CN116020250A - 一种水解制氢过程氢气纯化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纯化装置技术领域，尤其是一种水解制氢过程氢气纯化装置，针对液态原料气体不能保证扰动的过程，需要纯化的氢气不能及时的气化排出的问题，现提出以下方案，包括主基座，所述主基座的顶部一端位置通过螺栓固定有竖直设置的纯化桶，所述主基座的顶部另一端设置有储液罐，所述储液罐的一侧位置设置有压缩机，所述储液罐的另一侧位置设置有冷却机，所述冷却机的出液端套接有制冷剂盘管。本发明通过氢气的沸点具有明显的区别，在制冷板的作用下，氢气开始沸腾气化，且氢气的沸腾气化的过程，在液体中不规则上浮，带动制冷板的不规则摆动，可以提高原料液体的充分扰动，提高内部的氢气纯化气化的过程。
Description
技术领域
本发明涉及纯化装置技术领域，尤其涉及一种水解制氢过程氢气纯化装置。
背景技术
氢气纯化，即利用物理或化学的方法，除去氢气中杂质的方法总称，理论上所说的物质提纯或是除杂，可以用物理方法也可以用化学方法；在工业制备过程中，往往需要高纯的氢气才能满足工业生产需求，然而，当要求的氢气纯度越高，则工业产能则会越低，高纯度和高产量具有一定的矛盾性。在工业制备得到纯化的氢气中，低温冷凝法也是常用的技术手段。
现有的低温冷凝纯化氢气设备存在以下问题：由于低温冷凝的过程需要满足氢气的沸点，氢气的沸点很低，达到零下两百五十三摄氏度，在现有的装置制备过程中，采用单管的输液方式，这种方式使得管道长时间持续的低温工作状态，造成管体结霜，使得纯化的过程受阻，且内部制冷机构固定，需要纯化的氢气不能及时的气化排出，而现有技术不易解决此类问题，因此，亟需水解制氢过程氢气纯化装置来解决上述问题。
发明内容
基于液态原料气体不能保证扰动的过程，需要纯化的氢气不能及时的气化排出的技术问题，本发明提出了一种水解制氢过程氢气纯化装置。
本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置，包括主基座，所述主基座的顶部一端位置通过螺栓固定有竖直设置的纯化桶，所述主基座的顶部另一端设置有储液罐，所述储液罐的一侧位置设置有压缩机，所述储液罐的另一侧位置设置有冷却机，所述冷却机的出液端套接有制冷剂盘管，所述压缩机的顶部套接有原料进气管，且压缩机的底部出料端与储液罐的进液端相连通，所述储液罐的顶部固定有水平设置的液体进料管，且液体进料管与纯化桶的内部相导通，所述纯化桶的底部内壁通过螺栓固定有保冷底座，所述保冷底座的顶部开设有竖直设置的原料液体槽，且液体进料管的出液端位于原料液体槽的顶部位置，所述原料液体槽的圆周内壁焊接固定有圆周阵列分布的制冷剂导液弧板，且制冷剂导液弧板与制冷剂盘管相导通，所述保冷底座的顶部中间焊接固定有支撑座，且支撑座的一端设置有低温冷凝机构，所述纯化桶的顶部位置设置有膜纯化机构。
优选地，所述冷却机的一端位置通过螺栓固定有制冷剂进液管，所述储液罐的两端位置均通过螺栓固定有储液罐基座，所述储液罐基座通过螺栓与主基座的顶部相固定。
优选地，所述低温冷凝机构包括支撑座一端位置螺栓固定的冷凝纯化盒，所述冷凝纯化盒的底部套接有竖直设置的抽液管，且抽液管的底部分别延伸至原料液体槽的底部位置，所述冷凝纯化盒的内壁通过螺栓固定有保温内板，所述冷凝纯化盒的两侧内壁均开设有侧滑槽，且两侧位置的侧滑槽之间滑动固定有水平的抽液泵，所述抽液泵的底部进液端套接固定有抽液底管。
