一种氢气吸附器再生系统及其方法与流程

1.本发明实施例涉及氢气液化技术领域，特别涉及一种氢气吸附器再生系统及其方法。


背景技术：

2.氢能的利用可以解决可持续性、污染排放和能源安全问题。近年来，氢能源被广泛应用于国防、航空航天、大科学工程研究、低温超导、电子芯片、能源化工、冶金及能源运输领域。然而，由于氢能源的储存和运输问题，使得氢能源的商业化应用成本居高不下。我们知道，液化氢（lh2）的能量密度几乎是200bar的压缩氢的4.5倍，如果将大量氢能从偏远地区运输到城市的加氢站，液态的储存和运输方式就变得特别有吸引力，因此，氢液化系统是实现将氢气转化为液氢的关键。
3.在氢液化系统中，由于氢气的沸点极低（约253℃），因此，在氢气液化的过程中，其他各种气体不仅变成液体，甚至大部分都变成了固体，尤其固氧容易累积在节流阀入口或粗糙管道内表面，极易引起固氧爆炸，造成严重的人身安全及财产损失。因此为脱除氢气液化过程中产生的固体杂质，需要在氢液化系统中设置一级或多级氢气吸附器以对原料氢（需要液化的氢）或循环氢（制冷剂）进行纯化。然而，在低温的工作环境中，氢气吸附器极易吸附饱和，当吸附器饱和后，将无法继续脱除杂质，导致氢气中的杂质气体进入下游系统发生凝固、冻堵、累积，从而产生系统超压以及固氧累积发生爆炸的风险。由此可见，氢气吸附器是保证氢气液化系统安全、稳定运行的关键。
4.现有技术中，当氢气吸附器吸附饱和需要再生时，再生深度偏低，从而影响氢液化系统的安全运行以及液氢的纯度。
5.因此，目前亟待需要一种氢气吸附器再生系统及其方法来解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供了一种氢气吸附器再生系统及其方法，能够提高氢气吸附器的再生深度。
7.第一方面，本发明实施例提供了一种氢气吸附器再生系统，包括：第一供气单元，用于提供待处理氢气，所述待处理氢气包括待用于液化的原料氢气和待用于制冷循环的氢气；吸附单元，与所述第一供气单元连接，包括至少两个可切换使用的第一吸附器和第二吸附器，在所述第一吸附器进行吸附时，所述第二吸附器进行再生；再生气供给单元，与所述吸附单元连接，用于向所述第二吸附器提供再生气，以利用所述再生气将所述第二吸附器再生时产生的杂质气体排出；高纯氢气供给单元，与所述吸附单元连接，用于向所述第二吸附器提供预设温度范围的高纯氢气，以利用所述高纯氢气将所述第二吸附器中的再生气排出，所述预设温度范围至少高于所述待处理氢气的温度；
泄放单元，与所述吸附单元连接，用于至少将所述第二吸附器中的杂质气体和再生气进行泄放。
8.在一种可能的设计中，所述第一供气单元包括第一管路、第二管路、设置于所述第一管路上的第一阀门和第二阀门、第一压力变送器、第二压力变送器、设置于所述第二管路上的第三阀门和第四阀门、第三压力变送器、第四压力变送器；所述第一阀门和所述第二阀门用于控制所述待处理氢气在所述第一管路的通断，所述第三阀门和所述第四阀门用于控制所述待处理氢气在所述第二管路的通断；所述第一压力变送器和所述第二压力变送器用于监测所述待处理氢气在所述第一管路中的压力，所述第三压力变送器和所述第四压力变送器用于监测所述待处理氢气在所述第二管路中的压力。
9.在一种可能的设计中，所述第一吸附器设置于所述第一管路上，所述第一阀门和所述第一压力变送器设置于所述第一吸附器的一端，所述第二阀门和所述第二压力变送器设置于所述第一吸附器的另一端；所述第二吸附器设置于所述第二管路上，所述第三阀门和所述第三压力变送器设置于所述第二吸附器的一端，所述第四阀门和所述第四压力变送器设置于所述第二吸附器的另一端；通过控制所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门的启闭，使所述第一吸附器和所述第二吸附器在吸附和再生之间进行切换。
