全自动高压氢气纯化装置周钧,龚峻松(中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸056027)摘要:介绍了氢气纯化装置的市场需求和国内外技术现状,阐述了QCNB240/15型全自动高压氢气纯化装置的研制过程,说明了技术路线,阐述了关键技术和技术难点的解决方法。本装置工作在15MPa下,可以在不放空氢气的情况下,将粗氢一步纯化为991999%的高纯氢,具有较高的技术优势。关键词:高纯氢;纯化装置;分子筛中图分类号:TQ117文献标识码:A文章编号:1672-7649(2008)06Z-0243-04DOI:1013404/j1issn11672-7649120081061056Thehigh2pressurehydrogenpurificationautomechanismZHOUJun,GONGJun2songThispaperexpatiatedontheR&Doffull2automatichighpressurehydrogenpuredeviceofAbstract:typeQCNB240/15.Itintroducedthedomesticandinternationaltechniqueconditionandmarketneeds.ItexplainedthetechniquerouteofhydrogenpuredeviceoftypeQCNB240/15andexpatiatedthekeytechniqueandthesolutionmethods.Thisequipsworkingpressureis15MPa.Itcanpuretherawhydrogenhigherthan991999%withoutdischargingtheregenerationgas(hydrogen).Wecanseeithavethehighertechniqueadvantage.Keywords:highpurityhydrogen;purification;molecularsievezeolites氢气的纯化技术有很多种,如催化反应法、选择吸附法、钯膜扩散法、吸气剂法和低温净化法等。上述这些方法都有各自的优缺点。催化反应法、选择吸附法得到的产品气纯度较低,制取高纯氢时需要放空部分氢气;钯膜扩散法、吸气剂法和低温净化法0引言随着现代工业的飞速发展,氢气的用途越来越广泛。例如:在电力行业,氢气被作为冷媒,用来冷却火力发电机的转子;在化工行业,高纯氢气可以作为还原剂、分子量控制剂,氢气中的氧、水等杂质越少,纯度越高,就可以获得更高品质的化工产品,同时避免催化剂的中毒失效;在冶金行业,高纯氢气可作为钢板轧制保护气和有色金属粉末冶金脆化剂;在微电子行业,也需要使用高纯氢甚至超高纯氢气作为芯片的保护气和原料气,一级氢气纯化中的氢气纯度越高,给终端氢气纯化装置的负荷越小,超高纯氢气的品质越稳定,就可以获得高合格率的芯片;在可再生能源领域,高纯氢气可作为还原气体用于多晶硅的制造。目前氢气已成为一种极为重要的工业气体。[1]。和运行成本十分昂贵,难以大规模推广使用1技术背景目前,国内氢气纯化装置大多为中、低压装置,工作压力一般在312MPa以下,产品氢气纯度一般在99195%以下,其氧气含量在5×10-6(V/V)左右,含水量在10×10-6(V/V,露点-60℃)左右,不能满足微电子、光纤、特殊化工产品等高端用户的要求,另收稿日期:2008-08-29作者简介:周钧(1970-),男,高级工程师,从事气体纯化和化工工艺、设备设计工作。·244·舰船科学技术第30卷国内外的高端用户需要991999%以上高纯氢气时,多采用欧美和日本的氢气纯化装置,其技术路线有3种:低温(液氮温区)吸附净化、钯管透过法和催化吸附法。1)低温吸附净化工艺。该工艺的缺点是,需消耗大量的液氮,设备操作和控制非常复杂,设备工作温差变化很大,工作压力小于1MPa。2)钯管透过法。该工艺的缺点是,需对原料氢气进行预处理,工艺需要800℃高温,需要定期更换价格昂贵的金属钯薄膜管,工作压力小于1MPa。3)催化吸附法,是利用催化剂将氢气中的微量氧气催化复合成水,氢气中含有的水分,由分子筛吸附。该工艺使用干燥度很高的产品氢气作为分子筛再生用气体时,可生产高纯氢气。该工艺的缺点是需要放空再生气,工作在高压时,需要降低压力再生高压容器设计是关键技术之二。针对以上技术难点,项目组在专题论证工作的基础上,针对关键技术进行攻关,做了脱氧工艺设计和脱水工艺设计,并经试验验证,关键技术最终得到圆满解决。311脱氧工艺设计为了解决除氧杂质问题,项目组根据我所已取得的催化除氧技术,采用了具有常温催化能力的高效脱氧催化剂。项目组经过计算发现,脱氧过程产生的水分,无法被氢气流带走。如果水分凝结在催化剂的表面,将使催化剂失活。因此,采取了加温催化工艺,既保证了产品氢气中的氧气含量降低到013×10-6(V/V)以下,又改善了催化剂的工作环境,延长了催化剂的使用寿命。312脱水工艺设计为了清除...