(jìn)一步，所述電解水制高純氧的裝置還包括設(shè)于分子篩脫水干燥器后的過濾器，所述分子篩脫水干燥器的出口與過濾器的進(jìn)口連通。
[0014]進(jìn)一步，所述過濾器為保安過濾器。
[0015]進(jìn)一步，所述電解水制高純氧的裝置還包括設(shè)于過濾器后的隔膜壓縮機(jī)，所述過濾器出口與隔膜壓縮機(jī)進(jìn)口連通。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的電解水制高純氧裝置，通過預(yù)熱器對制得的工業(yè)電解氧進(jìn)行預(yù)熱處理，通過帶燃燒器的催化脫氫裝置除去電解氧中的氫及其他可燃性雜質(zhì)，通過分子篩脫水干燥器除去水分、二氧化碳等雜質(zhì)，使從工業(yè)電解裝置出來的電解氧一步步純化得到高純氧。此外，其中逆流鼓泡反吹裝置對原料水中可溶性氣體的去除，以及預(yù)熱器通過設(shè)管道對催化脫氫裝置余熱的回收利用，使該裝置系統(tǒng)進(jìn)一步提高了高純氧的制備及純化效率，并充分利用了能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0018]圖1為本實(shí)用新型電解水制高純氧裝置的流程示意圖；
[0019]圖中，I為工業(yè)電解裝置，101為逆流鼓泡反吹裝置，2為預(yù)熱器，3為催化脫氫裝置，301為燃燒器，4為分子篩脫水干燥器，5為過濾器，6為隔膜壓縮機(jī)；圖中箭頭為物料走向。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖1所示:
[0021]一種電解水制高純氧的裝置，包括從前往后依次設(shè)置的工業(yè)電解裝置1、預(yù)熱器
2、催化脫氫裝置3和分子篩脫水干燥器4 ;所述催化脫氫裝置3上還附設(shè)有一燃燒器301，燃燒器301的進(jìn)口與催化脫氫裝置3脫氫后的氣體出口連通；所述工業(yè)電解裝置I的電解氧出口與預(yù)熱器2的進(jìn)口連通，所述預(yù)熱器2的出口與催化脫氫裝置3的進(jìn)口連通，所述催化脫氫裝置3上的燃燒器301出口與分子篩脫水干燥器4的進(jìn)口連通。該裝置系統(tǒng)在運(yùn)行時，水首先在工業(yè)電解氧裝置中分解得到電解氧，電解氧再依次流經(jīng)后續(xù)設(shè)備，純化得到高純氧。
[0022]進(jìn)一步，所述工業(yè)電解裝置I上附設(shè)有對原料水進(jìn)行脫氣處理的逆流鼓泡反吹裝置101。該逆流鼓泡反吹裝置101可對原料水進(jìn)行高純氧的逆流鼓泡反吹，可脫除其中的溶解氣，以減少后續(xù)純化中雜質(zhì)氣體的存在。具體地，所述逆流鼓泡反吹裝置101可為設(shè)于工業(yè)電解裝置I上的一封口的原料水箱，在水箱的入口處設(shè)氧氣入口和流量計(jì)，用填充了不銹鋼絲網(wǎng)的填料管作為鼓泡脫氮管。
[0023]進(jìn)一步，所述預(yù)熱器2設(shè)有加熱夾層，其加熱夾層設(shè)管道與催化脫氫裝置3的余熱排放口連通。由于催化脫氫是在加熱的條件下進(jìn)行，該預(yù)熱器2通過設(shè)管道對催化脫氫裝置3的余熱進(jìn)行回收利用，充分利用了能源，降低了生產(chǎn)成本。
[0024]進(jìn)一步，所述催化脫氫裝置3上的燃燒器301內(nèi)，設(shè)有3組用于溫度調(diào)節(jié)的電阻桿。這樣可根據(jù)電解氧中可燃?xì)怏w含量的多少對燃燒溫度進(jìn)行高低控制，可燃?xì)怏w含量高，則燃燒溫度高。上述燃燒器301即指燃燒用的反應(yīng)器，其它工業(yè)上可實(shí)現(xiàn)該燃燒功能的設(shè)備也包括在本實(shí)用新型之內(nèi)。進(jìn)一步，所述分子篩脫水干燥器4為裝有13X分子篩的干燥器。該分子篩雜質(zhì)脫除效果好，使用周期長，強(qiáng)度高，不掉粉。
[0025]進(jìn)一步，所述13X分子篩，由A、B兩組組成。運(yùn)行時，一組使用，一組再生。
[0026]進(jìn)一步，還包括設(shè)于分子篩脫水干燥器4后的過濾器5，所述分子篩脫水干燥器4的出口與過濾器5的進(jìn)口連通。過濾器5可進(jìn)一步除去氧中的機(jī)械雜質(zhì)。
[0027]進(jìn)一步，所述過濾器5為保安過濾器5。
[0028]進(jìn)一步，還包括設(shè)于過濾器5后的隔膜壓縮機(jī)6，所述過濾器5出口與隔膜壓縮機(jī)6進(jìn)口連通。
[0029]實(shí)施例
[0030]利用本實(shí)用新型的電解水制高純氧裝置系統(tǒng)中，按下述流程進(jìn)行了高純氧的制備:
