[发明专利]氢气液化过程中的氢气净化工艺

说明书

本发明公开了一种氢气液化过程中的氢气净化工艺，所述的氢气净化工艺步骤如下：（1）对氢气进行一级净化处理：对原料氢气依次进行压缩、净油吸附、催化精制、烘干、吸附处理；（2）对气态氢进行二级净化处理：对经一级净化处理后的气态氢依次进行预冷、吸附处理后进行气态氢正仲转化、液态氢正仲转化后存储于液氢储罐中；（3）对低温气态氢进行净化处理：液氢储罐中气化的低温气态氢经压缩、氢气液化冷箱换热后再进行吸附处理。该工艺对氢气的净化效果好，在液化过程中不存在固化杂质堵塞氢气液化装置中各气体及液体通道、管道现象，安全性能好。

技术领域

本发明涉及氢气液化技术，尤其涉及一种氢气液化过程中的氢气净化工艺。

背景技术

随着工业的发展和人们物质生活水平的提高，能源的需求也与日俱增。由于煤炭、石油等化石能源在使用时不可避免地会污染环境，再加上其储量有限，人类面临着开发高效、洁净的二次能源的艰巨挑战，因而寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。氢作为可从多种途径获取的理想能源载体，是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁之一，将为终端能源利用提供新的重要形式。

氢气液化技术的核心是氢气的液化部分，氢气的临界温度和转化温度低，气化潜热小，其理论最小液化功在所有气体当中是最高的。由于氢气的液化温度很低，所以只有将氢气预冷却到一定温度以下，再节流膨胀才能产生冷效应。这一特性对氢气的液化过程会产生一定的困难：在液氢温度下，除氦气以外，所有其他气体杂质均已固化，固化杂质可能会堵塞氢气液化装置中各气体及液体通道、管道，尤其是节流部位更容易发生堵塞现象，极易引起爆炸，所以，对原料氢气必须进行严格净化。

发明内容

氢气液化装置包括：氢气液化冷箱和液氢液化冷箱，经一级净化处理后的气态氢先进入氢气液化冷箱中进行预冷及气态氢正仲转化，然后再进入液氢液化冷箱中进行预冷及液态氢正仲转化，最终得到液氢并存储于液氢储罐中。受外部温度等因素的影响，存储于液氢储罐中的液氢不可避免会有部分气化成低温气态氢，如若将气化后的低温气态氢直接释放于外部环境中，不仅浪费能量，而且还会存在安全隐患，而直接燃烧掉该低温气态氢，也是一种能量浪费现象。因而对低温气态氢进行回收处理：将低温气态氢重新送入氢气液化冷箱、液氢液化冷箱中，为氢气液化冷箱及液氢液化冷箱提供冷量。在对低温气态氢进行回收处理的过程中不可避免会存在杂质，因而需要对该部分低温气态氢进行净化处理。

本发明所需解决的技术问题是：提供一种净化效果及安全性能好的氢气液化过程中的氢气净化工艺。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的氢气液化过程中的氢气净化工艺的具体步骤如下：

(1)对氢气进行一级净化处理：将原料氢气压缩成具有压力的气态氢，然后通过净油吸附器对气态氢中的油进行吸附，使气态氢中油的体积含量不超过10ppbV；接着对气态氢进行催化精制去除气态氢中的氧气杂质，使气态氢中氧气杂质的体积含量不超过2ppbV；接着对气态氢进行烘干处理，使气态氢中水分的体积含量不超过1ppmV，烘干处理后得到的气态氢温度控制在-100℃～-70℃凝露点温度；接着通过能清除高沸点杂质的吸附器对气态氢中的CO2、H2S和高沸点杂质进行吸附，使气态氢中CO2、H2S和高沸点杂质的总体积含量不超过1ppmV；

(2)对气态氢进行二级净化处理：经一级净化处理后的气态氢进入氢气液化冷箱中的热交换器内进行预冷，然后进入第一低温单元转换吸附器中进行二级净化处理，经二级净化处理后的气态氢进入氢气液化冷箱中的反应器内进行气态氢正仲转化、然后再进入液氢液化冷箱中进行液态氢正仲转化，得到液氢并将液氢存储于液氢储罐中；所述的第一低温单元转换吸附器由第一吸附器和第二吸附器组成，第一吸附器和第二吸附器中的吸附剂均能热力再生；一级净化、预冷处理后的气态氢经第一吸附器进行吸附处理时，第二吸附器热力再生；一级净化、预冷处理后的气态氢经第二吸附器进行吸附处理时，第一吸附器热力再生；