氢气纯化装置优秀课件.ppt

氢气纯化装置氢气纯化装置第1页，本讲稿共22页一、概述二、脱氧的工作原理三、干燥的工作原理四、流程讲解第2页，本讲稿共22页一、概述一、概述第3页，本讲稿共22页二、脱氧的工作原理二、脱氧的工作原理1、催化脱氧 氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去除。氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去除。脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、铂、银、镍脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、铂、银、镍-铬、铬、铜等）负载在多孔性物质上（硅藻土、活性氧化铝、分子筛、半铜等）负载在多孔性物质上（硅藻土、活性氧化铝、分子筛、半导体粉末等）制成的。导体粉末等）制成的。脱氧催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，以达到脱氧脱氧催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，以达到脱氧的目的。的目的。2H2H2 2+O+O2 2 2H 2H2 2O+QO+Q 装置中使用的催化剂为钯金属装置中使用的催化剂为钯金属-半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，常温下即可催化反应发生，而深度深、气体处理量大、强度高等特性，常温下即可催化反应发生，而且无需预处理（活化）和再生。脱氧深度可达且无需预处理（活化）和再生。脱氧深度可达1ppm1ppm及以下。及以下。第4页，本讲稿共22页2、脱氧器的结构n n内内 筒筒：电加热元件：电加热元件 电缆接入口电缆接入口 a a口（气体入口）口（气体入口）n n外外 筒筒：脱氧催化剂：脱氧催化剂 b b口（气体出口）口（气体出口）装料口装料口 卸料口卸料口 2 2个铂电阻（测温元件）个铂电阻（测温元件）n n保温层保温层 原料氢气从原料氢气从a a口进入，经电加热元件加热后口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从b b口流出脱氧器。口流出脱氧器。a ab b第5页，本讲稿共22页3 3、温度控制、温度控制 在催化剂床层的上部和下部各装有一在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别用来检测催化剂床层上部个铂电阻。分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。和下部的温度。下部铂电阻检测温度达到设定温度下部铂电阻检测温度达到设定温度 时，会时，会暂停暂停暂停暂停电加热元件，待温度低于设定电加热元件，待温度低于设定温度后，会再次启动电加热元件。温度后，会再次启动电加热元件。上部铂电阻检测温度达到设定温上部铂电阻检测温度达到设定温度时，会度时，会停止停止停止停止电加热元件，再次启动电加热元件，再次启动电加热元件则需要操作人员的手动操电加热元件则需要操作人员的手动操作。作。注意：注意：电加热元件禁止干烧！电加热元件禁止干烧！电加热元件禁止干烧！电加热元件禁止干烧！如果电加热元件已开启而没有通气，那么电如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产生的热量就无法散发出去，并且没有加热元件产生的热量就无法散发出去，并且没有气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制系统停止加热，造成电加热的真实温度传至控制系统停止加热，造成电加热元件自身过热，直至烧断元件自身过热，直至烧断 。a ab b第6页，本讲稿共22页二、干燥的工作原理二、干燥的工作原理1、变温吸附干燥 变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。它是利用吸水性能优良的吸附剂（活性氧化铝、硅它是利用吸水性能优良的吸附剂（活性氧化铝、硅胶、胶、分子筛分子筛）在常温（或低温）下吸附气体中的水分，）在常温（或低温）下吸附气体中的水分，当吸附剂吸附的水分接近饱和时，采用升高温度的当吸附剂吸附的水分接近饱和时，采用升高温度的方法使水分从吸附剂中解吸出来（即吸附剂的再生）方法使水分从吸附剂中解吸出来（即吸附剂的再生）。从而达到循环工作的目的。从而达到循环工作的目的。第7页，本讲稿共22页2、分子筛的吸附原理 分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，其孔径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或其孔径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或原子存在着剩余的表面引力场，其对极性分子及可极原子存在着剩余的表面引力场，其对极性分子及可极化的分子具有高选择的吸附性能。