氢气纯化装置讲义
水电解制氢装置培训讲义(制氢装置)
2015-6-16
31
2.2 碱液循环系统
16
碱液循环系统
电解液循环的目的在于向电极区域补充电解消耗的纯水， 带走电解过程中产生的氢气、氧气和热量，增加电极区域 电解液的搅拌，减少浓差极化电压，降低碱液中的含气度， 降低小室电压，减少能耗等，以使电解槽在稳定条件下工 作。 碱液循环量的大小影响槽内小室电压和气体纯度。对于一个 特定的电解槽，应有一个合适的循环量。一般槽内电解液 更换次数每小时2～4次。在常压电解系统中，通常用自然 循环，而在压力电解系统中，因电解装置体积小，管道细， 气液流通阻力大，加上电流密度较大，要求电解液更换的 次数比较多，采用自然循环难于达到，必须采用碱液循环 泵进行强制循环。
2015-6-16
16
8
一、制氢行业发展概况
4．氢能利用发展趋势预测 已在制氢技术、储氢材料和氢能利用等方面进行了开 创性的工作，拥有一批氢能领域的知识产权，其中有 些研究工作已达到国际先进水平。我国地域辽阔，能 源转换离不开氢能。我国有丰富的太阳能、风能资源， 通过电解水转换成氢气进行能量的转化和储存、运输， 有效的解决峰谷、传输和电网波动问题，可能是最佳 途径之一。我国南部和西南地区势能差大，水资源丰
2015-6-16
4
2
一、制氢行业发展概况
1．氢气的生产方法 1.5 甲醇分解制氢 1.6 水电解制氢 1.7 生物制氢 1.8 太阳能制氢
2015-6-16
5
一、制氢行业发展概况
2．水电解制氢的发展概况 自从1800年尼尔森等人成功的将水电解成氢气和
氧气以来，水电解制氢技术得到了飞速的发展。近20 年来，由于工业生产的飞速发展和能源的日渐短缺， 氢气的应用领域越来越广，对氢气的需求量也在也在 逐年的增加。据美国氢气协会分析，2007年全球年生 产氢气超过5000万吨，氢能作为低碳和零碳能源正在 脱颖而出。因此专家普遍认为，氢能的大量利用将
氢气纯化装置讲义-精品文档
图例
保温 （保 冷 ）标 示 材料 用途 厚度
[ AC = 10 0 ]
阀 门标 示
J
管 件标 示
H
仪表 信号 标示 盲通 两用 连接 变 径接 头 现 场指 示 远 传信 号 D CS /P LC 软联 锁停 车 硬 联锁 停车 法兰 连接 电加 热器 介质 标示 CH WS 低温 冷却 水给 水 CH WR 低 温冷 却水 回水 H 氢气 I A 仪表 气 W 污水 N 氮气 A E F H I L P Q R T V Y 自 控字 母标 示 首位 分析 流量 电流 液位 压力 质量 温度 电压 高限 指示 低限 次位 报警 元件
J1103
H φ 32X3
H φ 32X3
J110 1
J11 02
氮气
b
H φ32X3
PI 11 02
H φ32X3
3 QS1102 1
2
H φ32X3
1150
H φ32X3
Hφ 3 2X3 PV11 01 1
3
2 QS 1104
1.5 常压 1.5 常压 常压 1.0 1.0 常压
DN 1 0 DN 2 5 DN 2 5 DN 1 0 DN 1 0 DN 8 0 DN 8 0 DN 1 0
73
H φ 8X1.5
H φ32X3
114 0A
S
S
EH 11 03
1 120 B
QT 1 1 01
QI T 1 10 2
O 2 A NA LY Z ER Q S HH 1 1 02 Q AH 11 0 2 QI 1 1 02
73
Y110 2
Y1101
产品氢气出口 e 氢气露点仪放空口 f 微量氧 分析仪放空口 g 低温冷却水回水口 h 低温冷却水进水口 j 排污口
水电解制氢装置培训讲义(氢气纯化装置)
水电解制氢装置培训讲义(纯化工艺部分)•制氢工程部2015-6-161培训内容概述纯化流程常见故障及排除方法2015-6-162概述2015-6-1631、催化脱氧氢气中含有的氧杂质通常可采用催化转化的方法来去除。
脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯脱氧的工作原理脱氧催化剂大多是由具有高脱氧活性的金属（如钯、装置中使用的催化剂为钯金属--2015-6-164装置中使用的催化剂为钯金属半导体体系，具有脱氧活性高、脱氧深度深、气体处理量大、强度高等特性，常温下即可催化反应发生，而且无需预处理（活化）和再生。
脱氧深度可达生。
脱氧深度可达1ppm 1ppm及以下。
及以下。
