[发明专利]一种高纯燃料氢气制备和输送系统及其控制方法

权利要求书

1.一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于：

该系统包含气相净化装置、变压吸附装置、管道输送装置和膜分离装置；气相净化装置的出口与变压吸附装置相连，变压吸附装置的出口与管道输送装置相连，管道输送装置的出口与膜分离装置相连；含氢尾气从气相净化装置的一端进入，经气相净化装置除杂后进入变压吸附装置，通过变压吸附装置提纯后进入管道输送装置再送至用户端，管道输送装置的出口与膜分离装置相连，利用膜分离装置进行再次纯化后，燃料氢气输出；

其控制方法如下：

step1：含氢尾气首先进入气相净化装置，气体进入后经前缓冲罐缓冲通入压缩机加压后由后缓冲罐缓存；然后经冻干机快速冷冻脱除液态组分；接着经前置精密过滤器脱除微量固体颗粒杂质；过滤后的含氢气体通入气相净化吸附柱，净化后的气体经过后置精密过滤器再次过滤后供给变压吸附装置；

step2：变压吸附装置入口直接与气相净化装置的出口相接，出口得到纯度为90％～99％的氢气，氢气纯度根据实际工况进行调节；

step3：变压吸附装置的出口直接与现有管道输送装置相接，输送至用户端；

step4：经管道输送装置送至用户端的氢气直接与膜分离装置的入口连接，进入膜分离装置进行再次纯化；

功能膜为负载金属钯的交联中空纤维阴离子交换膜；

通过采用气相净化装置，对原料气进行预处理；

气相净化装置采用了开发的离子液体吸附剂，能够对以二氧化碳为主的碳氧化物进行深度吸附脱除，并且将二氧化碳的浓度降低至10ppm以内；

经管道输送装置送至用户端的氢气直接与膜分离装置的入口连接，进入膜分离装置进行再次纯化；入口的气相经缓冲罐缓冲后进入冻干机通过低温冷凝脱除易凝组分；然后通至前置精密过滤器脱除固体杂质，以防止堵塞分离膜；预处理后的进料气进入核心的膜分离器进行氢气再次纯化；分离膜设有渗透侧和渗余侧；渗透侧设置有真空泵、压力调节阀和循环管路，渗透侧与入口侧之间形成的压力差有利用氢气的渗透；从功能膜透过进入渗透侧的氢气经泵抽出获得燃料氢产品，从膜的渗余侧排出的气体作为普通燃料使用。

2.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，所述气相净化装置包括前缓冲罐、压缩机、后缓冲罐、冻干机、前置精密过滤器、气相净化吸附柱、后置精密过滤器。

3.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，吸附剂的材料为胍基类离子液体、腈胺类离子液体、季鏻类离子液体中的一种或者混合使用。

4.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，操作压力为-0.05～5.0MPa，温度为0～50℃。

5.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，冻干机的操作压力为0.1～1.5MPa，温度为0～20℃。

6.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，膜分离器渗透侧压力为-0.09～0.2MPa。

7.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，膜分离器渗余侧压力为0.1～1.5MPa。

8.如权利要求1所述的一种高纯燃料氢气制备和输送系统，其特征在于，预处理后的进料气进入核心的膜分离器进行氢气再次纯化，分离膜设有渗透侧和渗余侧，渗透侧设置有真空泵、压力调节阀和循环管路，从功能膜透过进入渗透侧的氢气经泵抽出获得，作为燃料氢产品输出至出口缓冲罐，纯度不低于99.999％。