專利名稱：吸附式氫氣干燥方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氫氣干燥方法及其裝置，更詳細地是涉及用于制氫站、氫冷發(fā)電機組、冶煉廠制氧站的吸附式氫氣干燥方法及其裝置。
以氫冷發(fā)電機為例，機內氫氣濕度過高，會引起繞組絕緣性能下降，導致發(fā)電機組端部繞組短路擊穿事故。為了確保氫冷發(fā)電機能連續(xù)正常安全運行，必須降低機內氫氣濕度?，F(xiàn)有的氫氣干燥有制冷式氫氣干燥和吸附式氫氣干燥兩種方法，制冷式氫氣干燥方法是使氫氣通過制冷裝置得到冷凍，水蒸氣冷凝成水而被脫除，制冷式氫氣干燥技術成熟，但干燥深度不夠，達不到新近頒布的干燥標準要求；吸附式氫氣干燥方法是使含水氫氣通過吸附柱，水份被吸附劑吸附掉而得到干燥的氫氣，吸附式裝置機械轉動部件少，運行可靠性高。
現(xiàn)有的吸附式氫氣干燥裝置主要采用機外強制循環(huán)干燥、閉路再生的全封閉型雙塔吸附式干燥方法，

圖1是現(xiàn)有吸附式氫氣干燥裝置的結構示意圖，如圖所示，該裝置由風機1、除油器2、二臺干燥塔3和4、冷卻器5、水分離器6、閥門7、電氣控制柜8等構成。以該裝置用于氫冷發(fā)電機的氫氣干燥為例，其工作流程如下來自發(fā)電機的高濕度氫氣進入風機1增壓，送入除油器2，除油后的氫氣則從閥門7a(或7b)進入干燥塔3(或干燥塔4)進行吸附干燥。干燥后的氫氣分成二路，一路是大部分氫氣返回發(fā)電機組循環(huán)使用；另一路是余下的少部分氫氣進入處于再生狀態(tài)的干燥塔4(或干燥塔3)內筒，經加熱管加熱后逆向流過干燥塔4(或干燥塔3)的吸附劑，吸附劑解吸出水汽而再生，再生后出干燥塔的氫氣和水汽經閥門7d(或7c)進入冷卻器5，水汽冷凝成水后，引入水分離器6分離水，所得氫氣則回到風機入口循環(huán)使用。
可見，該裝置的氫氣循環(huán)構成兩個回路，即，氫氣的吸附干燥過程，構成主回路；吸附劑的再生過程，構成副回路。
其氫氣干燥方法包括下列步驟主回路(1)高濕氫氣除油；(2)干燥塔內氫氣干燥；(3)干燥后大部分氫氣返回發(fā)電機組使用；副回路(1)干燥后少部分氫氣進入再生狀態(tài)的干燥塔，加熱，塔內吸附劑解吸再生；(2)含水蒸汽的高溫氫氣出塔冷卻，分離水；(3)氫氣返回發(fā)電機組使用。
兩個干燥塔的吸附與再生交替操作的切換，通過控制柜控制。
這里的副回路中，讓少量氫氣進入干燥塔將水份帶出，以加熱的方式使吸附劑解吸出水份，實現(xiàn)吸附劑再生。
現(xiàn)有的吸附式氫氣干燥方法及其裝置存在如下缺點1、現(xiàn)有的吸附式氫氣干燥方法中，其干燥塔內吸附劑的再生是采用恒壓變溫方法實現(xiàn)，油份不易除去，吸附劑再生效果不甚理想。
2、能在一定程度上解決氫氣干燥問題，可用于制氫站氫氣在線或非在線干燥、冶煉廠制氧站氫氣干燥等，但不能安全地用于氫冷發(fā)電機組發(fā)電機在線或非在線氫氣干燥，因為國內的氫冷發(fā)電機組密封油含水量較高(在0.05％以上)，又由于發(fā)電機密封瓦及密封油系統(tǒng)存在缺陷，致使較多的水不斷地由密封油擴散到發(fā)電機內，現(xiàn)有裝置雖然采用了除油器，仍不能解決這個問題；3、現(xiàn)有裝置采用四個閥門，易出故障，安全可靠性低；4、現(xiàn)有裝置包括兩個氫氣循環(huán)回路，結構復雜，連接點多，可泄漏點多。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，對現(xiàn)有技術進行改進，提供一種除油效率高，干燥塔內吸附劑再生效果好，結構簡單，安全可靠的吸附式氫氣干燥方法。
