一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種氣體處理系統(tǒng)，具體涉及的是一種能快速、有效回收空氣中 的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對于含氫混合氣體的排放，有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闅錃獯嬖谝欢ǖ谋O 限，當(dāng)混合氣體中的氫含量達(dá)到爆炸極限時(shí)，容易帶來爆炸的隱患。因此，在排放含氫的混 合氣體前，需要對其含有的氫氣進(jìn)行回收，方能進(jìn)行排放。Zr2Fe合金是典型的吸氣劑材料， 通常用于含氚氣氛的氚回收處理，當(dāng)然也適用于吸附回收氫。然而，普通的Zr2Fe合金在捕 集混合氣體中的氫氣的同時(shí)，它也可以與其中的雜質(zhì)氣體，例如水蒸汽、氧、一氧化碳等發(fā) 生反應(yīng)，弓丨起Zr2Fe合金中毒，從而影響Zr2Fe合金的處理性能。
[0003] 基于此，中國專利申請公布號為CN104259452A、發(fā)明創(chuàng)造名稱為"一種增強(qiáng)Zr2Fe 合金抗空氣毒化性能的方法"公開了一種經(jīng)表面改性后的Zr2Fe合金，其大幅增強(qiáng)了Zr2Fe 合金的抗空氣毒化性能，有效提高了Zr2Fe合金使用的穩(wěn)定性，從而可以很好地對含氫混合 氣體進(jìn)行氫回收處理。
[0004] 雖然上述經(jīng)表面改性后的Zr2Fe合金，其抗毒化性能大幅提升了，但是由于現(xiàn)有的 氫回收處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，因而難以充分發(fā)揮表面改性后的Zr2Fe合金的除氫能力， 使得排放的混合氣體中的氫氣不能被有效的回收，進(jìn)而可能導(dǎo)致排放的氣體中存在氫氣過 多泄漏的安全隱患。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系 統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有的氫處理系統(tǒng)在配合表面改性的Zr2Fe合金后，依然難以有效地將混合氣 體中的氫進(jìn)行回收的問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、貯氣罐、流 量控制計(jì)、取樣口、循環(huán)栗以及裝有表面改性后的Zr2Fe合金的吸氣劑床；所述高壓鋼瓶出 氣口通過第一管道與流量控制計(jì)進(jìn)氣口連通，并且該第一管道上設(shè)有第一閥門；所述貯氣 罐出氣口通過第二管道與流量控制計(jì)進(jìn)氣口連通，并且該第二管道上設(shè)有第二閥門；所述 流量控制計(jì)出氣口通過第三管道與吸氣劑床進(jìn)氣口連接，而吸氣劑床的出氣口則通過第四 管道與取樣口連通，并且該第四管道上還設(shè)有第三閥門；所述循環(huán)栗栗入口通過第五管道 與第四管道連通，而循環(huán)栗出口則通過第六管道與貯氣罐進(jìn)氣口連通，并且第五管道上還 設(shè)有第四閥門。
[0008] 為進(jìn)一步確保操作的安全性，本實(shí)用新型還包括設(shè)置在第二管道上、且用于監(jiān)測 貯氣罐出氣口壓力的壓力傳感器，以及設(shè)置在第六管道上的第五閥門。
[0009] 進(jìn)一步地，所述第四管道上還設(shè)有過濾器；所述第五管道靠近該過濾器出氣口處。
[0010] 為保證管道及設(shè)備的真空度，本實(shí)用新型還包括通過第七管道與第四管道連通的 真空栗，并且該第七管道上還設(shè)有第六閥門。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0012] ( 1)本實(shí)用新型通過設(shè)置高壓鋼瓶、貯氣罐、吸氣劑床、循環(huán)栗以及一些控制閥門， 并在吸氣劑床中裝入經(jīng)表面改性后的Zr2Fe合金，從而以循環(huán)處理的方式，對含氫混合氣體 進(jìn)行反復(fù)處理，將其中的微量氫氣進(jìn)行回收，如此既能快速使混合氣體達(dá)到氫氣排放的標(biāo) 準(zhǔn)，又能快速、有效地回收氫氣。本實(shí)用新型充分發(fā)揮了表面改性后的Zr2Fe合金的抗毒化 性能，大幅提高了在混合氣體中回收氫氣的效率和持續(xù)性，并且避免了因氫氣泄漏而可能 存在的各種安全隱患。
[0013] (2)本實(shí)用新型通過設(shè)置壓力傳感器和第五閥門，可以對貯氣罐的出氣壓力進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用第五閥門調(diào)節(jié)貯氣罐的進(jìn)氣流量，確保系統(tǒng)操作的安全性。