10.在一种可能的设计中，所述第一吸附器和所述第二吸附器上分别设置有第一温度变送器和第二温度变送器；所述第一温度变送器用于监测所述第一吸附器的温度，所述第二温度变送器用于监测所述第二吸附器的温度。
11.在一种可能的设计中，所述再生气供给单元包括第一供给管路、第一供给阀门、第二供给阀门和第三供给阀门；所述第一供给阀门设置于所述第一供给管路的入口端，分别与所述第二供给阀门和所述第三供给阀门串联连接，所述第一供给阀门用于控制所述再生气的总通断；所述第二供给阀门和所述第三供给阀门并联连接；其中，所述第二供给阀门与所述第一吸附器的出口端连接，所述第三供给阀门与所述第二吸附器的出口端连接，通过控制所述第二供给阀门和所述第三供给阀门的启闭，向所述第一吸附器或所述第二吸附器提供再生气。
12.在一种可能的设计中，所述第一供给管路的入口端设置有加热装置和第三温度变送器；所述加热装置用于对所述再生气进行加热，所述第三温度变送器用于监测所述再生气的加热温度。
13.在一种可能的设计中，所述高纯氢气供给单元包括第二供给管路和第四供给阀门，所述第四供给阀门设置于所述第二供给管路的入口端；所述第二供给管路和所述第一供给管路相互连通，与所述再生气供给单元共用所述第二供给阀门和所述第三供给阀门；通过控制所述第二供给阀门和所述第三供给阀门的启闭，向所述第一吸附器或所述第二吸附器提供高纯氢气。
14.在一种可能的设计中，所述泄放单元包括第一泄放管路、设置于所述第一泄放管路上的第一泄放阀门和第二泄放阀门；所述第一泄放阀门和所述第二泄放阀门并联连接；其中，所述第一泄放阀门与所述第一吸附器的入口端连接，所述第二泄放阀门与所述第二吸附器的入口端连接；通过控制所述第一泄放阀门和所述第二泄放阀门的启闭，将所述第一吸附器和所述第二吸附器中的杂质气体和再生气进行泄放。
15.在一种可能的设计中，所述泄放单元还包括第二泄放管路和设置于所述第二泄放管路上的第三泄放阀门；所述第二泄放管路的一端与所述第一泄放管路连通，所述第二泄放管路的另一端与所述第一供给管路和所述第二供给管路连通；通过控制所述第三泄放阀门、所述第二供给阀门和所述第三供给阀门的启闭，将初步冷却所述第一吸附器或所述第二吸附器的高于预设温度的氢气进行泄放。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种氢气吸附器再生方法，包括：利用所述第一供气单元提供待处理氢气；利用所述再生气供给单元向所述吸附单元的第二吸附器提供再生气，以利用所述再生气将所述第二吸附器再生时产生的杂质气体排出；利用所述高纯氢气供给单元向所述吸附单元的第二吸附器提供高纯氢气，以利用所述高纯氢气将所述第二吸附器中的再生气排出；利用所述泄放单元至少将所述第二吸附器中的杂质气体和再生气进行泄放。
17.本技术提供了一种氢气吸附器再生系统，通过设置高纯氢气供给单元，向需要再生的氢气吸附器提供温度为预设温度范围的高纯氢气，并利用该高纯氢气将吸附器内的再生气排出，而不是利用低温的待处理氢气排出吸附器内的再生气，如此可以防止已经再生的吸附器在低温的环境下再次吸附再生气。由此可见，本技术提供的氢气吸附器再生系统能够提高氢气吸附器的再生深度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的一种氢气吸附器再生系统的系统示意图；图2是本发明实施例提供的一种氢气吸附器再生方法的流程示意图。
20.附图标记：1-第一供气单元；11-第一管路；111-第一阀门；112-第二阀门；113-第一压力变送器；114-第二压力变送器；12-第二管路；