优选地，所述冷凝纯化盒的底部密封套接有竖直设置的纯化进液管，所述纯化进液管的底部与抽液管的顶部密封固定，所述纯化进液管的顶部与抽液底管的底部滑动卡接接触，且纯化进液管的顶部设置有接触密封机构，所述接触密封机构包括纯化进液管顶部两侧开设的气动腔室，所述气动腔室位于纯化进液管的圆周内壁通过螺栓固定有两个复位弹簧，两个所述复位弹簧的一侧位置通过螺栓固定有同一个接触顶块，所述接触顶块延伸至纯化进液管的顶部，所述纯化进液管的顶部嵌合固定有密封垫圈，所述气动腔室的内壁与接触顶块之间通过螺栓固定有两个气动杆，且两个气动杆的出气端与密封垫圈的进气端相导通。
优选地，所述膜纯化机构包括纯化桶圆周内壁中间位置通过螺栓固定的固定基座，所述固定基座的顶部转动卡接有水平设置的膜过滤纯化转动盘，所述膜过滤纯化转动盘的顶部开设有圆周阵列的六个膜过滤腔室，六个所述膜过滤腔室的顶部均滑动卡接有钯膜过滤盒。
优选地，所述膜纯化机构还包括纯化桶圆周内壁两侧位置通过螺栓固定的压膜盒，两个所述压膜盒的一侧均开设有出气口，且两个出气口固定有同一个集气管，所述纯化桶的顶部一侧套接有纯化氢气出料管，且集气管与纯化氢气出料管的内壁一端相密封固定，所述压膜盒的圆周外侧位置通过螺栓固定有四个固定端座。
优选地，所述压膜盒的顶部内壁通过螺栓固定有两个竖直设置的电动推杆，两个所述电动推杆的底部输出端通过螺栓固定有同一个压板，所述压板与压膜盒的内壁滑动卡接固定，所述压板的顶部开设有线性阵列分布的透气孔，所述透气孔顶部的两侧位置均固定有侧壁刮条，且侧壁刮条的顶部尖端与压膜盒的两侧内壁相接触。
优选地，所述膜过滤腔室的两端位置均开设有竖直设置的升降槽，两个所述升降槽的底部中间位置均通过螺栓固定有竖直设置的限位弹簧，所述钯膜过滤盒的两端位置分别与两端的升降槽滑动卡接，且钯膜过滤盒的底部两端位置分别与两端位置的限位弹簧相固定，所述膜过滤腔室的底部开设有进气槽孔。
优选地，所述抽液泵的顶部通过螺栓固定有水平设置的低温冷凝盒，所述冷凝纯化盒的顶部一端套接有竖直设置的出气管，且出气管的圆周内壁底部位置通过螺栓固定有出气风机，所述出气风机的出风位置朝向顶部，所述抽液泵的顶部出液端位于低温冷凝盒的底部位置，所述低温冷凝盒的两侧内壁之间通过轴承固定有竖直设置的制冷板。
优选地，所述冷凝纯化盒两端内壁的底部位置均通过螺栓固定有密封折板，两个所述密封折板靠近抽液泵的位置分别与抽液泵的两端底部相固定。
本发明中的有益效果为：
1、该水解制氢过程氢气纯化装置，通过抽液泵底部的抽液管将原料液体抽至顶部位置的冷凝纯化盒的内部，冷凝纯化盒内的低温冷凝盒收集抽上来的原料液体，并且内部的制冷板保持氢气的沸点温度，也就是-253°，氢气的沸点具有明显的区别，在制冷板的作用下，氢气开始沸腾气化，通过出气管导出至顶部的膜纯化机构的内部，且氢气的沸腾气化的过程，在液体中不规则上浮，带动制冷板的不规则摆动，可以提高原料液体的充分扰动，提高内部的氢气纯化气化的过程。
2、该水解制氢过程氢气纯化装置，通过设置在冷凝气化的过程，抽液泵为三个管位的交替抽液方式，通过侧边的侧滑槽可以进行滑移，在滑动至对应的进液管的顶部时，由于接触使得接触顶块向内部挤压，使得气动杆收缩，并且进行排气，将气体导出至顶部位置的密封垫圈，使得进液管与抽液底管的底部密封，防止抽液的泄漏，且循环式的低温冷凝，可以有效的避免单独抽液运行的管道低温结霜的过程，在循环时另外两个进液管可以进行化霜的过程。
3、该水解制氢过程氢气纯化装置，通过设置在膜纯化机构运行时，膜过滤纯化转动盘为每次六十度的角度循环转动，在转动过程中，底部的低温冷凝纯化的氢气导出至顶部的膜过滤腔室的内部，当对应到压膜盒的底部时，其内部的电动推杆向下压缩，通过压板下压钯膜过滤盒，将膜过滤腔室内部的氢气气体进一步的纯化，纯化后的氢气通过透气孔由顶部的纯化氢气出料管排出，在电动推杆收缩上升的过程中压板两侧的侧壁刮条对压膜盒的内壁进行刮除，将瞬间低温的固态氢气进行刮除。
