[实用新型]一种氢气精脱硫纯化装置

说明书

本实用新型公开了一种氢气精脱硫纯化装置，该装置包括氢气精脱硫系统和安全与控制系统；氢气精脱硫系统包括氢气精脱硫单元、入口和出口氢气压力传感器、入口和出口硫含量检测仪、手动阀门和自动阀门；安全与控制系统采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统与低温甲醇洗装置和变压吸附装置通过管路连接。本实用新型专利实现了氢气制取过程中的精脱硫功能，可降低变压吸附装置入口端氢气中总硫量至4ppb以下，极大程度的降低氢气中的总硫含量，保证燃料电池用氢品质需求。

技术领域

本实用新型涉及一种氢气精脱硫纯化装置，属于气体纯化技术与装置领域。

背景技术

燃料电池核心部件对氢源中杂质含量要求极高，氢源中H₂S、CO、CO₂、NH₃和N₂等杂质气体会严重影响燃料电池的使用性能，这其中含硫杂质会使燃料电池催化剂和膜电极中毒且不可逆，大幅降低电池的使用寿命，是燃料电池难以解决的问题之一。国际标准ISO14687-2:2012和国家标准GB/T 37244-2018规定氢燃料电池用氢气中总硫含量＜4ppb。目前，在低成本规模化工业制氢工艺中，变压吸附(PSA)是把关氢气质量的最后一道环节，PSA制取的氢气中总硫含量一般为几十ppb，难以满足燃料电池使用要求。虽然PSA经过工艺优化可进一步降低硫含量，但其代价是大幅降低氢气收率，导致制氢成本大幅增加。因此，急需开发一种氢气精脱硫纯化装置，在不明显提高制氢成本的基础上，满足燃料电池用氢品质要求。

实用新型内容

针对工业制氢工艺制取的氢气总硫含量相对较高，无法满足燃料电池用氢品质需求的问题，本实用新型提出一种氢气精脱硫纯化装置，该装置位于工业制氢工艺中低温甲醇洗装置与变压吸附装置之间，用以降低低温甲醇洗装置出口氢气中总硫含量至4ppb以下，提高后级变压吸附装置脱硫精度，以满足燃料电池用氢需求。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种氢气精脱硫纯化装置，该装置包括氢气精脱硫系统(1)和安全与控制系统(2)；安全与控制系统(2)用于控制氢气精脱硫系统(1)，并采用电线和气管连接于氢气精脱硫系统(1)上的电控和气动部分；氢气精脱硫系统(1)包括氢气精脱硫单元(3)、设置于氢气精脱硫单元入口端的入口氢气压力传感器(4)和入口硫含量检测仪(5)、设置于氢气精脱硫单元出口端的出口氢气压力传感器(6)和出口硫含量检测仪(7)、以及设置于管路中的手动阀门和自动阀门，所述安全与控制系统(2)通过监控入、出口硫含量检测仪的数值，控制自动阀门的启闭，进而控制氢气精脱硫系统(1)的启用或停用。

进一步的，所述氢气精脱硫单元(3)的入口端依次设置有第一手动阀门(8)、入口氢气压力传感器(4)、入口硫含量检测仪(5)、第二手动阀门(9)、第一自动阀门(10)；所述氢气精脱硫单元(3)的出口端依次设置有单向阀(11)、出口氢气压力传感器(6)、出口硫含量检测仪(7)、第二自动阀门(12)、第三手动阀门(13)、第四手动阀门(14)。

进一步的，在第二手动阀门(9)入口端与第三手动阀门(13)出口端之间连接有第三自动阀门(15)。

进一步的，所述的安全与控制系统(2)包括氢气泄露报警仪、强制排风系统和阀门控制系统。

进一步的，所述的氢气精脱硫单元(3)包含复合金属氧化物精脱硫剂，采用复合金属氧化物精脱硫剂与氢气中的含硫杂质发生化学反应脱除含硫杂质。

进一步的，氢气精脱硫系统(1)的手动阀门均保持开启状态。

进一步的，当入口硫含量检测仪(5)探测到低温甲醇洗装置出口氢气中总硫量≤4ppb时，关闭第一自动阀门(10)和第二自动阀门(12)，打开第三自动阀门(15)。