[0014] (3)本實(shí)用新型還設(shè)置了真空栗，利用真空栗對系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理，可以避免 系統(tǒng)對含氫混合氣體的處理結(jié)果存在偏差，從而進(jìn)一步保證了排放氣體符合氫氣的排放標(biāo) 準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的零部件名稱為：
[0017] 1-高壓鋼瓶，2-第一閥門，3-貯氣罐，4-壓力傳感器，5-第二閥門，6-吸氣劑床， 7-過濾器，8-流量控制計(jì)，9-第三閥門，10-取樣口，11-第四閥門，12-循環(huán)栗，13-第五閥 門，14-第六閥門，15-真空栗。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括 但不限于下列實(shí)施例。 實(shí)施例
[0019] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種可以快速、有效回收空氣中的微量氫氣的系 統(tǒng)，其包括高壓鋼瓶1、貯氣罐3、吸氣劑床6、流量控制計(jì)8、取樣口 10以及循環(huán)栗12。所述 的高壓鋼瓶1中盛裝有含氫的混合氣體，該高壓鋼瓶1出氣口通過第一管道與流量控制計(jì) 8進(jìn)氣口連通，并且該第一管道上設(shè)有第一閥門2 ;所述貯氣罐3的進(jìn)氣口通過第六管道與 循環(huán)栗12出口連通，并且該第六管道上設(shè)有第五閥門13,而貯氣罐3的出氣口則通過第二 管道與流量控制計(jì)8進(jìn)氣口連通，并且該第二管道上還設(shè)有第二閥門5。所述的吸氣劑床6 用于回收含氫混合氣體中的微量氫氣，其內(nèi)裝有表面改性后的Zr2Fe合金，本實(shí)施例所述的 表面改性后的Zr2Fe合金，其制備方式在申請公布號為CN104259452A的中國專利申請文獻(xiàn) 中有詳細(xì)記載，因此，本實(shí)施例不再對該種Zr2Fe合金進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0020] 所述的流量控制計(jì)8出氣口通過第三管道與吸氣劑床6進(jìn)氣口連通，吸氣劑床6 出氣口通過第四管道與取樣口 10連通，并且該第四管道上還設(shè)有過濾器7和第三閥門9。 所述的循環(huán)栗12栗入口通過第五管道與第四管道連通，并靠近過濾器7出氣口處，同時(shí)，該 第五管道上還設(shè)有第四閥門11。
[0021] 此外，本實(shí)用新型還設(shè)有真空栗15,該真空栗15通過第七管道與第四管道連通， 并且該第七管道上還設(shè)有第六閥門14。
[0022] 利用上述系統(tǒng)，下面對其回收混合氣體(本實(shí)施例針對的是0. 099%H2+99. 901%空 氣的混合氣體）中微量氫氣的過程進(jìn)行介紹。
[0023] 首先，關(guān)閉第一閥門2,打開其他閥門，然后利用真空栗15對除了高壓鋼瓶1外的 系統(tǒng)其他部件進(jìn)行抽真空處理。
[0024] 接著，對裝有表面改性后的Zr2Fe合金樣品的吸氣劑床6進(jìn)行活化處理，主要方法 是將吸氣劑床6逐漸加熱到500°C，加熱過程中一直抽空，直到真空維持在IOPa左右。
[0025] 而后，于室溫條件下，關(guān)閉第二閥門5、第三閥門9和第六閥門14,打開其他閥門， 并啟動循環(huán)栗12,調(diào)節(jié)好流量控制計(jì)8,此時(shí)，高壓鋼瓶1中的混合氣體經(jīng)流量控制計(jì)8調(diào) 節(jié)流量后，以10L/min的氣體流量經(jīng)由第三管道進(jìn)入到吸氣劑床6中，由吸氣劑床6將混 合氣體中的氫氣吸收。被吸收氫氣后的混合氣體在循環(huán)栗12的作用下，經(jīng)由第四管道、過 濾器7和第五管道由循環(huán)栗12栗入，并通過第六管道從貯氣罐3的進(jìn)氣口進(jìn)入到貯氣罐3 中儲存。
[0026] 持續(xù)上述過程，直至高壓鋼瓶1中的混合氣體基本處理完畢后，關(guān)閉第一閥門2， 打開第二閥門5,此時(shí)，在循環(huán)栗12的作用下，貯氣罐3中的氣體經(jīng)由第二管道、流量控制計(jì) 8和第三管道進(jìn)入到吸氣劑床6中進(jìn)行氫氣的再次吸附處理。被處理后的氣體再次經(jīng)由第 四管道、過濾器7、第五管道、循環(huán)栗12回到貯氣罐3中。如此反復(fù)循環(huán)，并且在循環(huán)的過程 中，間歇性地打開第三閥門9,通過取樣口 10取樣檢查混合氣體中的氫氣含量，確認(rèn)其是否 滿足設(shè)計(jì)的氫氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)滿足該排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可關(guān)閉循環(huán)栗12,停止對混合氣體的 處理。