附图说明
图1为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的纯化桶内部结构示意图；
图3为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的冷凝纯化机构结构示意图；
图4为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的进液管头结构示意图；
图5为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置图4中A部分结构的放大示意图；
图6为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的冷凝纯化盒内部结构示意图；
图7为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置的膜纯化机构结构示意图；
图8为本发明提出的一种水解制氢过程氢气纯化装置图7中B部分结构的放大示意图。
图中：1、主基座；2、纯化桶；3、纯化氢气出料管；4、原料进气管；5、压缩机；6、液体进料管；7、储液罐基座；8、储液罐；9、制冷剂进液管；10、冷却机；11、制冷剂盘管；12、钯膜过滤盒；13、支撑座；14、制冷剂导液弧板；15、原料液体槽；16、保冷底座；17、抽液管；18、冷凝纯化盒；19、固定基座；20、膜过滤纯化转动盘；21、压膜盒；22、固定端座；23、集气管；24、纯化进液管；25、抽液底管；26、抽液泵；27、低温冷凝盒；28、出气风机；29、出气管；30、密封折板；31、保温内板；32、侧滑槽；33、接触密封机构；34、密封垫圈；35、接触顶块；36、气动杆；37、复位弹簧；38、气动腔室；39、制冷板；40、进气槽孔；41、升降槽；42、膜过滤腔室；43、限位弹簧；44、透气孔；45、压板；46、电动推杆；47、侧壁刮条。
具体实施方式
参照图1-图8，一种水解制氢过程氢气纯化装置，包括主基座1，主基座1的顶部一端位置通过螺栓固定有竖直设置的纯化桶2，主基座1的顶部另一端设置有储液罐8，储液罐8的一侧位置设置有压缩机5，储液罐8的另一侧位置设置有冷却机10，冷却机10的出液端套接有制冷剂盘管11，压缩机5的顶部套接有原料进气管4，且压缩机5的底部出料端与储液罐8的进液端相连通，储液罐8的顶部固定有水平设置的液体进料管6，且液体进料管6与纯化桶2的内部相导通，纯化桶2的底部内壁通过螺栓固定有保冷底座16，保冷底座16的顶部开设有竖直设置的原料液体槽15，且液体进料管6的出液端位于原料液体槽15的顶部位置，原料液体槽15的圆周内壁焊接固定有圆周阵列分布的制冷剂导液弧板14，且制冷剂导液弧板14与制冷剂盘管11相导通，保冷底座16的顶部中间焊接固定有支撑座13，且支撑座13的一端设置有低温冷凝机构，纯化桶2的顶部位置设置有膜纯化机构；
进一步的，冷却机10的一端位置通过螺栓固定有制冷剂进液管9，储液罐8的两端位置均通过螺栓固定有储液罐基座7，储液罐基座7通过螺栓与主基座1的顶部相固定；
进一步的，低温冷凝机构包括支撑座13一端位置螺栓固定的冷凝纯化盒18，冷凝纯化盒18的底部套接有竖直设置的抽液管17，且抽液管17的底部分别延伸至原料液体槽15的底部位置，冷凝纯化盒18的内壁通过螺栓固定有保温内板31，冷凝纯化盒18的两侧内壁均开设有侧滑槽32，且两侧位置的侧滑槽32之间滑动固定有水平的抽液泵26，抽液泵26的底部进液端套接固定有抽液底管25；