121-第三阀门；122-第四阀门；123-第三压力变送器；124-第四压力变送器；2-吸附单元；21-第一吸附器；22-第二吸附器；23-第一温度变送器；24-第二温度变送器；3-再生气供给单元；31-第一供给管路；32-第一供给阀门；33-第二供给阀门；34-第三供给阀门；35-加热装置；36-第三温度变送器；4-高纯氢气供给单元；41-第二供给管路；42-第四供给阀门；5-泄放单元；51-第一泄放管路；52-第一泄放阀门；53-第二泄放阀门；54-第二泄放管路；55-第三泄放阀门。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.如前所述，现有技术中，氢气吸附器的再生深度偏低，影响氢液化系统的安全运行以及液氢的纯度。
23.针对上述问题，发明人发现这是由于在氢气吸附器完成再生之后，使用低温的待处理氢气对氢气吸附器内的再生气进行置换引起的。氢气吸附器在低温的工作环境中极易发生吸附反应，因此，直接使用低温的待处理氢气（如80k）置换吸附器内的再生气，造成已经再生的吸附器再次吸附再生气，降低吸附器的再生深度。
24.为解决上述问题，发明人提出可以在氢液化系统中增加一路温度为预设温度范围的高纯氢气，用于对氢气吸附器中的再生气进行置换，从而提高氢气吸附器的再生深度。
25.如图1所示，本发明实施例提供了一种氢气吸附器再生系统，该系统包括：第一供气单元1，用于提供待处理氢气，所述待处理氢气包括待用于液化的原料氢气和待用于制冷循环的氢气；吸附单元2，与所述第一供气单元1连接，包括至少两个可切换使用的第一吸附器21和第二吸附器22，在所述第一吸附器21进行吸附时，所述第二吸附器22进行再生；再生气供给单元3，与所述吸附单元2连接，用于向所述第二吸附器22提供再生气，以利用所述再生气将所述第二吸附器22再生时产生的杂质气体排出；高纯氢气供给单元4，与所述吸附单元2连接，用于向所述第二吸附器22提供预设温度范围的高纯氢气，以利用所述高纯氢气将所述第二吸附器22中的再生气排出，所述预设温度范围至少高于所述待处理氢气的温度；泄放单元5，与所述吸附单元2连接，用于至少将所述第二吸附器22中的杂质气体和再生气进行泄放。
26.本实施例通过设置高纯氢气供给单元4，向需要再生的氢气吸附器提供温度为预设温度范围的高纯氢气，并利用该高纯氢气将吸附器内的再生气排出，而不是利用低温的待处理氢气排出吸附器内的再生气，如此可以防止已经再生的吸附器在低温的环境下再次吸附再生气。因此，本实施例提供的氢气吸附器再生系统能够提高氢气吸附器的再生深度。
27.需要说明的是，一方面由于氢气属于易燃易爆的气体，若高纯氢气的温度太高，容易发生爆炸危险；另一方面，由于氢气吸附器在低温环境下吸附性强，若高纯氢气的温度太低（例如低于200k），则容易吸附氢气吸附器内残留的再生气，影响吸附器的再生深度。因此，需要对高纯氢气的温度范围做限定，本技术的预设温度范围优选20-35℃，即常温，该温度范围的高纯氢气容易获取，不需要单独加热或冷却，同时不会发生爆炸以及再次吸附再生气的风险。当然，该预设温度范围为一种优选的方式，用户也可以选择其它温度高于待处理氢气温度的高纯氢气，只是安全性或再生效果略差。
28.另外，本实施例中高纯氢气优选为纯度高于99.999%的氢气，该纯度的氢气容易制备、成本较低且满足使用需求（不会引入杂质而影响待处理氢气的纯度），当然，用户也可以选择其它纯度的氢气，本技术并不以此为限。
29.此外，本实施例提供的氢气吸附器再生系统适用于原料氢或制冷循环氢的任一级氢气吸附器，如一级吸附器和二级吸附器，其中一级吸附器用于脱除大部分的氧气、氮气、烃类等杂质气体，二级吸附器用于脱除氖气等杂质气体。当该再生系统中存在多级吸附器时，各级吸附器共用再生气供给单元3、高纯氢气供给单元4和泄放单元5。
30.在一些实施方式中，再生气可以是氮气或氦气，优选为氮气，因为氮气化学性质稳定，不易燃易爆且经济成本低，当然，用户也可以选用其它气体，本技术并不以此为限。