2、脱氧器的结构¾内筒：电加热元件电缆接入口a 口（气体入口）¾保温层进入经电加热元2015-6-165原料氢气从原料氢气从a a 口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从水以气态的形式随氢气从b b 口流出脱氧器。
3、温度控制在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻。
分别用来检测催化剂床层上部和下部的温度。
下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会暂停电加热元2015-6-166如果电加热元件已开启而没有通气，那么电加热元件产生的热量就无法散发出去，并且没有气流的传导，测温元件也不能及时将电加热元件的真实温度传至控制系统停止加热，造成电加热元件自身过热，直至烧断。
干燥器的工作原理1、变温吸附干燥变温吸附干燥技术在气体制取工业应用广泛。
它是利解吸出来（即吸附剂的再生）。
从而达到循环工作的目的。
2015-6-167解来即附剂从到循作2、分子筛的吸附原理分子筛是一类具有均匀微孔的硅铝酸盐化合物，其孔般径相当于一般分子大小，由于微孔表面的分子或原子存在子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔从而达到消除水分2015-6-168子的氢则不易被吸附而顺利通过微孔，从而达到消除水分的目的。
氢气纯化器 操作指南说明
SP01：纯化阶段最大运行压力：17bar SP02：纯化阶段最小运行压力：5.5bar SP03：最大进/出压降：0.9bar SP04：纯化时最高温度：-160℃ SP05：液氮高液位：16mbar SP06：液氮低液位：4mbar SP07：液氮超低液位：2mbar SP08：开始补充液氮的液位：8mbar SP09：停止补充液氮的液位：12mbar SP10：最大降压：5bar SP11：真空泵上游最大压力：1.4bar SP13：加热的最低温度：55 ℃ SP14：纯化阶段临界的进出压降：1.0bar SP15：真空泵末端最低压力：0.2bar SP16：循环次数：5次
再生原理：在吸附筒中的杂质达到饱和 后，往杜瓦 罐中充入加热的氮气，使 杂质脱离吸附 剂，然后通过真空泵排出，使吸附筒重 新到达工作状态。
二、氢气纯化器设备介绍
纯化器由纯化器柜和电控柜组成
纯化器柜包含： ①DEOXO除氧器 ②Dewar罐+吸附剂+换热器 ③真空泵 ④GN2加热器 ⑤仪器（压力、温度、差压变送器） ⑥管道系统 ⑦过滤器（0.5μm）
目录/Table of Contents
章节 标题/Title
一 氢气纯化器工作原理介绍 二 氢气纯化器设备介绍 三 氢气纯化器日常操作介绍 四 常见报警说明 五 手动模式下控制纯化器操作规范 六 氢气纯化器巡查注意事项
一、氢气纯化器工作原理介绍
纯化原理：通过利用不同气体的沸点不同，通入液 氮制造低温环境，原料氢中的杂质在低 温条件下液化并被吸附剂吸附 。
六、氢气纯化器巡查注意事项
1、点击液晶屏幕，看设备有无报警事项。 2、液氮进口压力范围：1.5~2.5barg
仪表氮气入口压力范围：6~10 barg 杜瓦罐内的温度应低于-160 ℃ 3、注意观察纯化器入口、出口的露点值： 氢气入口露点值应≤-70℃（在更换鱼雷车后，露点会有波动） 纯化器出口露点值应≤-90℃ 4、液氮的液位：4mbar~16mbar 5、真空泵用油需定期更换
制氢培训讲义
1.制氢装置设计及改造情况大连西太平洋石油化工有限公司制氢装置规模为6×104Nm3/h。
两套加氢、脱硫、转化炉、中变采用国内技术；净化系统为变压吸附法，技术为德国林德（Linde）公司专利，引进控制计算机、成套阀门、管线、仪表和吸附剂，吸附罐为国内制作，林德公司制造技术。
设计单位为中国石化北京设计院。
本装置由下列五部分组成：（1）原料油干法加氢、脱硫部分（2）转化及相应对流段热回收部分（3）中温变换及变换气换热冷却部分（4）PSA中变气净化部分（5）开工及循环氢压缩机及酸性水汽提部分装置的加氢、脱硫、转化、中变过程采用两个系列。
PSA部分则为一个系列。
原料设计时以轻质油（重整拔头油或轻石脑油）为主，同时应用少量液化气和ARDS装置弛放干气。
98年7月至今，由于重整装置停工未开，制氢原料改为重整精制油。
产品纯度为H2>%。
