[發明專利]一種超純氫氣生產系統及工藝

在審

• 申請號: 201810338584.1
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108264021A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 劉金偉;張會軍;白婷
• 申請（專利權）人: 蘭州弘昌特種氣體有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;C01B3/50
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 陶濤

1.一種超純氫氣生產系統，包括原料氫氣儲罐（1）和純化器（7），其特征在于，所述原料氫氣儲罐（1）經由原料氫氣雙向截止閥（2）與隔膜壓縮機（6）進口連接，原料氫氣儲罐（1）與原料氫氣雙向截止閥（2）之間的管道上連接真空泵（3）；純化器（7）包括內膽（7-2）和外部夾層（7-1），其中，內膽（7-2）上設有原料氫氣進口（7-5）和超純氫氣出口（7-6），內膽（7-2）內部分層充裝吸附劑，內膽（7-2）中部設有吸附劑活化管道（8），該吸附劑活化管道（8）內充裝有導熱油，且通過加熱探頭（9）與溫度控制器（12）相連接，溫度控制器（12）分別通過液氮低位探頭（11）和液氮高位探頭（10）與純化器（7）的外部夾層（7-1）相連通；外部夾層（7-1）包括液氮入口（7-3）和液氮出口（7-4），液氮入口（7-3）與液氮儲罐（5）相連通；隔膜壓縮機（6）出口與原料氫氣進口（7-5）相連通，超純氫氣出口（7-6）通過超純氫氣管道（14）連接充裝面板（15），該充裝面板（15）第一支路經由第一截止閥（16）連接檢測器（19），第二支路經由第二截止閥（17）連接成品氫氣鋼瓶（20），第三支路經由第三截止閥（18）通過氫氣循環管道（13）與原料氫氣雙向截止閥（2）后的原料氫氣管道（4）相連通。

2.如權利要求1所述的一種超純氫氣生產系統，其特征在于，所述吸附劑采用不銹鋼金屬網（21）分層充裝，該不銹鋼金屬網（21）網格大小為0.5×0.5-0.8×0.8mm。

3.一種利用如權利要求1或2所述的系統生產超純氫氣的工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟：

步驟一，打開液氮儲罐（5），液氮從液氮入口（7-3）進入純化器（7）的外部夾層（7-1），當溫度控制器（12）顯示液氮高位探頭（10）和液氮低位探頭（11）的溫度均低于-160℃時關閉液氮儲罐（5）；

步驟二，啟動真空泵（3），對生產系統管道抽真空；

步驟三，保持第一截止閥（16）、第二截止閥（17）和第三截止閥（18）均處于關閉狀態，打開原料氫氣雙向截止閥（2），原料氫氣在隔膜壓縮機（6）的作用下從原料氫氣儲罐（1）進入純化器（7）的內膽（7-2），在吸附劑的作用下吸附純化后，從超純氫氣出口（7-6）排出，通過超純氫氣管道（14）進入充裝面板（15）；15-30min后，關閉原料氫氣雙向截止閥（2），打開第三截止閥（18），使管路中氣體進入吸附循環，10-15min后，關閉第三截止閥（18），打開第一截止閥（16），管路氣體進入檢測器（19），若氣體純度達到生產要求，則關閉第一截止閥（16），打開第二截止閥（17），使超純氫氣充裝進成品氫氣鋼瓶（20）；若氣體純度未達到生產要求，則關閉第一截止閥（16），打開第三截止閥（18），使氣體通過氫氣循環管道（13）再次進入吸附循環，使管道壓力保持在8-10MPa；直至檢測器（19）檢測到氣體純度符合要求后進行充裝；

步驟四，重復步驟三，直至超純氫氣充滿成品氫氣鋼瓶（20）；

步驟五，當吸附劑雜質含量過高，無法得到符合要求純度的超純氫氣時，關閉第一截止閥（16）和第二截止閥（17），打開第三截止閥（18）和原料氫氣雙向截止閥（2），將不合格氫氣回收進原料氫氣儲罐（1）；

步驟六，當液氮低位探頭（11）溫度高于-160℃時，打開液氮出口，排空液氮，并在抽真空的同時，通過溫度控制器（12）控制加熱探頭（9）對導熱油進行加熱，導熱油持續升溫至180℃，使吸附劑活化5-6h；停止加熱，導熱油自然冷卻至常溫；重復步驟一至步驟四，進行下一個超純氫氣生產循環。

4.根據權利要求3所述的一種超純氫氣生產工藝，其特征在于：所述吸附劑為煤質活性炭，采用優質無煙煤精制而成。

5.根據權利要求3或4所述的一種超純氫氣生產工藝，其特征在于：所述液氮高位探頭（10）溫度高于-160℃、液氮低位探頭（11）溫度低于-160℃時，及時補充液氮。