氢气纯化装置作业指导书剖析

氢气纯化装置作业指导书QCNB系列氢气纯化装置

编制：生产技术部

审批：

编号：DMZG/JL-51

河北东明中硅科技有限公司

2011年2月30日

1 概述

QCNB系列氢气纯化装置能够去除氢气中的氧气和水份杂质，以满足对氢气的含氧量和含水量有较高要求的用户。

QCNB系列氢气纯化装置框架内安装有脱氧器、干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集水器等设备和各种阀门，以及检测、控制用的就地仪表和一次仪表。

QCNB系列氢气纯化装置采用三台干燥器轮流工作，产品气再生方式，不仅干燥程度高，而且没有再生气的损耗。装置内的气动阀门由PLC程序控制，可实现干燥器工作状态的自动切换，并具备自动排水功能，减少了人员工作量，提高了装置的可靠性。

2 技术指标

2.1原料氢气

含氧量：≤0.5%（V/V）

含水量：饱和

温度：≤40℃

2.2产品氢气

纯度：99.999%

含氧量：≤ppm（V/V）

露点：≤-70℃

温度：≤40℃

2.3干燥器再生

再生方式：产品氢气再生

切换方式：自动

切换周期：24h

3 用户具备条件

3.1仪表气

种类：空气或氮气

压力1）：0.4~0.7MPa

含水量：≤100ppm

3.2氮气

干燥、无油

含氧量：≤0.2%（V/V）

3.3电源

种类：AC380V、50HZ（三相四线）

3.4冷却水

水质：软化水（氯离子含量≤2mg/1）

进水温度：≤32℃（或≤7℃）2）

注：1）除注明者外，压力均指表压力。

2）冷却水进水温度根据处理气量的大小和合同条款来定。

4 工作原理

4.1脱氧

原料氢气经气水分离器1101滤除游离水后进入脱氧器1111，脱氧器内装填有可催化氢氧反应进行的高效催化剂，脱氧器内装有电加热元件，经加温后，氢氧反应生成的水以气态被氢气带出脱氧器1111,进入冷却器1131,经冷却器冷凝后随氢气进入气水分离器1102,游离水在气水分离1102内被滤除并经其底部的排水阀排出。

4.2干燥

原料氢气的干燥在干燥器内完成，本装置采用三台干燥器，每台干燥器内都装填有吸水性优良的分子筛，在一个循环周期内，每台干燥器都依次经历工作、吸附、再生状态，从而实现整套装置工作的连续性。在一个循环周期内，装置经历了三种工作状态，分别被称作Z1、Z2、Z3。见表4-1：

4.2.1工作

原料氢气经脱氧、冷却、滤水后进入的第一个干燥器处于工作状态：干燥器不加热，介质为未脱水的原料氢气，处理气量为全气量；

4.2.2再生

进入的第二个干燥器处于再生状态：处理气量根据调试确定，可能为全气量，可能为部分气量；再生状态包括加热阶段和吹冷阶段：

加热阶段—--干燥器内的电加热元件开始工作，干燥器内的温度逐渐上升，吸附在分子筛上的水分被逐渐解吸，当干燥器上部温度达到联锁值后，认为再生完成，电加热元件自动停止加热；

吹冷阶段----干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥器切换至工作状态；

干燥器处于再生阶段时介质为经过脱水的干燥氢气；

4.2.3吸附

进入的第三个干燥器处于吸附状态，干燥器不加热，介质为再生用氢气，处理气量同4.2.2. （注：气体流经三台干燥器的顺序由干燥器所处的工作状态决定，气动三通球阀的动作由PLC程序控制，无需手动。若需手动切换装置的工作状态，处于再生状态的干燥器必须已经进入吹冷阶段，且干燥器内温度已降至50℃以下。）

4.3再生气量的调节

（注：若装置中没有设置节流阀，则为全气量再生，可跳过此节。）

脱氧后的原料氢气首先进入工作状态的干燥器，流出干燥器的干燥氢气分为两路，一路作为再生气进入再生状态的干燥器；另一路则为产品氢气，直接进入过滤器1151。再生气的流量大小通过调节产品气管路和再生气管路上的阀门开度来确定。调整的原则是使再生加热时间不超过4h，调整时需注意再生气流量不可太小，否则有可能烧坏电加热元件，一旦阀门的开度确定后就不需要再进行调整。

4.4排水

整套装置中共有5个气水分离器：1101、1102、1103、1104、1105。装置正常运行时，气水分离器起到过滤氢气中游离水的作用，每隔一定时间都要将气水分离器底部积存的水排出至积液器1141,每台气水分离器排完水后，积液器都要通过其底部的气动球阀排一次水，将水排至水封1161中，当水封中的液位高度达到溢流高度后，水将从水封排污口中流出。