产品主要供常渣油加氢脱硫（ARDS）装置、蜡油加氢精制装置及煤柴油加氢精制装置、聚丙烯用。
施工图设计于1992年12月末完成，1995年末基本建成，1997年7月正式投产。
1998年2月经标定达到设计规模，生产稳定，质量良好。
2.生产装置工艺原理本制氢工艺采用以轻质油(重整拔头油或轻石脑油)为原料．经干法加氢、脱硫后与水蒸汽混合，经催化剂转化产生H2、CO及CO2。
转化气再经中温变换将CO与转化气中水蒸汽反应成CO2同时再产生部分H2。
中变气经换热、冷却分液后进往PSA吸附部分脱除中变气的CH4、CO和CO2，生产纯度为99 9％(v)的氢。
RS+H2→R+H2SH2S+Z n O→Z n S+ H2 OR+ H2 O→CH4+CO+CO2CH4+ H2 O→3 H2+CO-QCO+ H2 O→H2+CO2+Q3.生产装置工艺流程详述本装置设计原料主要是重整拔头油，工艺流程大致可分为五部分：（设计条件）（1）原料脱硫部分（分A、B两系列，以A系列为例，下同）40℃的重整拔头油自装置外进原料缓冲罐D-101，经原料泵P-101/1升压至。
制氢装置PSA氢提纯讲解
XXXXX有限公司加氢精制和制氢联合装置200000Nm3/h 制氢装置PSA氢提纯单元操作手册XXXXXXX有限公司2007-1编制：校对：审核：审定：目录序言 (4)第一章概述 (5)第一节前言 (5)第二节装置概貌 (6)第三节设计基础 (7)第二章工艺过程说明 (8)第一节吸附工艺原理 (9)第二节工艺流程说明............................................................................... 错误!未定义书签。
第三章装置的操作 (20)第一节装置的开车 (20)第二节装置的运行 (25)第三节装置的停车 (28)第四章维修与故障处理........................................................................................ 错误!未定第一节故障查找指南 ................................................................................ 错误!未定义书签。
第二节故障处理 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
第五章安全规程 (29)序言本操作手册是XXXXX有限公司专为XXXXXXX有限公司建设的200000Nm3/h制氢装置PSA氢提纯单元编写的。
用于向装置操作人员提供正确的操作步骤，以及预防和处理事故的方法。
本装置是采用变压吸附（简称PSA）法从变换气中提纯氢气的成套装置。
在启动和运行本装置前，要求操作人员透彻地阅读本操作手册及相关图纸。
因为，不适当的操作会导致运行性能低劣、产品不合格，甚至吸附剂损坏或造成安全事故。
氢气纯化装置作业指导书讲解
QCNB系列氢气纯化装置
编制：生产技术部 审批： 编号： DMZG/JL-51
河北东明中硅科技有限公司 2011 年 2 月 30 日
1 概述 QCNB 系列氢气纯化装置能够去除氢气中的氧气和水份杂质， 量有较高要求的用户。
以满足对氢气的含氧量和含水
QCNB 系列氢气纯化装置框架内安装有脱氧器、干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集 水器等设备和各种阀门，以及检测、控制用的就地仪表和一次仪表。
再生气进入再生状态的干燥器；另一路则为产品氢气，直接进入过滤器
1151。再生气的流
量大小通过调节产品气管路和再生气管路上的阀门开度来确定。
调整的原则是使再生加热时
间不超过 4h，调整时需注意再生气流量不可太小，否则有可能烧坏电加热元件，一旦阀门
的开度确定后就不需要再进行调整。
4.4 排水 整套装置中共有 5 个气水分离器： 1101、1102、 1103、 1104、1105。装置正常运行时，气水
加热；
吹冷阶段 ---- 干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥
器切换至工作状态； 干燥器处于再生阶段时介质为经过脱水的干燥氢气；
4.2.3 吸附 进入的 第三个 干燥器处于吸附状态，干燥器不加热，介质为再生用氢气，处理气量同
4.2.2.