31.在一些实施方式中，第一供气单元1包括第一管路11、第二管路12、设置于第一管路上的第一阀门111和第二阀门112、第一压力变送器113、第二压力变送器114、设置于第二管路上的第三阀门121和第四阀门122、第三压力变送器123、第四压力变送器124；第一阀门111和第二阀门112用于控制待处理氢气在第一管路11的通断，第三阀门121和第四阀门122用于控制待处理氢气在第二管路12的通断；例如当第一阀门111和第二阀门112关闭，第三阀门121和第四阀门122开启时，允许待处理氢气通过第二管路12，此时第一吸附器21备用，第二吸附器22工作。
32.第一压力变送器113和第二压力变送器114用于监测待处理氢气在第一管路11中的压力，第三压力变送器123和第四压力变送器124用于监测待处理氢气在第二管路12中的压力。通过这四个压力变送器监测到的压力，可以实时获取两个吸附器的工作状态，例如通过计算第一压力变送器113与第二压力变送器114的压差，可以判断出第一吸附器21是否已经吸附饱和，又例如通过第一压力变送器113的压力值，可以判断第一吸附器21的充气压力和泄放压力，进而有效控制再生系统的再生操作。
33.在一些实施方式中，第一吸附器21设置于第一管路11上，第一阀门111和第一压力变送器113设置于第一吸附器21的一端，第二阀门112和第二压力变送器114设置于第一吸附器21的另一端；第二吸附器22设置于第二管路12上，第三阀门121和第三压力变送器123设置于第二吸附器22的一端，第四阀门122和第四压力变送器124设置于第二吸附器22的另一端；通过控制第一阀门111、第二阀门112、第三阀门121和第四阀门122的启闭，使第一吸附器21和第二吸附器22在吸附和再生之间进行切换。
34.在一些实施方式中，第一吸附器21和第二吸附器22上分别设置有第一温度变送器23和第二温度变送器24；其中，第一温度变送器23用于监测第一吸附器21的温度，第二温度变送器24用于监测第二吸附器22的温度。如此，可以实时获取待处理氢气以及吸附器的工作温度、再生温度以及预冷温度，进而保证系统的稳定运行。
35.在一些实施方式中，再生气供给单元3包括第一供给管路31、第一供给阀门32、第二供给阀门33和第三供给阀门34；第一供给阀门32设置于第一供给管路31的入口端，分别与第二供给阀门33和第三供给阀门34串联连接，第一供给阀门32用于控制再生气的总通断；第二供给阀门33和第三供给阀门34并联连接；其中，第二供给阀门33与第一吸附器21的出口端连接，第三供给阀门34与第二吸附器22的出口端连接，通过控制第二供给阀门33和第三供给阀门34的启闭，向第一吸附器21或第二吸附器22提供再生气。例如，当需要对第二吸附器22再生时，关闭第二供给阀门33，打开第一供给阀门32和第三供给阀门34，即可向第二吸附器22中通入再生气。
36.一般而言，氢气吸附器具有高压低温吸附，低压高温再生的特性，因此，本实施例中的再生气优选为低压再生气，例如0.7mpa的氮气。
37.当然，在初始氢气置换阶段，为了防止被置换出的氢气发生爆炸风险，可以采用低压的常温再生气对吸附器进行再生，当氢气被完全排出后，为了保证再生的深度，需要使用高温的再生气继续对吸附器进行再生。
38.因此，在一些实施方式中，第一供给管路31的入口端设置有加热装置35，以利用该加热装置35对再生气进行加热，例如加热至65℃，当然，第一供给管路31上还可以设置第三温度变送器36，以实时监测再生气的加热温度。
39.在一些实施方式中，加热装置35可以是电加热器或其它具有加热功能的装置，本技术不对加热装置的类型和加热温度做具体限定，用户可以根据实际需要自主确定。
40.在一些实施方式中，高纯氢气供给单元4包括第二供给管路41和第四供给阀门42，第四供给阀门42设置于第二供给管路41的入口端；第二供给管路41和第一供给管路31相互连通，与再生气供给单元3共用第二供给
阀门33和第三供给阀门34；通过控制第二供给阀门33和第三供给阀门34的启闭，向第一吸附器21或第二吸附器22提供高纯氢气。
