[发明专利]一种低温分离制备超纯氢的装置及制备方法

权利要求书

1.一种低温分离制备超纯氢气的装置，该装置由安装在冷箱内的低温吸附系统、换热系统、分离系统组成，相互之间均通过管道阀门进行连接，其特征在于所述低温吸附系统由至少一台低温吸附器和再生气加热器组成，换热系统由至少一台氢气换热器组成，分离系统由多组氢气节流阀及气液分离罐组成，所述低温吸附系统内装填有吸附剂，该吸附剂采用活性炭、分子筛、碳分子筛、硅胶、氧化铝中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的低温分离制备超纯氢气的装置，其特征在于所述换热系统中的氢气换热器有两台，分别为氢气换热器I和氢气换热器II，所述氢气换热器I的氢气通道冷端与低温吸附系统入口相连，氢气换热器II的氢气通道热端与低温吸附系统出口相连，氢气换热器II的氢气通道冷端与分离系统进口相连，氢气换热器II的超纯氢气通道冷端与分离系统超纯氢气出口相连，氢气换热器II的超纯氢气通道热端与所述氢气换热器I的超纯氢气通道冷端相连，所述氢气换热器II的废气通道冷端与分离系统废气出口相连，氢气换热器II的废气通道热端与所述氢气换热器I的废气通道冷端相连，氢气换热器I的液氮通道冷端与液氮管线相连，氢气换热器I的液氮通道的热端与低温吸附系统的再生氮气管线相连，所述氢气换热器为板翅式换热器、管壳式换热器、绕管式换热器、板式换热器。

3.根据权利要求2所述的低温分离制备超纯氢气的装置，其特征在于所述低温吸附系统有两台并联的吸附器组成，所述吸附器由吸附工序和再生工序控制，所述吸附工序为低温原料氢气正向通入所述低温吸附器，在所述低温吸附器出口得到初步纯化后的氢气，所述再生工序包括脱附、置换、预冷三个阶段，其中脱附阶段采用热氮气吹扫，置换阶段采用常温原料氢气置换低温吸附器中的氮气，预冷阶段采用正在工作的低温吸附器出口的初步纯化后的氢气将吸附器预冷。

4.根据权利要求2所述的低温分离制备超纯氢气的装置，其特征在于所述分离系统中的气液分离罐有3个，通过并联的方式进行排布，所述气液分离罐通过管道以及氢气节流阀与氢气换热器II连接，并在相邻的2个气液分离罐之间也设置有氢气节流阀。

5.根据权利要求1-4任意一项的低温分离制备超纯氢气的装置的制备方法：其特征在于所述该方法如下：

原料氢气首先经过低温吸附预脱除氢气中氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、水等杂质气体，后通过多级节流-分离实现氩气和其他微量杂质的深度脱除，以连续稳定生产大流量的超纯氢气，低温吸附器吸附饱和后，切换至另一低温吸附器继续使用，并用热氮气对低温吸附器进行再生。