[实用新型]一种能有效控制氢气和氧气含量的气体脱氧纯化系统

说明书

本实用新型公开了一种能有效控制氢气和氧气含量的气体脱氧纯化系统，包括纯化器，纯化器的入口分别连通一用于向纯化器中输入原料气体的进口管道和一用于向纯化器中输入微过量氢气的加氢管道，纯化器的出口连通一用于输出纯化器排出的纯化后气体的出口管道，出口管道的出口与一用于干燥纯化后气体的干燥系统连通，干燥系统的出口还与一用于分离纯化后气体中的过量氢气的缓冲罐连接，缓冲罐的出口分别连通一用于排出氢气的排氢管道和一用于输出成品气体的出气管道，出气管道上连接有氧含量分析仪和氢气分析仪。采用本方案不需要严格控制投入的氢气的含量，不会造成残氧量超标的不足。

技术领域

本实用新型属于气体提纯设备技术领域，具体地说，涉及一种能有效控制氢气和氧气含量的气体脱氧纯化系统，适用于不含氢气组分但含微量氧气组分的气体，可以是多组分混合气体，也可以是单独组分的气体。

背景技术

目前直接采用变压吸附获取高纯气体，特别是含氧量小于0.1ppm以下，几乎不可能实现，其投资大，能耗高。因而现在普遍采用变温吸附加氢脱氧干燥纯化技术达到除氧纯化气体的目的，此种方式既经济又实用，但是由于产品气体纯度指标要求太高，致使现有纯化工艺很难获得高纯度气体，其原因是要么加入还原组分氢气过量，要么杂质氧气脱除精度达不到，所以也很难满足实际用户需要。

通常将符合业内标准的普通气体进行纯化处理过程中，需要加氢脱氧反应除去普通气体中的氧气杂质。为保证高纯度气体中残氧量≤1ppm，一般加入氢气量都要有一定的富余量(过氢量)，但是过氢量不能够准确控制，过氢量不足不能保证残氧量≤1ppm，甚至≤0.1ppm，过氢量太多容易导致出口气体中氢含量过高，不但影响气体本身的纯净度，而且在高温和微氧或氧化物的环境下使用时氢气会参与反应，从而使高纯气体失去高纯的意义。不纯的气体会影响应用该气体作为保护气生产的产品的品质，例如在冷轧、硅钢的生产过程中，如果保护气体气体中氧含量超标会在钢表面发生氧化等问题，若氢含量超标则不但氢气会在高温下与钢板发生氢脆反应，而且氢与微量氧反应生成的水在高温下又在表面与铁反应成氧化铁而影响硅钢和不锈钢的质量，从而起不到高纯保护气体的作用。因此很多生产中需要严格控制纯化后的气体中氢气和氧气的含量。

申请号为CN201710361794.8的中国发明专利公开了一种加氢纯化系统闭环自动加氢控制系统及控制方法，用于解决出口氮气中氢气含量高，影响出口氮气的纯净度问题。本发明根据纯化出口的氢含量Z来修正加氢量V来达到降低出口氢含量，整个过程采用PID闭环控制，降低出口气体的氢含量，提高出口气体设备的纯净度，符合对特定工艺的用气要求，节约了原料氢气的消耗，降低了运行成本。该发明的方案中通过控制加氢量来实现对出口气中的含氢量的控制，但是在加氢量控制来能够符合出口气的需求时，普通氮气的纯化需要的反应时间会相应延长，进而影响产量，若仍然采用原来的反应时间，则残氧量存在不符合标准的情况。因此现在急需要既要能够有效控制加入的氢气含量又要有效地脱除氧气使含量不超标的气体纯化系统。

实用新型内容

针对现有技术中上述的不足，本实用新型提供一种能有效控制氢气和氧气含量的气体脱氧纯化系统，该系统在干燥系统后设置缓冲罐用于对纯化后的气体进行缓冲，利用氢气密度小于其它成分气体密度的物理原理，使得缓冲罐内流速减小后的纯化气体中的氢气向缓冲罐顶端汇聚，即缓冲罐的顶端氢气含量最高，缓冲罐的底端氢气含量最低，顶端氢气含量高的气体通过排氢气管排出，底端氢气含量低的产品通过出气管道输出，氧含量分析仪和氢气分析仪采集成品气体中的氧含量和氢含量，为调节加氢量和控制排氢管道排氢提供依据，采用本方案不需要严格控制投入的氢气的含量，不会造成反应不完全、残氧量超标的不足，有利于生产高纯度的气体。