本發(fā)明的目的還在于針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種除油、除水效率高，干燥塔內吸附劑再生效果好，結構簡單，安全可靠的吸附式氫氣干燥裝置。
本發(fā)明的吸附式氫氣干燥方法包括下列步驟氫氣的吸附干燥(1)高濕氫氣除油；(2)干燥塔內氫氣干燥；(3)干燥的氫氣返回發(fā)電機組使用。
吸附劑的再生(1)再生狀態(tài)的干燥塔內有殘余氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份而再生；(2)水汽、油和塔內殘余的氫氣排至安全管路。
因此，本發(fā)明是對現(xiàn)有技術作出了改進，主要是(1)不必刻意將少部分干燥后的氫氣送到再生狀態(tài)的干燥塔進行吸附劑再生，而是利用再生狀態(tài)干燥塔內殘余氫氣進行吸附劑再生；(2)吸附劑再生采用變溫變壓方法，不僅解吸出水份，還可解吸出油份；(3)吸附劑再生處理后出塔的水份、油份、殘余氫氣直接排至安全管路，不必經分離階段返回使用。
本發(fā)明的吸附式氫氣干燥裝置主要由風機、除油器、二臺干燥塔、真空泵、三通閥、四通閥、電器控制柜構成。電器控制柜分別與除油器、干燥塔、真空泵、三通閥、四通閥連接，風機的入口端接氫氣入口、出口端接除油器，除油器出口管路、二條干燥塔管路、真空泵管路分別與四通閥連接，另二條干燥塔條管路、氫氣返回管路分別與三通閥連接，真空泵出口接安全管路。
為了提高操作的安全可靠性，可在二條干燥塔管路上接手動操作管路，通向安全管路，以便出現(xiàn)自動控制操作故障或其他故障時，及時通過手動操作解決故障。該手動操作管路由閥門和管路構成。
為了控制各段管路，可根據(jù)需要安裝電磁閥、球閥、針閥等閥門，例如在真空泵管路上裝電磁閥。
干燥塔的加熱裝置可以采用現(xiàn)有的電加熱器。
上述的三通閥、四通閥也可改用其他能實現(xiàn)同樣功能的閥門。
本發(fā)明的吸附式氫氣干燥裝置工作流程如下氫氣的吸附干燥氫氣經風泵進入除油器除去夾帶的油分，經除油器出口管路從四通閥進入吸附狀態(tài)的干燥塔，塔內吸附劑吸附分離出氫氣中的水份和油份后，氫氣經三通閥返回使用；吸附劑的再生再生狀態(tài)的干燥塔內有殘留氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，真空泵工作使塔內壓力從工作壓力(一般為6--3.5kg/cm2)下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份而再生，水汽、油份和氫氣經真空泵管路排向安全管路。
電器控制柜控制二臺干燥塔的吸附和再生交替切換、各段管路和閥門的開閉、干燥塔的溫度和壓力變化。
本發(fā)明的吸附式氫氣干燥方法及其裝置可用于制氫站、氫冷發(fā)電機組、冶煉廠制氧站的及用于制氫站、氫冷發(fā)電機組、冶煉廠制氧站的在線或非在線氫氣干燥。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用變溫變壓再生干燥塔吸附劑的方法取代恒壓變溫再生干燥塔吸附劑方法，不但能解吸吸附劑中的水份，還能解吸油份和氧、氮、二氧化碳等雜質，提高干燥塔吸附劑的再生效果和氫氣的干燥深度；2、不必刻意將少部分干燥后的氫氣送到再生狀態(tài)的干燥塔進行吸附劑再生，而是利用再生狀態(tài)干燥塔內殘余氫氣進行吸附劑再生；3、本發(fā)明將干燥塔內吸附劑再生處理后排出的水汽、油份等雜質和氫氣一起排向安全管路，從而節(jié)省冷凝器、汽水分離器等設備，簡化了裝置；