[0027] 在上述循環(huán)處理混合氣體的過程中，為控制貯氣罐3向吸氣劑床6送氣的壓力，確 保系統(tǒng)安全，所述的第二管道上還設(shè)置了壓力傳感器4,其在配合第五閥門13后，當(dāng)壓力傳 感器4顯示的壓力數(shù)據(jù)過大或過小時(shí)，即可通過關(guān)閉或打開第五閥門13來調(diào)節(jié)氣體進(jìn)入到 貯氣罐3的流量。
[0028] 表1為上述循環(huán)處理后混合氣體中氫氣含量的分析數(shù)據(jù)：
[0029]
[0030] 表 1
[0031] 本實(shí)用新型可以快速、有效地降低空氣中泄漏的氫氣含量，以避免出現(xiàn)因?yàn)闅錃?泄漏而造成的各種危害。
[0032] 上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非是對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限 制，但凡采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動而作出的變化，均 應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特征在于：包括高壓鋼瓶 (1)、貯氣罐（3 )、流量控制計(jì)（8 )、取樣口（ IO )、循環(huán)栗（12 )以及裝有表面改性后的Zr2Fe合 金的吸氣劑床（6);所述高壓鋼瓶（1)出氣口通過第一管道與流量控制計(jì)（8)進(jìn)氣口連通， 并且該第一管道上設(shè)有第一閥門（2);所述貯氣罐（3)出氣口通過第二管道與流量控制計(jì) (8)進(jìn)氣口連通，并且該第二管道上設(shè)有第二閥門（5);所述流量控制計(jì)（8)出氣口通過第三 管道與吸氣劑床（6)進(jìn)氣口連接，而吸氣劑床（6)的出氣口則通過第四管道與取樣口（10) 連通，并且該第四管道上還設(shè)有第三閥門（9 );所述循環(huán)栗（12 )栗入口通過第五管道與第四 管道連通，而循環(huán)栗（12)出口則通過第六管道與貯氣罐（3)進(jìn)氣口連通，并且第五管道上 還設(shè)有第四閥門（11)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特 征在于：還包括設(shè)置在第二管道上、且用于監(jiān)測貯氣罐（3)出氣口壓力的壓力傳感器（4)， 以及設(shè)置在第六管道上的第五閥門（13)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，其特 征在于：所述第四管道上還設(shè)有過濾器（7);所述第五管道靠近該過濾器（7)出氣口處。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，其 特征在于：還包括通過第七管道與第四管道連通的真空栗（15)，并且該第七管道上還設(shè)有 第六閥門（14)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種能快速、有效回收空氣中的氫氣的循環(huán)處理系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、貯氣罐、流量控制計(jì)、取樣口、循環(huán)泵以及裝有表面改性后的Zr2Fe合金的吸氣劑床；所述高壓鋼瓶出氣口通過第一管道與流量控制計(jì)進(jìn)氣口連通；所述貯氣罐出氣口通過第二管道與流量控制計(jì)進(jìn)氣口連通；所述流量控制計(jì)出氣口通過第三管道與吸氣劑床進(jìn)氣口連接，吸氣劑床的出氣口通過第四管道與取樣口連通；所述循環(huán)泵泵入口通過第五管道與第四管道連通，而循環(huán)泵出口則通過第六管道與貯氣罐進(jìn)氣口連通。本實(shí)用新型充分發(fā)揮了表面改性后的Zr2Fe合金的貯氫性能，能夠快速、有效地將含氫混合氣體中的氫進(jìn)行回收。
【IPC分類】B01D53/02, B01D46/00, C01B3/50
【公開號】CN204816000
【申請?zhí)枴緾N201520600152
【發(fā)明人】錢曉靜, 邵正鋒, 林波, 黃志勇, 黃國強(qiáng), 王曉芳, 蔣春麗
【申請人】中國工程物理研究院材料研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月11日