一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种气体处理系统，具体涉及的是一种能快速、有效回收空气中 的氢气的循环处理系统。
【背景技术】
[0002] 目前，对于含氢混合气体的排放，有着严格的标准，因为氢气存在一定的爆炸极 限，当混合气体中的氢含量达到爆炸极限时，容易带来爆炸的隐患。因此，在排放含氢的混 合气体前，需要对其含有的氢气进行回收，方能进行排放。Zr2Fe合金是典型的吸气剂材料， 通常用于含氚气氛的氚回收处理，当然也适用于吸附回收氢。然而，普通的Zr2Fe合金在捕 集混合气体中的氢气的同时，它也可以与其中的杂质气体，例如水蒸汽、氧、一氧化碳等发 生反应，弓丨起Zr2Fe合金中毒，从而影响Zr2Fe合金的处理性能。
[0003] 基于此，中国专利申请公布号为CN104259452A、发明创造名称为"一种增强Zr2Fe 合金抗空气毒化性能的方法"公开了一种经表面改性后的Zr2Fe合金，其大幅增强了Zr2Fe 合金的抗空气毒化性能，有效提高了Zr2Fe合金使用的稳定性，从而可以很好地对含氢混合 气体进行氢回收处理。
[0004] 虽然上述经表面改性后的Zr2Fe合金，其抗毒化性能大幅提升了，但是由于现有的 氢回收处理系统结构设计不合理，因而难以充分发挥表面改性后的Zr2Fe合金的除氢能力， 使得排放的混合气体中的氢气不能被有效的回收，进而可能导致排放的气体中存在氢气过 多泄漏的安全隐患。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系 统，主要解决现有的氢处理系统在配合表面改性的Zr2Fe合金后，依然难以有效地将混合气 体中的氢进行回收的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0007] -种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，包括高压钢瓶、贮气罐、流 量控制计、取样口、循环栗以及装有表面改性后的Zr2Fe合金的吸气剂床；所述高压钢瓶出 气口通过第一管道与流量控制计进气口连通，并且该第一管道上设有第一阀门；所述贮气 罐出气口通过第二管道与流量控制计进气口连通，并且该第二管道上设有第二阀门；所述 流量控制计出气口通过第三管道与吸气剂床进气口连接，而吸气剂床的出气口则通过第四 管道与取样口连通，并且该第四管道上还设有第三阀门；所述循环栗栗入口通过第五管道 与第四管道连通，而循环栗出口则通过第六管道与贮气罐进气口连通，并且第五管道上还 设有第四阀门。
[0008] 为进一步确保操作的安全性，本实用新型还包括设置在第二管道上、且用于监测 贮气罐出气口压力的压力传感器，以及设置在第六管道上的第五阀门。
[0009] 进一步地，所述第四管道上还设有过滤器；所述第五管道靠近该过滤器出气口处。
[0010] 为保证管道及设备的真空度，本实用新型还包括通过第七管道与第四管道连通的 真空栗，并且该第七管道上还设有第六阀门。
[0011] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0012] ( 1)本实用新型通过设置高压钢瓶、贮气罐、吸气剂床、循环栗以及一些控制阀门， 并在吸气剂床中装入经表面改性后的Zr2Fe合金，从而以循环处理的方式，对含氢混合气体 进行反复处理，将其中的微量氢气进行回收，如此既能快速使混合气体达到氢气排放的标 准，又能快速、有效地回收氢气。本实用新型充分发挥了表面改性后的Zr2Fe合金的抗毒化 性能，大幅提高了在混合气体中回收氢气的效率和持续性，并且避免了因氢气泄漏而可能 存在的各种安全隐患。
[0013] (2)本实用新型通过设置压力传感器和第五阀门，可以对贮气罐的出气压力进行 实时监控，利用第五阀门调节贮气罐的进气流量，确保系统操作的安全性。
[0014] (3)本实用新型还设置了真空栗，利用真空栗对系统进行抽真空处理，可以避免 系统对含氢混合气体的处理结果存在偏差，从而进一步保证了排放气体符合氢气的排放标 准。
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0016] 其中，附图标记对应的零部件名称为：
[0017] 1-高压钢瓶，2-第一阀门，3-贮气罐，4-压力传感器，5-第二阀门，6-吸气剂床， 7-过滤器，8-流量控制计，9-第三阀门，10-取样口，11-第四阀门，12-循环栗，13-第五阀 门，14-第六阀门，15-真空栗。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括 但不限于下列实施例。 实施例
[0019] 如图1所示，本实用新型提供了一种可以快速、有效回收空气中的微量氢气的系 统，其包括高压钢瓶1、贮气罐3、吸气剂床6、流量控制计8、取样口 10以及循环栗12。所述 的高压钢瓶1中盛装有含氢的混合气体，该高压钢瓶1出气口通过第一管道与流量控制计 8进气口连通，并且该第一管道上设有第一阀门2 ;所述贮气罐3的进气口通过第六管道与 循环栗12出口连通，并且该第六管道上设有第五阀门13,而贮气罐3的出气口则通过第二 管道与流量控制计8进气口连通，并且该第二管道上还设有第二阀门5。所述的吸气剂床6 用于回收含氢混合气体中的微量氢气，其内装有表面改性后的Zr2Fe合金，本实施例所述的 表面改性后的Zr2Fe合金，其制备方式在申请公布号为CN104259452A的中国专利申请文献 中有详细记载，因此，本实施例不再对该种Zr2Fe合金进行详细介绍。