41.在该实施例中，当再生完成需要将第二吸附器22内的再生气排出时，关闭第一供给阀门32和第二供给阀门33，开启第四供给阀门42和第三供给阀门34即可向第二吸附器22通入高纯氢气，进行再生气置换。
42.在该实施例中，由于第二供给管路41和第一供给管路31相互连通，且共用第二供给阀门33和第三供给阀门34，可以简化系统，节约成本。
43.在一些实施方式中，泄放单元5包括第一泄放管路51、设置于第一泄放管路51上的第一泄放阀门52和第二泄放阀门53；第一泄放阀门52和第二泄放阀门53并联连接；其中，第一泄放阀门52与第一吸附器21的入口端连接，第二泄放阀门53与第二吸附器22的入口端连接；通过控制第一泄放阀门52和第二泄放阀门53的启闭，将第一吸附器21和第二吸附器22中的杂质气体和再生气进行泄放。例如，在氢气置换阶段或再生气置换阶段，关闭第一泄放阀门52，开启第二泄放阀门53，即可对第二吸附器22内的杂质气体和再生气进行泄放。
44.在氢液化系统中，备用再生器均处于冷备用状态，因此，当完成再生器置换后，需要对再生的吸附器进行初步预冷，预冷气可以采用待处理的氢气。一般而言，当待处理氢气完成初步预冷后，氢气的温度相对于正常操作温度较高，例如正常操作温度为80k，而参与预冷后的氢气温度为200k，此时若直接将这部分氢气直接排入下游液化系统，会引起下游液化系统的温度波动。
45.为了避免上述问题，在一些实施方式中，泄放单元5还包括第二泄放管路54和设置于第二泄放管路54上的第三泄放阀门55；第二泄放管路54的一端与第一泄放管路51连通，第二泄放管路54的另一端与第一供给管路31和第二供给管路41连通；通过控制第三泄放阀门55、第二供给阀门33和第三供给阀门34的启闭，将初步冷却第一吸附器21或第二吸附器22后的高于预设温度的待处理氢气进行泄放。
46.例如，当需要对第二吸附器22进行初步预冷时，关闭第四阀门122、打开第三阀门121（可以局部打开，如总开度的20%）、第三供给阀门34和第三泄放阀门55，使少量待处理氢气通过，对第二吸附器22进行初步预冷，此时用于预冷后的氢气通过泄放管路排出，从而避免引起下游液化系统的温度波动。预冷过程中，通过第二温度变送器24监测第二吸附器22的温度，当第二温度变送器24的温度接近正常操作温度（例如第二温度变送器24的温度高于正常操作温度10~20k左右）时，初步预冷完成，关闭第三供给阀门34和第三泄放阀门55，将用于预冷后的氢气排放至下游系统，以避免低温氢气的浪费。
47.由此可知，在本实施例中，通过设置第二泄放管路54和第三泄放阀门55，在初冷阶段将用于冷却后的氢气泄放排出，能够避免引起下游液化系统的温度波动，在深冷阶段关闭该第三泄放阀门55，将用于预冷后的氢气排放至下游系统，能够避免氢气的浪费。
48.在一些实施方式中，为了实现氢气吸附器再生系统的在线自动切换，本技术中的所有阀门优选为气动阀门或电动阀门，当然也可以是液动阀门等具有连锁功能的阀门，本技术不对阀门的控制形式做具体限定。
49.另外，为了便于根据用户需求实时调整待处理氢气的流量并保证再生系统的稳定
性，本技术各实施例中的第一阀门111和第三阀门121优选为具有调节功能的阀门，以根据实际需要调整阀门的开度。除第一阀门111和第三阀门121之外的阀门优选为关断阀，如球阀或蝶阀等，如此可以在系统需要切换吸附器时快速响应，保证系统的稳定和安全。当然，上述只是给出了一种阀门的优选方式，用户也可以根据需要自行确定阀门形式，本技术不做具体限定。除此之外，为了保证阀门的使用寿命，在低温单元中，优选耐低温的阀门，在高温单元中，优选耐高温的阀门，本技术不做具体限定。
50.此外，图1示出的再生系统仅实现了氢气吸附器的自动切换和再生，保证氢液化系统的连续运行和装置的安全性，除此之外，该系统还可以包括其它正常工作需要的阀门、管道、温度表以及压力表等设备，在此，本技术不再一一赘述。
