[发明专利]一种氢气液化装置的氢低温吸附器再生工艺

说明书

本发明公开一种氢气液化装置的氢低温吸附器再生工艺，包括低温吸附工艺、氮气吹除工艺、抽空处理工艺、纯度分析工艺、安全排放工艺以及氢低温吸附流程操作。常温氢气经制冷工质冷却至80K氢气通过低温吸附方式获取纯化氢气，当氢低温吸附器饱和后切换至备用氢低温吸附器，并将饱和的低温吸附器通过再生工艺实现连续工作。本发明通过氢低温吸附器在线切换、加热吹除、抽空处理、充压置换、安全排放的流程操作实现氢气液化装置的氢低温吸附器连续再生工艺。本发明具有适用于大规模化氢液化装置连续生产液氢需求的氢低温吸附器工艺。

技术领域

本发明属于氢气液化技术领域，具体涉及一种氢气液化装置的氢低温吸附器再生工艺。

背景技术

氢作为多种途径能源的理想载体，是化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁。氢作为二次能源，具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等优点，是构建现代能源体系的重要方向。氢能源综合利用过程中，氢储运是氢能产业基础。液氢储运具有成本低、密度大、纯度高等优点，适合长距离运输、需求端高效加注等，是行业内公认的氢能大规模应用的重要环节。氢气液化装置是支撑氢气大规模收集、储存、运输和应用的核心设备。

氢气液化装置是通过制冷工质将氢气冷却至20K温区方式获取液氢产品，为防止杂质气体冷凝后阻塞换热器或降低换热器性能，要求氢气纯度不低于99.996％(体积分数)。低温吸附纯化是利用气体与多孔介质接触时在介质表面或内部发生容纳气体的原理，被吸附的气体称为吸附质，起吸附作用的介质称为吸附剂。氢气在80K低温区时，活性炭对氢气中的杂质气体(包括但不仅限于氮气、氧气、碳氢化合物)具有较强吸附作用。氢低温吸附器采用低温吸附方式，通过换热器将常温氢气降低到80K温区后去除待液化氢气中杂质气体。当吸附剂达到饱和后便不能再吸附杂质，需要进行吸附剂解吸过程，即实现低温吸附器再生功能。

在大规模氢气液化装置连续生产液氢工况下，为了确保氢气低温吸附纯化功能持续进行，通常设计两台相同的氢气低温吸附器交替使用。当一台低温吸附器接近饱和时，切换至另一台低温吸附器，并将饱和后的低温吸附器进行再生。现有的氢气低温吸附设备能够实现氢气提纯目的，如专利CN 102826509 B、CN 103848398 B所述，但其工艺不能满足氢气液化装置连续运行要求下的氢气低温吸附器在线切换和再生操作，而且未充分考虑氢低温吸附器内易燃易爆气体的安全保护和特殊处理。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是针对大规模氢气液化装置连续运行要求，提供一种氢低温吸附器再生工艺，通过两台氢低温吸附器在线切换、氮气吹除、抽空处理、氢气充压、氢气置换等流程操作解决氢低温吸附器连续运行问题，实现氢气液化装置长期稳定生产液氢产品。

为达到上述目的，本发明的一种氢气液化装置的氢低温吸附器再生工艺包括：低温吸附工艺1、氮气吹除工艺2、抽空处理工艺3、纯度分析工艺5、安全排放工艺4以及氢低温吸附流程操作。

所述低温吸附工艺1是将经过制冷工质预冷至80K氢气通过低温吸附原理获取纯化氢气，实现氢气低温纯化的功能；所述低温吸附工艺1置于真空绝热冷箱内，设有两台并联的氢低温吸附器以及实现氢低温吸附器在线切换和隔离再生的调节阀；所述低温吸附工艺1设有氢低温吸附器的温度、压力和压差测量仪表。

所述氮气吹除工艺2是将常温氮气或加热氮气吹扫氢低温吸附器，实现低温吸附器解吸附的功能；所述氮气吹除工艺2设有氮气供给管路及其调节阀、开关阀、单向阀和加热器，所述氮气吹除工艺设有氮气吹除工艺的温度、压力和流量测量仪表。

所述抽空处理工艺3是通过抽真空实现氢气低温吸附器内残留气体排出的功能；所述抽空处理工艺3设有吸附器抽空管路、开关阀、单向阀和真空泵接口。

所述纯度分析工艺5是通过纯度分析仪监测氢气纯度的功能；所述纯度分析工艺5设有气体分析管路、开关阀、单向阀和气体分析仪接口。