进一步的，冷凝纯化盒18的底部密封套接有竖直设置的纯化进液管24，纯化进液管24的底部与抽液管17的顶部密封固定，纯化进液管24的顶部与抽液底管25的底部滑动卡接接触，且纯化进液管24的顶部设置有接触密封机构33，接触密封机构33包括纯化进液管24顶部两侧开设的气动腔室38，气动腔室38位于纯化进液管24的圆周内壁通过螺栓固定有两个复位弹簧37，两个复位弹簧37的一侧位置通过螺栓固定有同一个接触顶块35，接触顶块35延伸至纯化进液管24的顶部，纯化进液管24的顶部嵌合固定有密封垫圈34，气动腔室38的内壁与接触顶块35之间通过螺栓固定有两个气动杆36，且两个气动杆36的出气端与密封垫圈34的进气端相导通；
进一步的，膜纯化机构包括纯化桶2圆周内壁中间位置通过螺栓固定的固定基座19，固定基座19的顶部转动卡接有水平设置的膜过滤纯化转动盘20，膜过滤纯化转动盘20的顶部开设有圆周阵列的六个膜过滤腔室42，六个膜过滤腔室42的顶部均滑动卡接有钯膜过滤盒12；
进一步的，膜纯化机构还包括纯化桶2圆周内壁两侧位置通过螺栓固定的压膜盒21，两个压膜盒21的一侧均开设有出气口，且两个出气口固定有同一个集气管23，纯化桶2的顶部一侧套接有纯化氢气出料管3，且集气管23与纯化氢气出料管3的内壁一端相密封固定，压膜盒21的圆周外侧位置通过螺栓固定有四个固定端座22。
进一步的，压膜盒21的顶部内壁通过螺栓固定有两个竖直设置的电动推杆46，两个电动推杆46的底部输出端通过螺栓固定有同一个压板45，压板45与压膜盒21的内壁滑动卡接固定，压板45的顶部开设有线性阵列分布的透气孔44，透气孔44顶部的两侧位置均固定有侧壁刮条47，且侧壁刮条47的顶部尖端与压膜盒21的两侧内壁相接触；
进一步的，膜过滤腔室42的两端位置均开设有竖直设置的升降槽41，两个升降槽41的底部中间位置均通过螺栓固定有竖直设置的限位弹簧43，钯膜过滤盒12的两端位置分别与两端的升降槽41滑动卡接，且钯膜过滤盒12的底部两端位置分别与两端位置的限位弹簧43相固定，膜过滤腔室42的底部开设有进气槽孔40；
进一步的，抽液泵26的顶部通过螺栓固定有水平设置的低温冷凝盒27，冷凝纯化盒18的顶部一端套接有竖直设置的出气管29，且出气管29的圆周内壁底部位置通过螺栓固定有出气风机28，出气风机28的出风位置朝向顶部，抽液泵26的顶部出液端位于低温冷凝盒27的底部位置，低温冷凝盒27的两侧内壁之间通过轴承固定有竖直设置的制冷板39；
进一步的，冷凝纯化盒18两端内壁的底部位置均通过螺栓固定有密封折板30，两个密封折板30靠近抽液泵26的位置分别与抽液泵26的两端底部相固定。
本发明使用时：首先将整个纯化装置固定稳定，在进行使用时，首先将需要纯化的气体连接在原料进气管4中，将制冷剂进液管9导入高压液化的制冷剂，其中优选液氮制冷剂，液氮通过冷却剂10的输送，输出至制冷剂盘管11，并且在保冷底座16的内壁以及制冷剂导液弧板14的内部进行流通，原料气体通过压缩机5的压缩，再将压缩后的高压液态的混合原料存储在储液罐8中，在纯化时通过泵机由液体进料管6输送到原料液体槽15中，由于充满循环液氮的保冷底座16的效果，使得原料液体槽15内部的原料液体可以保持液体状态，通过抽液泵26底部的抽液管17将原料液体抽至顶部位置的冷凝纯化盒18的内部，冷凝纯化盒18内的低温冷凝盒27收集抽上来的原料液体，并且内部的制冷板39保持氢气的沸点温度，也就是-253°，氢气的沸点具有明显的区别，在制冷板39的作用下，氢气开始沸腾气化，通过出气管29导出至顶部的膜纯化机构的内部；且在冷凝气化的过程，抽液泵26为三个管