原料水除氮方法及实现装置与流程

1.本发明属于水电解制氢技术领域，具体涉及一种原料水除氮方法及实现装置。


背景技术：

2.水电解制氢装置产生的粗氢可通过干燥脱水，催化除氧等方式除去粗氢中的水、氧气等杂质，但是氢气中的氮气无法除去。粗氢中的含氮量二十多ppm，除氮专用的膜脱气等设备价格昂贵。


技术实现要素：

3.为了解决上述现有技术存在的问题，本申请提出一种原料水除氮方案，包括除氮方法以及除氮装置，其中：
4.原料水除氮方法，包括以下步骤：
5.将原料水放在密闭容器内；
6.向原料水中通入氧气。
7.进一步的，向原料水中通入氧气具体包括以下步骤：
8.氧气通过减压阀或者减压孔板减压到0.1mpa；
9.减压后的氧气按一定流速通过管道输送到密闭容器内的氧气散布器，均匀分散到原料水中；
10.通过控制原料水中各种气体分压比，氧气将溶解在原料水中的氮气置换。
11.进一步的，所述氧气通过电解产生，所述氧气的纯度≥98.5％，所述氧气的流量≥2m3/h。
12.除氮装置，包括电解槽和水箱，所述水箱上开设有进气口和出气口，所述电解槽连接有氢气管和氧气管，所述氧气管与所述进气口通过管路连接。
13.进一步的，所述氧气管与所述进气口之间的管路设有减压装置，所述水箱内设有与所述进气口连接的氧气散布装置。
14.进一步的，所述减压装置为减压阀或减压孔板。
15.进一步的，所述氧气散布装置包括与所述水箱截面配合的主体环，所述主体环为空心的管状结构；所述主体环的内圈设有若干沿圆周均匀布置的中间管，所述中间管与所述主体环连通；
16.若干所述中间管的末端汇聚于所述主体环的几何中心处且开设有氧气入口，所述主体环上开设有若干氧气出口，若干氧气出口以所述氧气入口为圆心中心对称布置。
17.进一步的，所述水箱上还开设有补水口。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19.本发明提出的原料水除氮装置，结构简单，安全可靠，较易实施，经济适用，通过本装置除氮后的原料水，氢气中的含氮量显著降低。
附图说明
20.图1为本发明原料水除氮流程示意图；
21.图2为本发明氧气散布器示意图。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
23.如图1所示，原料水除氮装置包括电解槽和密闭的水箱(水箱为竖直布置的圆柱状结构)，电解槽的氧气管通过进气口接入水箱内，氧气管的管路末端连接有氧气散布器。如图2，氧气散布器的主体为与水箱内壁配合的圆环结构，圆环结构的圆心引出四条沿径向布置的中间管，这四根中间管相对于圆环的圆心中心对称，氧气从圆心接入然后经过中间管进入圆环，最后通过圆环上均匀布置的氧气出口(附图中未画出)均匀地释放。
24.电解产生的氧气纯度≥98.5％，流量≥2m3/h。电解产生的氧气一部分放空或者回收，小部分氧气用于原料水充氮。电解槽产生的氧气经过减压阀或减压孔板后，进入水箱，通过水箱内的氧气散布器分散到原料水中，依据控制原料水中各种气体分压比的原理，氧气将溶解在原料水中的氮气充分置换，可降低原料水中的氮气含量；然后将低氮气含量的原料水转移至电解槽中，电解低氮气含量的原料水即可获得低含氮量的氢气。
25.水电解制氢设备通过电解原料水产生氢气和氧气，产品气中的杂质含量是因原料水本身含有的杂质气体在电解过程中释放至产品气中的。原料水经本发明装置处理后，原料水中的杂志气体含量均有降低，尤其是氮气含量，产品气中的含氮量随之也明显降低，通过本原料水除氮装置后，氢气中的含氮量可降到5ppm以下。
26.综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。


技术特征：
1.一种原料水除氮方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料水放在密闭容器内；向原料水中通入氧气。2.根据权利要求1所述的原料水除氮方法，其特征在于，向原料水中通入氧气具体包括以下步骤：氧气通过减压阀或者减压孔板减压到0.1mpa；减压后的氧气按一定流速通过管道输送到密闭容器内的氧气散布器，均匀分散到原料水中；通过控制原料水中各种气体分压比，氧气将溶解在原料水中的氮气置换。3.根据权利要求2所述的原料水除氮方法，其特征在于：所述氧气通过电解产生，所述氧气的纯度≥98.5％，所述氧气的流量≥2m3/h。4.一种应用如权利要求1-3任意一项所述的原料水除氮方法的原料水除氮装置，包括电解槽和水箱，其特征在于：所述水箱上开设有进气口和出气口，所述电解槽连接有氢气管和氧气管，所述氧气管与所述进气口通过管路连接。5.根据权利要求4所述的原料水除氮装置，其特征在于：所述氧气管与所述进气口之间的管路设有减压装置，所述水箱内设有与所述进气口连接的氧气散布装置。6.根据权利要求5所述的原料水除氮装置，其特征在于：所述减压装置为减压阀或减压孔板。7.根据权利要求5所述的原料水除氮装置，其特征在于：所述氧气散布装置包括与所述水箱截面配合的主体环，所述主体环为空心的管状结构；所述主体环的内圈设有若干沿圆周均匀布置的中间管，所述中间管与所述主体环连通；若干所述中间管的末端汇聚于所述主体环的几何中心处且开设有氧气入口，所述主体环上开设有若干氧气出口，若干氧气出口以所述氧气入口为圆心中心对称布置。8.根据权利要求4所述的原料水除氮装置，其特征在于：所述水箱上还开设有补水口。

技术总结
本发明提出了一种原料水除氮方法，电解槽产生的氧气进入水箱，分散到原料水中，依据控制原料水中各种气体分压比的原理，氧气将溶解在原料水中的氮气充分置换，可降低原料水中的氮气含量。本发明提出的原料水除氮装置，包括电解槽和水箱，水箱内设有氧气散布装置，使电解槽生成的氧气可以均匀地与原料水进行接触，从而替换掉原料水中的氮气。本发明提出的原料水除氮装置，结构简单，安全可靠，较易实施，经济适用，通过本装置除氮后的原料水，氢气中的含氮量显著降低。含氮量显著降低。含氮量显著降低。


技术研发人员：沈英静 刘晓峰 宫玮 王震 李闯 魏灿 肖宠 赵燕晓 杨泽鹏 王彦科
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一八研究所
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/12/19