51.如图2所示，本发明实施例提供了一种氢气吸附器再生方法，该方法包括：步骤100，利用第一供气单元1提供待处理氢气；步骤102，利用再生气供给单元3向吸附单元2的第二吸附器22提供再生气，以利用再生气将第二吸附器22再生时产生的杂质气体排出；步骤104，利用高纯氢气供给单元4向吸附单元2的第二吸附器22提供高纯氢气，以利用高纯氢气将第二吸附器22中的再生气排出；步骤106，利用泄放单元5至少将第二吸附器22中的杂质气体和再生气进行泄放。
52.下面以对第二吸附器22进行再生为例，详述本技术再生系统的再生流程：步骤a，切换吸附器，打开第一阀门111和第二阀门112，将第一吸附器21切换至工作状态；关闭第三阀门121和第四阀门122，将第二吸附器22切换至再生状态。
53.步骤b，待处理氢气泄放，维持第一泄放阀门52、第二供给阀门33、第三供给阀门34、第四供给阀门42、第一供给阀门32和第三泄放阀门55关闭，打开第二泄放阀门53，直至第三压力变送器123达到微正压，完成氢气泄放。该步骤中，维持微正压是防止外部空气进入到吸附器及管道内引起爆炸。
54.步骤c，再生气置换和再生，维持第二泄放阀门53在开启状态，开启第一供给阀门32和第三供给阀门34，通入低压常温再生气，开启预设时间后启动加热装置35，将再生气加热至再生温度设计值（如65℃），使加热后的再生气流经第二吸附器22，直到第二温度变送器24的温度接近再生温度设计值。此时，检测泄放气体的露点，若检测到的露点温度不超过设计值，说明再生已完成，停止加热装置35，继续通入常温的再生气，直至第二温度变送器24的温度接近环境温度，关闭第一供给阀门32、第三供给阀门34和第二泄放阀门53。该步骤中，预设时间可以根据经验值确定，主要目的是将第二吸附器22内的氢气完全排出，以免通入高温再生气后引起爆炸风险。另外，再生完成后继续通入常温再生气，是为了降低第二吸附器22的温度，以免步骤d中通入常温氢气后发生爆炸风险。
55.步骤d，氢气置换，打开第二泄放阀门53，观察第三压力变送器123，当第三压力变送器123的压力达到微正压时，关闭第二泄放阀门53，打开第四供给阀门42和第三供给阀门34开始氢气充压，直至第三压力变送器123的压力达到正常操作压力，关闭第四供给阀门42和第三供给阀门34，打开第二泄放阀门53开始泄压，直至第三压力变送器123的压力达到微正压。重复步骤d，完成氢气充放置换，关闭第四供给阀门42、第三供给阀门34和第二泄放阀门53。通过采用本步骤，可以提高吸附器的再生深度。
56.步骤e，预冷，将第三阀门121打开一定开度（例如不超过正常开度的20%，以免影响
下游液化系统的正常运行），打开第三供给阀门34和第三泄放阀门55，观察第二温度变送器24，当第二温度变送器24达到初步预冷设定值（例如第二温度变送器24与正常操作温度的温差不大于20k）时，关闭第三供给阀门34和第三泄放阀门55；完全打开第四阀门122，直到第二温度变送器24达到深度预冷结束的设定值（例如第二温度变送器24与正常操作温度的温差不大于3k），预冷结束，关闭第三阀门121和第四阀门122。
57.步骤f，冷备用，第二吸附器22进入冷备用状态，再生过程结束。
58.需要说明的是，在进行吸附器再生之前，需要判断当前吸附器是否已经吸附饱和，若否，则不切换至备用吸附器，当前吸附器继续工作；若是，则开启备用吸附器，同时关闭当前吸附器并进行再生。
59.在一些实施方式中，判断当前吸附器是否吸附饱和的方法至少有如下四种：第一种，取样分析当前吸附器出口氧含量或其他杂质含量是否超过设定值，例如若氮含量、氩含量或氧含量等杂质含量超过设定值，则联锁启动吸附器自动切换和再生。其中，各杂质含量设定值可以根据经验和对氢气的纯度要求具体设定，本技术不做具体限定。