位的交替抽液方式，通过侧边的侧滑槽32可以进行滑移，在滑动至对应的纯化进液管24的顶部时，由于接触使得接触顶块35向内部挤压，使得气动杆36收缩，并且进行排气，将气体导出至顶部位置的密封垫圈34，使得纯化进液管24与抽液底管25的底部密封，防止抽液的泄漏；在膜纯化机构运行时，膜过滤纯化转动盘20为每次六十度的角度循环转动，在转动过程中，底部的低温冷凝纯化的氢气导出至顶部的膜过滤腔室42的内部，当对应到压膜盒21的底部时，其内部的电动推杆46向下压缩，通过压板45下压钯膜过滤盒12，将膜过滤腔室42内部的氢气气体进一步的纯化，纯化后的氢气通过透气孔44由顶部的纯化氢气出料管3排出，在电动推杆46收缩上升的过程中压板45两侧的侧壁刮条47对压膜盒21的内壁进行刮除，将瞬间低温的固态氢气进行刮除。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水解制氢过程氢气纯化装置，包括主基座(1)，所述主基座(1)的顶部一端位置通过螺栓固定有竖直设置的纯化桶(2)，所述主基座(1)的顶部另一端设置有储液罐(8)，所述储液罐(8)的一侧位置设置有压缩机(5)，所述储液罐(8)的另一侧位置设置有冷却机(10)，所述冷却机(10)的出液端套接有制冷剂盘管(11)，其特征在于，所述压缩机(5)的顶部套接有原料进气管(4)，且压缩机(5)的底部出料端与储液罐(8)的进液端相连通，所述储液罐(8)的顶部固定有水平设置的液体进料管(6)，且液体进料管(6)与纯化桶(2)的内部相导通，所述纯化桶(2)的底部内壁通过螺栓固定有保冷底座(16)，所述保冷底座(16)的顶部开设有竖直设置的原料液体槽(15)，且液体进料管(6)的出液端位于原料液体槽(15)的顶部位置，所述原料液体槽(15)的圆周内壁焊接固定有圆周阵列分布的制冷剂导液弧板(14)，且制冷剂导液弧板(14)与制冷剂盘管(11)相导通，所述保冷底座(16)的顶部中间焊接固定有支撑座(13)，且支撑座(13)的一端设置有低温冷凝机构，所述纯化桶(2)的顶部位置设置有膜纯化机构。
2.根据权利要求1所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述冷却机(10)的一端位置通过螺栓固定有制冷剂进液管(9)，所述储液罐(8)的两端位置均通过螺栓固定有储液罐基座(7)，所述储液罐基座(7)通过螺栓与主基座(1)的顶部相固定。
3.根据权利要求1所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述低温冷凝机构包括支撑座(13)一端位置螺栓固定的冷凝纯化盒(18)，所述冷凝纯化盒(18)的底部套接有竖直设置的抽液管(17)，且抽液管(17)的底部分别延伸至原料液体槽(15)的底部位置，所述冷凝纯化盒(18)的内壁通过螺栓固定有保温内板(31)，所述冷凝纯化盒(18)的两侧内壁均开设有侧滑槽(32)，且两侧位置的侧滑槽(32)之间滑动固定有水平的抽液泵(26)，所述抽液泵(26)的底部进液端套接固定有抽液底管(25)。
4.根据权利要求3所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述冷凝纯化盒(18)的底部密封套接有竖直设置的纯化进液管(24)，所述纯化进液管(24)的底部与抽液管(17)的顶部密封固定，所述纯化进液管(24)的顶部与抽液底管(25)的底部滑动卡接接触，且纯化进液管(24)的顶部设置有接触密封机构(33)，所述接触密封机构(33)包括纯化进液管(24)顶部两侧开设的气动腔室(38)，所述气动腔室(38)位于纯化进液管(24)的圆周内壁通过螺栓固定有两个复位弹簧(37)，两个所述复位弹簧(37)的一侧位置通过螺栓固定有同一个接触顶块(35)，所述接触顶块(35)延伸至纯化进液管(24)的顶部，所述纯化进液管(24)的顶部嵌合固定有密封垫圈(34)，所述气动腔室(38)的内壁与接触顶块(35)之间通过螺栓固定有两个气动杆(36)，且两个气动杆(36)的出气端与密封垫圈(34)的进气端相导通。