因此当含水氢气通化的分子具有高选择的吸附性能。因此当含水氢气通过微孔时，属于极性分子的水就被强烈的吸附在微孔过微孔时，属于极性分子的水就被强烈的吸附在微孔的表面，属于非极性分子的氢则不易被吸附而顺利通的表面，属于非极性分子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，从而达到消除水分的目的。过微孔，从而达到消除水分的目的。分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。分子筛的吸附作用属物理吸附，过程可逆。第8页，本讲稿共22页3 3、干燥器的结构、干燥器的结构n n内内 筒筒：电加热元件：电加热元件 电缆接入口电缆接入口 a a口（口（气体出入口气体出入口气体出入口气体出入口）n n外外 筒筒：分子筛：分子筛 b b口（口（气体出入口气体出入口气体出入口气体出入口）装料口装料口 卸料口卸料口 2 2个铂电阻（测温元件）个铂电阻（测温元件）n n保温层保温层4 4、干燥过程、干燥过程 需要被干燥的气体从需要被干燥的气体从b b口进入干燥器，口进入干燥器，流经吸附剂床层，气体中的水分被吸流经吸附剂床层，气体中的水分被吸附剂吸附，干燥后的气体从附剂吸附，干燥后的气体从a a口流出干口流出干燥器。干燥过程电加热元件不工作燥器。干燥过程电加热元件不工作。a ab b第9页，本讲稿共22页a ab b5 5、吸附剂的再生、吸附剂的再生 当吸附剂吸附饱和时，需要进行再生当吸附剂吸附饱和时，需要进行再生处理，吸附水的解吸为吸热过程。处理，吸附水的解吸为吸热过程。再生气流从再生气流从a a口进入干燥器，经电口进入干燥器，经电加热元件加温后流经吸附剂床层，吸加热元件加温后流经吸附剂床层，吸附剂被加热后逐渐升温。在吸附剂中附剂被加热后逐渐升温。在吸附剂中的吸附水未大量脱附时，床层温度升的吸附水未大量脱附时，床层温度升高较快，当大量吸附水被脱附时，床高较快，当大量吸附水被脱附时，床层温度将稳定在一定值，并保持一段层温度将稳定在一定值，并保持一段时间。在吸附水基本被脱附后，床温时间。在吸附水基本被脱附后，床温急剧上升，加热再生结束。急剧上升，加热再生结束。再生温度越高，再生气的含水量越再生温度越高，再生气的含水量越小，再生越完全。小，再生越完全。第10页，本讲稿共22页6 6、再生时的温度控制、再生时的温度控制 吸附剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别检测吸附剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。分别检测吸附剂床层的上部和下部温度。因为水分的解吸为吸热过程，吸附剂床层的上部和下部温度。因为水分的解吸为吸热过程，所以吸附剂床层的下部温度大于上部温度。所以吸附剂床层的下部温度大于上部温度。当吸附剂再生时，下部铂电阻（温控铂电阻）用来控制再生气当吸附剂再生时，下部铂电阻（温控铂电阻）用来控制再生气流的温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热元件，避免再生气流的温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次启动电加热元件。流超温。当检测值低于设定值后，再次启动电加热元件。上部铂电阻（联锁铂电阻）的检测值达到设定值后，则停止上部铂电阻（联锁铂电阻）的检测值达到设定值后，则停止加热，吸附剂的再生结束。加热，吸附剂的再生结束。第11页，本讲稿共22页四、流程讲解四、流程讲解 氢气纯化装置根据干燥器的数量可分为两塔流程氢气纯化装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三塔流程。两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔和三塔流程。两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥流程是目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气器，使用产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可达到的露点可达到-70-70。第12页，本讲稿共22页1、QCYZQCYZ型氢气纯化装置第13页，本讲稿共22页脱氧器：内装脱氧催化剂，用来除去氢气中的氧气杂质。脱氧器：内装脱氧催化剂，用来除去氢气中的氧气杂质。干燥器：内装分子筛，用来除去氢气中的水份。干燥器：内装分子筛，用来除去氢气中的水份。冷却器：管壳式换热器，将高温氢气冷却至常温或低温。冷却器：管壳式换热器，将高温氢气冷却至常温或低温。气水分离器：内装滤芯，除去气体中的游离水。