（注：气体流经三台干燥器的顺序由干燥器所处的工作状态决定，气动三通球阀的动作由
排水以 Z1、 Z2、 Z3 状态开始为计时起点，每次气动球阀排放
10 秒钟，阀门间隔时间为 5
分钟。排水时间见表 4-2：
（注：根据处理气量的不同，排水时间可能会有调整，以实际程序设定为准。
）
表 4-2：排水时间表
01 氢气提纯装置 概述
四川天一科技股份有限公司概述1460-E3-703500-PDM01版次：1第1章概述1版次修改标记修改依据编制校核审核审定日期目录1装置概况 (1)2产品和副产品的规格、产量、储存运输条件、运输方法和去向 . 7 3主要原料的规格、用量、来源和供应（输送）方式 (9)4装置的生产方法和技术来源、生产过程和节能措施 (9)5装置自动控制水平、主体仪表和控制系统的选型 (11)6装置在厂区内的位置 (13)7公用物料、燃料的规格、用量和来源 (13)8主要技术经济指标 (17)1 装置概况1.1 概述青海大美甘河工业园区尾气综合利用制烯烃项目由选煤厂和烯烃厂以及公用工程、储运包装装置、辅助生产设施、系统工程、服务设施、厂外工程组成。
主要产品的公称能力为500万吨/年选煤、30万吨/年聚乙烯、40万吨/年聚丙烯。
氢气提纯装置为本项目公用工程装置之一,装置号为35。
氢气提纯装置的公用工程依托全厂公用工程。
经过业主批准,北京中寰工程项目管理有限公司分包四川天一科技股份有限公司（以下简称天一公司）承担氢气提纯装置的工程设计工作。
1.2 业主名称、项目名称和地点1.2.1 业主名称青海大美煤业股份有限公司1.2.2 项目名称及代码项目名称：青海大美甘河工业园区尾气综合利用制烯烃项目项目代码：DMCPP11.2.3 项目地点青海省西宁经济技术开发区甘河工业园区西区1.3 设计范围氢气提纯装置生产工艺过程及设计界区范围如下图：点①②③间为本装置界区范围如图虚线框内为装置界区，界区内外接口交接点在装置平面布置界区线外1米处.设计范围为装置界区内工艺、设备、自控、土建、电气、消防、给排水、安全、环保等相关专业的设计。
1.4 装置规模1.4.1装置建设规模：原料气处理量6601Nm3/h。
1.4.2 操作负荷：70～110%1.4.3产品技术规格：1) 质量要求：H2≥99.99%(V/V)2) 产品气流量: ~1302Nm3/h3) 产品气压力：~4.2Mpa(G)4) 产品气温度：~40℃1.4.4装置年连续运行时间：8000小时1.4.5装置设计寿命：20年1.5 编制依据1.5.1 四川天一科技股份有限公司与北京中寰工程项目管理有限公司签订的《青海大美甘河烯烃项目氢气提纯装置工程设计合同》1.5.2 四川天一科技股份有限公司与北京中寰工程项目管理有限公司签订的《青海大美甘河烯烃项目氢气提纯装置工程设计技术协议》1.5.3 北京中寰工程项目管理有限公司提供的《氢气提纯装置设计工作委托函》1.5.4 北京中寰工程项目管理有限公司提供的氢气提纯装置设计基础资料：统一规定、气象资料、地质资料及总平面布置图等。
QC-25 1.6型氢气纯化装置使用说明书20100721
