一种氢气纯化装置的制作方法

本技术涉及氢气纯化领域，具体涉及一种氢气纯化装置。

背景技术：

1、氢气作为一种十分重要的工业原料和洁净能源，可广泛应用于石油化工、电力、冶金等行业，但目前各行各业对氢气纯度均具有较高的要求。在化工生产中，原料氢中往往含有氧气，由于较高氧气的存在，不符合加氢工艺要求，也不符合安全要求。

2、水电解制氢技术中，电解槽生成的氢气中含有氧气，一般在氢气纯化系统中采用催化剂进行催化氧化的方法，使氢气与氧气反应生成水，来去除氧气杂质，这一过程为氢气脱氧纯化过程，催化剂一般采用多孔氧化物负载的高催化活性钯金属等。现有的氢气纯化装置由加热筒、催化筒、保温层构成，加热筒装有电加热元件，电加热元件由加热丝和加热管组成，用于加热气体及催化剂、使反应在维持在60～200℃范围内，一般最佳反应温度为160℃；催化筒装有脱氧催化剂，是脱氧反应的发生的场所。脱氧器体工作时，气体从气体入口进入加热筒，加热后进入催化筒进入脱氧反应，脱氧反应后氢气经气体出口排出。

3、现有的氢气纯化装置存在以下问题：一、催化筒内温度场不均匀，加热管在气体的冲刷下上下端温度不一致，催化筒上下端温度不一致，催化筒受幅射加热，内外侧温度不一致；二、催化筒内气体流动路径长短不同，形成局部死区，催化剂利用率不高；三、催化筒内气体流速分布不均匀，气体流速快区域的催化剂先达到了寿命终点，导致整体催化效果降低，更换催化剂的频率提高。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种氢气纯化装置，以克服现有氢气纯化装置中催化反应温度不均匀、催化剂利用率不高以及催化筒内气体流速不均匀的问题。

2、本实用新型提供了一种氢气纯化装置，包括加热机构和反应机构，所述加热机构和反应机构分体设置且均具有独立腔体，所述加热机构位于所述反应机构上方，所述加热机构包括加热罐和凸出设置于加热罐外侧的第一进气口和第一出气口，所述第一进气口、第一出气口分别设置在所述加热罐的上、下侧；

3、所述反应机构包括反应罐以及凸出设置在反应罐外侧的第二进气口、第二出气口，所述第二进气口、第二出气口凸出设置在反应罐的上、下侧，且所述第二进气口、反应罐、第二出气口均位于同一中轴线上，所述第二进气口与第一出气口连通；

4、所述反应罐内设置有腔体，所述腔体内从上至下依次设置有第一导流机构、催化反应层和第二导流机构。

5、进一步地，所述第一导流机构包括分配板和导流板，所述分配板设置于所述第二进气口和导流板之间，所述分配板上设置有若干个通气孔，所述通气孔从所述分配板中心至外孔径逐渐增大；所述导流板上设置有若干个导流腔。

6、进一步地，所述分配板设置为平面。

7、进一步地，所述分配板设置为中部向上凸出，所述凸出部分高度小于所述分配板到所述反应腔顶部的距离。

8、进一步地，所述导流板由多层环状薄板和多个连接板组成，多层所述环状薄板内径从所述导流板中心至外依次增大，所述连接板周向分布在所述导流板内，将所述导流板至少分割为6份。

9、进一步地，所述导流腔截面设置为蜂窝状、方格状或三角形。

10、进一步地，所述第二导流机构包括支撑网和栅格，所述支撑网位于所述催化反应层和所述栅格之间，所述支撑网的孔径小于催化剂粒径。

11、进一步地，所述反应机构还包括进料口和出料口，所述进料口和出料口均设凸出设置在所述反应罐的外侧，所述进料口、出料口设置在第一导流机构和第二导流机构之间，且所述进料口设置在所述出料口上方。

12、进一步地，所述反应罐至少包括两层夹层，靠近所述反应罐的内壁设置有第一夹层，所述第一夹层为缓冲层，所述第一夹层外设置有第二夹层，所述第二夹层为保温层。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