[0031](I)電解水制氧:在常溫下，在原料水箱中，用流量為5NmVh的高純氧對原料水進(jìn)行鼓泡反吹，除去溶解于水中氮?dú)饧捌渌扇軞怏w，獲得脫除溶解氣的水。將上述處理后的水在工業(yè)電解裝置I中電解，在電解槽陽極獲得工業(yè)電解氧，所述工業(yè)電解氧的純度為99.6% (體積比)，經(jīng)檢測，其中還含有水、二氧化碳、一氧化碳、烴、硫化氫等雜質(zhì)。
[0032](2)預(yù)熱處理:在預(yù)熱器2中，對步驟(2)獲得的工業(yè)電解氧進(jìn)行預(yù)熱，使溫度達(dá)到220°C左右。
[0033](3)催化脫氫:步驟(2)獲得的工業(yè)電解氧引入催化脫氫裝置3，在市售鈀的催化，溫度280°C，壓力1.4MPa下，使電解氧中的雜質(zhì)氫與氧反應(yīng)生成水，并在280°C下經(jīng)燃燒器301燃燒除去未反應(yīng)完的氫氣、可燃?xì)怏w等,得到含氧99.9995%、無氫、無烴、含水和二氧化碳等雜質(zhì)的氧氣。
[0034](4)脫水干燥:步驟(3)除雜后的電解氧經(jīng)冷卻器冷卻至30°C，進(jìn)入分子篩脫水干燥器4，采用分子篩等壓變溫吸附技術(shù)脫除其中的水分、CO2等。分子篩干燥器分為A、B兩組，電解氧從A組進(jìn)經(jīng)吸附水分、CO2等。A組的出口取一股約A組進(jìn)氣的10%的高純氧，弓丨入B組對分子篩進(jìn)行再生(再生條件為:加熱到300°C，壓力0.05MPa，脫出水、0)2等)，待下次使用。
[0035](5)過濾除雜:步驟(4)脫水干燥的電解氧經(jīng)精密過濾器5 (保安過濾器5)過濾，除去機(jī)械雜質(zhì)，即得純度為99.9999%的高純氧。
[0036]在壓縮充瓶前，用隔膜壓縮機(jī)6對氣瓶進(jìn)行抽真空處理，再進(jìn)行高純氧的充瓶，即得廣品聞純氧。
[0037]上述制得的高純氧除氧的含量為99.9999%，在氫、氬、氮、二氧化碳、水分、一氧化碳、一氧化氮、總雜質(zhì)等含量上均極低，同時符合了“GBT14599-2008純氧、高純氧和超純氧”中高純氧和“GBT14604-2009電子工業(yè)用氣體氧”中二級電子氧的要求。
[0038]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種電解水制高純氧的裝置，其特征在于:包括從前往后依次設(shè)置的工業(yè)電解裝置(I)、預(yù)熱器(2)、催化脫氫裝置(3)和分子篩脫水干燥器⑷；所述催化脫氫裝置(3)上還附設(shè)有一燃燒器(301)，燃燒器(301)的進(jìn)口與催化脫氫裝置(3)脫氫后的氣體出口連通；所述工業(yè)電解裝置⑴的電解氧出口與預(yù)熱器⑵的進(jìn)口連通，所述預(yù)熱器⑵的出口與催化脫氫裝置(3)的進(jìn)口連通，所述催化脫氫裝置(3)上的燃燒器(301)出口與分子篩脫水干燥器⑷的進(jìn)口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述工業(yè)電解裝置(I)上附設(shè)有對原料水進(jìn)行脫氣處理的逆流鼓泡反吹裝置(101)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述預(yù)熱器(2)設(shè)有加熱夾層，其加熱夾層設(shè)管道與催化脫氫裝置(3)的余熱排放口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述催化脫氫裝置(3)上的燃燒器(301)內(nèi)，設(shè)有3組用于溫度調(diào)節(jié)的電阻桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述分子篩脫水干燥器⑷為裝有13X分子篩的干燥器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述13X分子篩，由A、B兩組組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:還包括設(shè)于分子篩脫水干燥器(4)后的過濾器(5)，所述分子篩脫水干燥器(4)的出口與過濾器(5)的進(jìn)口連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:所述過濾器(5)為保安過濾器(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解水制高純氧的裝置，其特征在于:還包括設(shè)于過濾器(5)后的隔膜壓縮機(jī)出)，所述過濾器(5)出口與隔膜壓縮機(jī)(6)進(jìn)口連通。
【文檔編號】C25B1/04GK203923390SQ201420301745
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】嚴(yán)豪, 羅緋, 吳冬, 袁紅, 趙先涌, 王前剛, 李楊, 古俐, 莊正明, 楊林 申請人:重慶朝陽氣體有限公司