60.第二种，根据当前吸附器进出口的压力降判断，若压力降超过设定值，联锁启动吸附器自动切换和再生。在该种方式中，压力降可以根据吸附器入口压力传感器的压力值与出口压力传感器的压力值计算得到，也可以通过差压计读取，本技术不做具体限定。
61.第三种，采用固定时间间隔的方式进行自动切换和再生，比如吸附器连续工作7日后进行自动切换和再生。
62.第四种，由于其他原因在控制室主动启动自动切换和再生，例如系统压力不稳定或当前吸附器的附属设备需要检修等。
63.可以理解的是，本实施例提供的氢气吸附器再生方法和上述实施例提供的氢气吸附器再生系统具有相同的有益效果，在此不进行赘述。
64.综上分析，本发明实施例至少具有如下有益效果：1、通过设置高纯氢气供给单元4，向需要再生的氢气吸附器提供温度为常温的高纯氢气，并利用该高纯氢气将吸附器内的再生气排出，而不是利用低温的待处理氢气排出吸附器内的再生气，可以防止已经再生的吸附器在低温的环境下再次吸附再生气，进而提高氢气吸附器的再生深度。
65.2、通过在泄放单元5设置第二泄放管路54和第三泄放阀门55，可以将初步预冷再生吸附器后的氢气（如温度高于正常操作温度20k以上的氢气）通过该第二泄放管路54排出，而不是直接排入下游液化系统，从而避免引起下游液化系统的温度波动。
66.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种氢气吸附器再生系统，其特征在于，包括：第一供气单元（1），用于提供待处理氢气，所述待处理氢气包括待用于液化的原料氢气和待用于制冷循环的氢气；吸附单元（2），与所述第一供气单元（1）连接，包括至少两个可切换使用的第一吸附器（21）和第二吸附器（22），在所述第一吸附器（21）进行吸附时，所述第二吸附器（22）进行再生；再生气供给单元（3），与所述吸附单元（2）连接，用于向所述第二吸附器（22）提供再生气，以利用所述再生气将所述第二吸附器（22）再生时产生的杂质气体排出；高纯氢气供给单元（4），与所述吸附单元（2）连接，用于向所述第二吸附器（22）提供预设温度范围的高纯氢气，以利用所述高纯氢气将所述第二吸附器（22）中的再生气排出，所述预设温度范围至少高于所述待处理氢气的温度；泄放单元（5），与所述吸附单元（2）连接，用于至少将所述第二吸附器（22）中的杂质气体和再生气进行泄放。2.根据权利要求1所述的再生系统，其特征在于，所述第一供气单元包括第一管路（11）、第二管路（12）、设置于所述第一管路上的第一阀门（111）和第二阀门（112）、第一压力变送器（113）、第二压力变送器（114）、设置于所述第二管路上的第三阀门（121）和第四阀门（122）、第三压力变送器（123）、第四压力变送器（124）；所述第一阀门（111）和所述第二阀门（112）用于控制所述待处理氢气在所述第一管路（11）的通断，所述第三阀门（121）和所述第四阀门（122）用于控制所述待处理氢气在所述第二管路（12）的通断；所述第一压力变送器（113）和所述第二压力变送器（114）用于监测所述待处理氢气在所述第一管路（11）中的压力，所述第三压力变送器（123）和所述第四压力变送器（124）用于监测所述待处理氢气在所述第二管路（12）中的压力。3.根据权利要求2所述的再生系统，其特征在于，所述第一吸附器（21）设置于所述第一管路（11）上，所述第一阀门（111）和所述第一压力变送器（113）设置于所述第一吸附器（21）的一端，所述第二阀门（112）和所述第二压力变送器（114）设置于所述第一吸附器（21）的另一端；所述第二吸附器（22）设置于所述第二管路（12）上，所述第三阀门（121）和所述第三压力变送器（123）设置于所述第二吸附器（22）的一端，所述第四阀门（122）和所述第四压力变送器（124）设置于所述第二吸附器（22）的另一端；通过控制所述第一阀门（111）、所述第二阀门（112）、所述第三阀门（121）和所述第四阀门（122）的启闭，使所述第一吸附器（21）和所述第二吸附器（22）在吸附和再生之间进行切换。4.根据权利要求3所述的再生系统，其特征在于，所述第一吸附器（21）和所述第二吸附器（22）上分别设置有第一温度变送器（23）和第二温度变送器（24）；所述第一温度变送器（23）用于监测所述第一吸附器（21）的温度，所述第二温度变送器（24）用于监测所述第二吸附器（22）的温度。5.根据权利要求4所述的再生系统，其特征在于，所述再生气供给单元（3）包括第一供给管路（31）、第一供给阀门（32）、第二供给阀门（33）和第三供给阀门（34）；