QC-25/1.6型氢气纯化制氢装置使用说明书中国船舶工业总公司第七一八研究所第七研究院一九九三年目录1、 (1)2、………………………………………（）3、工作原理…………………………………..（）4、安装………………………………….（）5、操作…………………………………………()6、维修………………………………………………7、故障及其处理……………………………………..()8、附件………………………………………….()2.4 干燥器再生采用原料氢气再生切换方式：手动切换周期：24h2.5 冷却水水质：软化水温度：30℃用量：1.5t/h2.6 冷冻水温度：10℃用量：1t/h2.7 电源种类：三相、四线，220V，50HZ耗电量：11KW2.8 氮气种类：普通氮气压强：0.1-0.7MPa消耗气量：1.5m/h【20，0.1MPa<绝对>】2.9 外型尺寸设备框架<长×宽×高>：1850×1273×2000mm 控制柜<长×宽×高>：1200×900×2100mm 2.10 重量设备框架：1.2t控制柜：300Kg3 工作原理3.1 脱氧、干燥工作原理水电解制氢装置生产的氢气中含有饱和状态的水和一定量的氧气，必须设置氢气纯化设备进行纯化处理方能满足对氢气纯度有较高要求的用户，QC-25/1.6型氢气纯化装置就是其中一种。
该装置采用催化脱氧、冷却去湿及吸附干燥的方法纯化氢气，采用原料氢气再生干燥剂，这种方法流程简单，设备成本低，操作简便，是纯化氢气的较好方法。
流程见附图。
原料氢气进入该装置后，首先进入脱氧器，脱氧器内装填常温脱氧催化剂，含有氧气的氢气经过催化剂把含氧量降至5mm以下，脱氧器内安装有电加热元件以便在需要提高脱氧器的工作温度或活化催化剂时使用。
从脱氧器出来的氢气进入冷却器Ⅰ冷却，再进入气水分离器Ⅰ除去过饱和水，而后进入干燥器A；干燥器内装有干燥剂和电加热元件，气体被干燥器A内的电加热元件加热后再生其内的干燥剂，热的再生气经冷却器A，再经过冷却器Ⅱ，进入气水分离器Ⅱ除去过饱和水，然后进入干燥器B，氢气在干燥器B内除掉水份流出装置供用户使用。
制氢讲义
制氢讲义1、为什么要用氢气冷却转子绕组、定子铁芯？1、发电机在运行中产生磁感应的涡流损失和线阻损失，这部分能量损失转变为热量，使发电机的转子和定子发热。
发电机线圈的绝缘材料因温度升高而引起绝缘强度降低，会导致发电机绝缘击穿事故的发生，所以必须不断地排出由于能量损耗而产生的热量。
2、 空气冷却20世纪30年代末期以前，汽轮发电机基本上处于单一的空气冷却阶段。
空气冷却在结构上最简单，费用最低廉，维护最方便，这些显著的优点使得空气冷却首先得到了应用和发展。
随着电网容量的增大，要求提高汽轮发电机的容量。
为了提高容量，需要增加电磁负荷，导致电磁损耗增大，从而引起电机发热量的增加要强化冷却就必须加大通风量，这必然引起通风损耗的增大，而通风损耗(含风摩耗)占总损耗的40%，这就使得电机的效率降低。
另外，空气冷却的定转子绕组的温升也较高，影响绝缘的寿命。
氢气冷却当电机的单机容量达到一定水平时，空冷技术在效率和温升等方面逐渐暴露出不足，为了寻求更加有效的冷却方式，人们发展了氢冷技术。
从20世纪30年代末，容量大于50MW的汽轮发电机逐步过渡到氢气冷却。
氢气的比重小，纯氢的密度仅为空气的1/14，导热系数为空气的7倍，在同一温度和流速下，放热系数为空气的1 4～1 5倍,粘度最小，导热系数最高。
由于密度小，因此，在相同气压下，氢气冷却的通风损耗、风摩耗均为空气的1/10，而且通风噪声亦可减小。
氢冷电机的效率提高了，而且温升明显下降。
由于电机内氢气必须维持规定纯度，为此必须额外设置一套供氢装置，给设计和安装带来了困难。
另外，密封防爆问题始终是氢气冷却电机安全运行的一个隐患。
3、本厂1100MW发电机定子绕组直接水内冷，转子绕组直接氢内冷，定子铁芯氢冷由于发电机都是高转速的汽轮发电机组，由于其转速很高，为3000转/分钟，为降低离心力，其发电机设计成直径短而轴向长度很长的样子。
由于长度太长，发电机中部的热量不易散出，所以需要专门的发电机冷却系统。