[0020] 所述的流量控制计8出气口通过第三管道与吸气剂床6进气口连通，吸气剂床6 出气口通过第四管道与取样口 10连通，并且该第四管道上还设有过滤器7和第三阀门9。 所述的循环栗12栗入口通过第五管道与第四管道连通，并靠近过滤器7出气口处，同时，该 第五管道上还设有第四阀门11。
[0021] 此外，本实用新型还设有真空栗15,该真空栗15通过第七管道与第四管道连通， 并且该第七管道上还设有第六阀门14。
[0022] 利用上述系统，下面对其回收混合气体(本实施例针对的是0. 099%H2+99. 901%空 气的混合气体）中微量氢气的过程进行介绍。
[0023] 首先，关闭第一阀门2,打开其他阀门，然后利用真空栗15对除了高压钢瓶1外的 系统其他部件进行抽真空处理。
[0024] 接着，对装有表面改性后的Zr2Fe合金样品的吸气剂床6进行活化处理，主要方法 是将吸气剂床6逐渐加热到500°C，加热过程中一直抽空，直到真空维持在IOPa左右。
[0025] 而后，于室温条件下，关闭第二阀门5、第三阀门9和第六阀门14,打开其他阀门， 并启动循环栗12,调节好流量控制计8,此时，高压钢瓶1中的混合气体经流量控制计8调 节流量后，以10L/min的气体流量经由第三管道进入到吸气剂床6中，由吸气剂床6将混 合气体中的氢气吸收。被吸收氢气后的混合气体在循环栗12的作用下，经由第四管道、过 滤器7和第五管道由循环栗12栗入，并通过第六管道从贮气罐3的进气口进入到贮气罐3 中储存。
[0026] 持续上述过程，直至高压钢瓶1中的混合气体基本处理完毕后，关闭第一阀门2， 打开第二阀门5,此时，在循环栗12的作用下，贮气罐3中的气体经由第二管道、流量控制计 8和第三管道进入到吸气剂床6中进行氢气的再次吸附处理。被处理后的气体再次经由第 四管道、过滤器7、第五管道、循环栗12回到贮气罐3中。如此反复循环，并且在循环的过程 中，间歇性地打开第三阀门9,通过取样口 10取样检查混合气体中的氢气含量，确认其是否 满足设计的氢气的排放标准，当满足该排放标准时，即可关闭循环栗12,停止对混合气体的 处理。
[0027] 在上述循环处理混合气体的过程中，为控制贮气罐3向吸气剂床6送气的压力，确 保系统安全，所述的第二管道上还设置了压力传感器4,其在配合第五阀门13后，当压力传 感器4显示的压力数据过大或过小时，即可通过关闭或打开第五阀门13来调节气体进入到 贮气罐3的流量。
[0028] 表1为上述循环处理后混合气体中氢气含量的分析数据：
[0029]
[0030] 表 1
[0031] 本实用新型可以快速、有效地降低空气中泄漏的氢气含量，以避免出现因为氢气 泄漏而造成的各种危害。
[0032] 上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非是对本实用新型保护范围的限 制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均 应属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特征在于：包括高压钢瓶 (1)、贮气罐（3 )、流量控制计（8 )、取样口（ IO )、循环栗（12 )以及装有表面改性后的Zr2Fe合 金的吸气剂床（6);所述高压钢瓶（1)出气口通过第一管道与流量控制计（8)进气口连通， 并且该第一管道上设有第一阀门（2);所述贮气罐（3)出气口通过第二管道与流量控制计 (8)进气口连通，并且该第二管道上设有第二阀门（5);所述流量控制计（8)出气口通过第三 管道与吸气剂床（6)进气口连接，而吸气剂床（6)的出气口则通过第四管道与取样口（10) 连通，并且该第四管道上还设有第三阀门（9 );所述循环栗（12 )栗入口通过第五管道与第四 管道连通，而循环栗（12)出口则通过第六管道与贮气罐（3)进气口连通，并且第五管道上 还设有第四阀门（11)。2. 根据权利要求1所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特 征在于：还包括设置在第二管道上、且用于监测贮气罐（3)出气口压力的压力传感器（4)， 以及设置在第六管道上的第五阀门（13)。3. 根据权利要求2所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其特 征在于：所述第四管道上还设有过滤器（7);所述第五管道靠近该过滤器（7)出气口处。4. 根据权利要求2或3所述的一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，其 特征在于：还包括通过第七管道与第四管道连通的真空栗（15)，并且该第七管道上还设有 第六阀门（14)。
【专利摘要】本实用新型公开一种能快速、有效回收空气中的氢气的循环处理系统，包括高压钢瓶、贮气罐、流量控制计、取样口、循环泵以及装有表面改性后的Zr2Fe合金的吸气剂床；所述高压钢瓶出气口通过第一管道与流量控制计进气口连通；所述贮气罐出气口通过第二管道与流量控制计进气口连通；所述流量控制计出气口通过第三管道与吸气剂床进气口连接，吸气剂床的出气口通过第四管道与取样口连通；所述循环泵泵入口通过第五管道与第四管道连通，而循环泵出口则通过第六管道与贮气罐进气口连通。本实用新型充分发挥了表面改性后的Zr2Fe合金的贮氢性能，能够快速、有效地将含氢混合气体中的氢进行回收。
【IPC分类】B01D53/02, B01D46/00, C01B3/50
【公开号】CN204816000
【申请号】CN201520600152
【发明人】钱晓静, 邵正锋, 林波, 黄志勇, 黄国强, 王晓芳, 蒋春丽
【申请人】中国工程物理研究院材料研究所
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月11日