[发明专利]一种变压吸附纯化制氢装置及制氢方法

说明书

一种变压吸附纯化制氢装置，包括天然气脱硫塔、氢气转化塔和变压吸附塔；所述天然气脱硫塔的右侧通过导气管a安装有氢气转化塔，所述氢气转化塔的右侧通过导气管b安装有变压吸附塔，所述变压吸附塔的右侧通过导气管c安装有氢气收集塔；所述氢气转化塔的底面内壁上安装有抽气泵，其内部设置有镍催化剂，其内壁上还安装有电热管b；所述变压吸附塔顶部安装有泄压口，其外壁上安装有制冷压缩机与增压泵，其底面内壁上安装有电热管a，所述电热管a上方位于变压吸附塔的内壁上安装有隔气板。本发明还包括使用该装置进行制氢的方法。本发明可以制得高纯度氢气，且变压吸附可有效再生，实现资源循环利用，降低氢气提纯成本。

技术领域

本发明属于氢气的制取以及变压吸附纯化技术领域，具体涉及一种变压吸附纯化制氢装置及制氢方法。

背景技术

当今世界,化石燃料的需求量和使用量依旧很大,能源面临日益匮乏的危机, 环境问题也日趋严重,新能源的开发与利用越来越受到人们的重视。氢气具有热值高、燃烧无污染等优点，是一种理想的燃料气体，对氢气的开发和利用能够有效地解决能源问题。因为氢气的燃烧属性，通过对传统内燃机做出一些更改可以通过氢气直接驱动内燃机，更加环保节能。氢能也可以通过燃料电池完成对汽车的驱动，还可以作为轮船、潜艇、火箭的动力来源。除此之外，氢能也可以用于冶炼金属、制作肥料等等，并且随着燃料电池技术的发展，家用燃料电池热电联供设备已经开始应用。

但是，地球上几乎没有自然存在的氢气，而且在燃料电池的使用过程中，需要氢气的纯度也是极高的，必须通过其他能源或混合气体来制取或提纯氢气。传统的氢气制取设备速率慢且耗能较多，纯度也不高，因此需要一种快速、节能的氢气制取纯化装置及制氢方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压吸附纯化制氢装置及制氢方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变压吸附纯化制氢装置，包括天然气脱硫塔、氢气转化塔和变压吸附塔，所述天然气脱硫塔的右侧通过导气管a安装有氢气转化塔，所述氢气转化塔的右侧通过导气管b安装有变压吸附塔，所述变压吸附塔的右侧通过导气管c安装有氢气收集塔，所述氢气转化塔的底面内壁上安装有抽气泵，所述抽气泵上方氢气转化塔的内壁上安装有气孔板a，所述气孔板a上设置有镍催化剂，所述氢气转化塔的顶面内壁上安装有电热管b，所述变压吸附塔的顶部安装有泄压口，所述变压吸附塔的两侧外壁上分别安装有制冷压缩机与增压泵，所述变压吸附塔的底面内壁上安装有电热管a，所述电热管a上方位于变压吸附塔的内壁上安装有隔气板。

优选的，所述天然气脱硫塔、氢气转化塔、变压吸附塔和氢气收集塔的底部安装有底座。

优选的，所述导气管a、导气管b与导气管c上均安装有节气阀，其中导气管 a为“Z”型管，导气管b与导气管c为直型管。

优选的，所述制冷压缩机的输出端穿过并延伸至变压吸附塔的内部安装有冷气出口。

优选的，所述天然气脱硫塔、氢气转化塔、变压吸附塔和氢气收集塔的内部容积大小相等。

优选的，所述抽气泵的输入端与导气管a的输出端穿过氢气转化塔连接。

优选地，在所述变压吸附塔内设置有碳分子吸附剂，所述碳分子吸附剂采用颗粒活性炭。

本发明还包括一种变压吸附纯化制氢的方法，该方法包括如下步骤：

S1、将天然气通过进气管导入天然气脱硫塔内，对天然气进行初步脱硫处理后，再将水蒸气通过进气管与天然气进行混合。

S2、打开节气阀，将混合后的气体通过导气管导入氢气转化塔内，打开电热管，提升氢气转化塔内温度于800-900摄氏度之间，在镍催化剂与高温的作用下，天然气被转化为一氧化碳、二氧化碳及氢气的混合气体。