4、本發(fā)明還安裝手動操作安全管路，便于及時排除意外故障，提高操作安全可靠性；5、本發(fā)明裝置結構簡單、密封面少、體積小，因而能效比高、故障率低、安全穩(wěn)定性好、裝置成本和操作費用低。
圖2是本發(fā)明的吸附式氫氣干燥裝置結構示意圖。
下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進一步敘述。
如圖2所示，本發(fā)明的吸附式氫氣干燥裝置主要由風機1、除油器2、二臺干燥塔3和4、真空泵9、三通閥10、四通閥11、電器控制柜8構成。電器控制柜8分別與除油器2、干燥塔3和4、真空泵9、三通閥10、四通閥11連接，風機1的入口端接氫氣入口、出口端接除油器2，除油器出口管路A、二條干燥塔管路B和C、真空泵管路D分別與四通閥11連接，另二條干燥塔管路E和F、氫氣返回管路G分別與三通閥10連接，真空泵9出口接安全管路H。
在干燥塔管路B、C上分別接手動操作管路I，通向安全管路H，以便出現(xiàn)自動控制操作故障或其他故障時，及時通過手動操作解決故障。該手動操作管路由閥門7和管路構成；工作時，按下列步驟通過電氣控制柜進行控制(以干燥塔3進行吸附干燥、干燥塔4進行吸附劑再生的工作狀態(tài)為例)氫氣的吸附干燥氫氣經風泵1進入除油器2除去夾帶的油分，經除油器出口管路A、四通閥11、干燥塔管路B進入干燥塔3，塔內吸附劑吸附分離出氫氣中的水份和油份后，氫氣經干燥塔管路E、三通閥10、氫氣返回管路G返回使用。
吸附劑的再生干燥塔4內有殘留氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100℃，啟動真空泵使塔內壓力從工作壓力3.5kg/cm2下降到1kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽和油份等雜質而再生，水汽、油份等雜質和氫氣經干燥塔管路C、四通閥、真空泵管路D排向安全管路H。
電器控制柜控制二臺干燥塔的吸附和再生交替切換、各段管路和閥門的開閉、干燥塔的溫度和壓力變化。
出現(xiàn)故障時，手動打開閥門7，使氣體從手動操作管路I排向安全管路H。
權利要求
1.一種吸附式氫氣干燥方法，其特征在于包括下列步驟氫氣的吸附干燥(1)高濕氫氣除油；(2)干燥塔內氫氣干燥；(3)干燥的氫氣返回發(fā)電機組使用；吸附劑的再生(1)再生狀態(tài)的干燥塔內有殘余氫氣，加熱使其溫度從常溫上升至100--250℃，抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1--0kg/cm2，塔內吸附劑解吸出水汽、油份等雜質而再生；(2)水汽、油份等雜質和塔內殘留的氫氣排至安全管路。
2.一種吸附式氫氣干燥裝置，其特征在于主要由風機、除油器、二臺干燥塔、真空泵、三通閥、四通閥、電器控制柜構成；電器控制柜分別與除油器、干燥塔、真空泵、三通閥、四通閥連接，風機的入口端接氫氣入口、出口端接除油器，除油器出口管路、二條干燥塔管路、真空泵管路分別與四通閥連接，另二條干燥塔條管路、氫氣返回管路分別與三通閥連接，真空泵出口接安全管路。
3.按照權利要求2所述的吸附式氫氣干燥裝置，其特征在于在二條干燥塔管路上接手動操作管路，通向安全管路，該手動操作管路由閥門和管路構成。
全文摘要
一種吸附式氫氣干燥方法,其吸附劑的再生是通過加熱使溫度從常溫上升至100—250℃,抽真空使塔內壓力從工作壓力下降到1—0kg/cm
文檔編號C01B3/50GK1275423SQ99116210
公開日2000年12月6日 申請日期1999年5月28日 優(yōu)先權日1999年5月28日
發(fā)明者朱冬生, 關建郁 申請人:華南理工大學