气水分离器：内装滤芯，除去气体中的游离水。过滤器：内装滤芯，用来过滤气体中微小的机械杂质及尘粒。过滤器：内装滤芯，用来过滤气体中微小的机械杂质及尘粒。积液器：积存液体，并排至水封。积液器：积存液体，并排至水封。水封：安全排液、排气。水封：安全排液、排气。阻火器：设置在氢气放空管上，防止回火，保证生产安全。阻火器：设置在氢气放空管上，防止回火，保证生产安全。第14页，本讲稿共22页冷却器结构图冷却器结构图气水分离器（过滤器）结构图气水分离器（过滤器）结构图第15页，本讲稿共22页2 2、QCNB型氢气纯化装置A AB BC C第16页，本讲稿共22页表表表表 4-14-1装置的装置的工作状态工作状态干燥器干燥器A A的的工作状态工作状态干燥器干燥器B B的的工作状态工作状态干燥器干燥器C C的的工作状态工作状态Z1Z1工作工作再生再生吸附吸附Z2Z2吸附吸附工作工作再生再生Z3Z3再生再生吸附吸附工作工作工作状态：干燥器不加热，处理气量为全气量；工作状态：干燥器不加热，处理气量为全气量；再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部分气量；再生状态包括加再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部分气量；再生状态包括加热阶段和吹冷阶段：热阶段和吹冷阶段：加热阶段加热阶段干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器内的温度逐渐上升，吸干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器内的温度逐渐上升，吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，电加热元件自动停止加热；电加热元件自动停止加热；吹冷阶段吹冷阶段干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥器切换至工作状态；直至干燥器切换至工作状态；吸附状态：干燥器不加热，处理气量同再生气量。吸附状态：干燥器不加热，处理气量同再生气量。第17页，本讲稿共22页第18页，本讲稿共22页第19页，本讲稿共22页3 3、常见故障及排除方法、常见故障及排除方法、常见故障及排除方法、常见故障及排除方法序号序号故障现象故障现象原因原因排除方法排除方法1 1产品氢气含氧产品氢气含氧量超标量超标 取样管道吹除不彻底或分析仪故障取样管道吹除不彻底或分析仪故障脱氧器工作温度低；脱氧器工作温度低；催化剂性能下降。催化剂性能下降。彻底吹除取样管道或检修分析仪彻底吹除取样管道或检修分析仪提高脱氧器控制温度、联锁温度设定提高脱氧器控制温度、联锁温度设定值；值；更换催化剂。更换催化剂。2 2产品氢气露点产品氢气露点达不到要求达不到要求 取样管道吹除不彻底或分析仪故障取样管道吹除不彻底或分析仪故障干燥剂再生不彻底；干燥剂再生不彻底；系统工作压力偏低或工作周期过长系统工作压力偏低或工作周期过长阀门开关不正常或者出现内漏；阀门开关不正常或者出现内漏；干燥剂性能降低。干燥剂性能降低。彻底吹除取样管道或检修分析仪彻底吹除取样管道或检修分析仪提高干燥器控制温度、联锁温度设定提高干燥器控制温度、联锁温度设定值；调整再生气量或检查电加热元件是值；调整再生气量或检查电加热元件是否工作正常否工作正常检查系统压力检查系统压力,确保压力控制正常；缩短确保压力控制正常；缩短工作周期工作周期检查、维修或更换阀门；检查、维修或更换阀门；更换新的干燥剂。更换新的干燥剂。3 3加热温度达不加热温度达不到要求到要求测温元件或控制元件失灵。测温元件或控制元件失灵。再生气量不合适再生气量不合适电加热元件损坏；电加热元件损坏；检查、维修或更换测温元件、控制元检查、维修或更换测温元件、控制元件。件。调整再生气量调整再生气量更换新的电加热元件；更换新的电加热元件；第20页，本讲稿共22页4 4、安全注意事项、安全注意事项、安全注意事项、安全注意事项n n由于氢气的高渗透性、易燃性，应严格按照操作规程和安全规程来进由于氢气的高渗透性、易燃性，应严格按照操作规程和安全规程来进行操作。行操作。（对于新安装的氢气纯化装置或经过修理和长期闲置的设备应（对于新安装的氢气纯化装置或经过修理和长期闲置的设备应进行：进行：1 1、气密性检查：用氮气充压至工作压力，保压、气密性检查：用氮气充压至工作压力，保压2424小时，泄小时，泄漏率以平均每小时不超过漏率以平均每小时不超过0.5%0.5%为合格。为合格。2 2、系统的氮气置换：用含氧量、系统的氮气置换：用含氧量小于小于0.5%0.5%的氮气对系统进行氮气置换至系统中的氧气含量小于的氮气对系统进行氮气置换至系统中的氧气含量小于0.5%0.5%为合格。）为合格。）泄漏率的计算：泄漏率的计算：（%/h%/h）n n用电安全。用电安全。n n防止高温烫伤。防止高温烫伤。第21页，本讲稿共22页谢谢！0310-7182706第22页，本讲稿共22页