14、1、本实用新型通过将加热机构和反应机构分体式设置，一方面可较好的保证反应机构内反应区域温度场的一致性，实现了均匀流场、温度场和反应场；另一方面在保证原料气经加热达到足够的反应温度的同时，又可避免加热温度和放热温度共同形成聚热；

15、2、本实用新型在反应机构内设置第一导流机构、第二导流机构，可实现一次分配、二次导流，其中第一导流机构可使原料气在进入反应机构内时气体分布流场分布均匀，进而使原料气均匀、充分的充满催化反应层内，与催化剂进行反应，提高整体催化反应效果，避免气体在进入催化反应层内时流速分布不均匀，导致气体流速快区域的催化剂先达到了寿命终点，降低催化反应效果；而第二导流机构的设置能够起到气体导流作用，促使经脱氧纯化后的原料气均匀流出反应罐。

技术特征：

1.一种氢气纯化装置，包括加热机构(1)和反应机构(2)，其特征在于，所述加热机构(1)和反应机构(2)分体设置且均具有独立腔体，所述加热机构(1)位于所述反应机构(2)上方，所述加热机构(1)包括加热罐(101)和凸出设置于加热罐(101)外侧的第一进气口(102)和第一出气口(103)，所述第一进气口(102)、第一出气口(103)分别设置在所述加热罐(101)的上、下侧；

2.根据权利要求1所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述第一导流机构包括分配板(204)和导流板(205)，所述分配板(204)设置于所述第二进气口(202)和导流板(205)之间，所述分配板(204)上设置有若干个通气孔，所述通气孔从所述分配板(204)中心至外孔径逐渐增大；所述导流板(205)上设置有若干个导流腔。

3.根据权利要求2所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述分配板(204)设置为平面。

4.根据权利要求2所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述分配板(204)设置为中部向上凸出，所述凸出部分高度小于所述分配板(204)到所述腔体顶部的距离。

5.根据权利要求2所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述导流板(205)由多层环状薄板和多个连接板组成，多层所述环状薄板内径从所述导流板(205)中心至外依次增大，所述连接板周向分布在所述导流板(205)内，将所述导流板(205)至少分割为6份。

6.根据权利要求2所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述导流腔截面设置为蜂窝状、方格状或三角形。

7.根据权利要求1所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述第二导流机构包括支撑网(207)和栅格(208)，所述支撑网(207)位于所述催化反应层(206)和所述栅格(208)之间，所述支撑网(207)的孔径小于催化剂粒径。

8.根据权利要求1所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述反应机构(2)还包括进料口(209)和出料口(210)，所述进料口(209)和出料口(210)均设凸出设置在所述反应罐(201)的外侧，所述进料口(209)、出料口(210)设置在第一导流机构和第二导流机构之间，且所述进料口(209)设置在所述出料口(210)上方。

9.根据权利要求1所述的一种氢气纯化装置，其特征在于，所述反应罐(201)至少包括两层夹层，靠近所述反应罐(201)的内壁设置有第一夹层，所述第一夹层为缓冲层，所述第一夹层外设置有第二夹层，所述第二夹层为保温层。

技术总结
本技术涉及氢气纯化领域，具体涉及一种氢气纯化装置，包括分体式设置的加热机构和反应机构，加热机构位于所述反应机构上方，加热机构包括加热罐和凸设于加热罐外侧的第一进气口和第一出气口，反应机构包括反应罐以及凸设在反应罐外侧的第二进气口、第二出气口，反应罐内设置有腔体，腔体内从上至下依次设置有第一导流机构、催化反应层和第二导流机构。本技术通过将加热机构和反应机构分体式设置，可较好的保证反应机构内反应区域温度场的一致性，实现了均匀流场、温度场和反应场；通过在反应机构内设置第一导流机构、第二导流机构，可实现一次分配、二次导流，从而使气流更加均匀。

技术研发人员：张春荣,卓璇,刘志君,李童,王鹏
受保护的技术使用者：北京中电丰业技术开发有限公司
技术研发日：20221031
技术公布日：2024/1/12