5.根据权利要求1所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述膜纯化机构包括纯化桶(2)圆周内壁中间位置通过螺栓固定的固定基座(19)，所述固定基座(19)的顶部转动卡接有水平设置的膜过滤纯化转动盘(20)，所述膜过滤纯化转动盘(20)的顶部开设有圆周阵列的六个膜过滤腔室(42)，六个所述膜过滤腔室(42)的顶部均滑动卡接有钯膜过滤盒(12)。
6.根据权利要求1所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述膜纯化机构还包括纯化桶(2)圆周内壁两侧位置通过螺栓固定的压膜盒(21)，两个所述压膜盒(21)的一侧均开设有出气口，且两个出气口固定有同一个集气管(23)，所述纯化桶(2)的顶部一侧套接有纯化氢气出料管(3)，且集气管(23)与纯化氢气出料管(3)的内壁一端相密封固定，所述压膜盒(21)的圆周外侧位置通过螺栓固定有四个固定端座(22)。
7.根据权利要求6所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述压膜盒(21)的顶部内壁通过螺栓固定有两个竖直设置的电动推杆(46)，两个所述电动推杆(46)的底部输出端通过螺栓固定有同一个压板(45)，所述压板(45)与压膜盒(21)的内壁滑动卡接固定，所述压板(45)的顶部开设有线性阵列分布的透气孔(44)，所述透气孔(44)顶部的两侧位置均固定有侧壁刮条(47)，且侧壁刮条(47)的顶部尖端与压膜盒(21)的两侧内壁相接触。
8.根据权利要求5所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述膜过滤腔室(42)的两端位置均开设有竖直设置的升降槽(41)，两个所述升降槽(41)的底部中间位置均通过螺栓固定有竖直设置的限位弹簧(43)，所述钯膜过滤盒(12)的两端位置分别与两端的升降槽(41)滑动卡接，且钯膜过滤盒(12)的底部两端位置分别与两端位置的限位弹簧(43)相固定，所述膜过滤腔室(42)的底部开设有进气槽孔(40)。
9.根据权利要求3所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述抽液泵(26)的顶部通过螺栓固定有水平设置的低温冷凝盒(27)，所述冷凝纯化盒(18)的顶部一端套接有竖直设置的出气管(29)，且出气管(29)的圆周内壁底部位置通过螺栓固定有出气风机(28)，所述出气风机(28)的出风位置朝向顶部，所述抽液泵(26)的顶部出液端位于低温冷凝盒(27)的底部位置，所述低温冷凝盒(27)的两侧内壁之间通过轴承固定有竖直设置的制冷板(39)。
10.根据权利要求9所述的一种水解制氢过程氢气纯化装置，其特征在于，所述冷凝纯化盒(18)两端内壁的底部位置均通过螺栓固定有密封折板(30)，两个所述密封折板(30)靠近抽液泵(26)的位置分别与抽液泵(26)的两端底部相固定。
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