所述第一供给阀门（32）设置于所述第一供给管路（31）的入口端，分别与所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）串联连接，所述第一供给阀门（32）用于控制所述再生气的总通断；所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）并联连接；其中，所述第二供给阀门（33）与所述第一吸附器（21）的出口端连接，所述第三供给阀门（34）与所述第二吸附器（22）的出口端连接，通过控制所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）的启闭，向所述第一吸附器（21）或所述第二吸附器（22）提供再生气。6.根据权利要求5所述的再生系统，其特征在于，所述第一供给管路（31）的入口端设置有加热装置（35）和第三温度变送器（36）；所述加热装置（35）用于对所述再生气进行加热，所述第三温度变送器（36）用于监测所述再生气的加热温度。7.根据权利要求6所述的再生系统，其特征在于，所述高纯氢气供给单元（4）包括第二供给管路（41）和第四供给阀门（42），所述第四供给阀门（42）设置于所述第二供给管路（41）的入口端；所述第二供给管路（41）和所述第一供给管路（31）相互连通，与所述再生气供给单元（3）共用所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）；通过控制所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）的启闭，向所述第一吸附器（21）或所述第二吸附器（22）提供高纯氢气。8.根据权利要求7所述的再生系统，其特征在于，所述泄放单元（5）包括第一泄放管路（51）、设置于所述第一泄放管路（51）上的第一泄放阀门（52）和第二泄放阀门（53）；所述第一泄放阀门（52）和所述第二泄放阀门（53）并联连接；其中，所述第一泄放阀门（52）与所述第一吸附器（21）的入口端连接，所述第二泄放阀门（53）与所述第二吸附器（22）的入口端连接；通过控制所述第一泄放阀门（52）和所述第二泄放阀门（53）的启闭，将所述第一吸附器（21）和所述第二吸附器（22）中的杂质气体和再生气进行泄放。9.根据权利要求8所述的再生系统，其特征在于，所述泄放单元（5）还包括第二泄放管路（54）和设置于所述第二泄放管路（54）上的第三泄放阀门（55）；所述第二泄放管路（54）的一端与所述第一泄放管路（51）连通，所述第二泄放管路（54）的另一端与所述第一供给管路（31）和所述第二供给管路（41）连通；通过控制所述第三泄放阀门（55）、所述第二供给阀门（33）和所述第三供给阀门（34）的启闭，将初步冷却所述第一吸附器（21）或所述第二吸附器（22）后的高于预设温度的氢气进行泄放。10.一种氢气吸附器再生方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一所述的氢气吸附器再生系统，所述方法包括：利用所述第一供气单元（1）提供待处理氢气；利用所述再生气供给单元（3）向所述吸附单元（2）的第二吸附器（22）提供再生气，以利用所述再生气将所述第二吸附器（22）再生时产生的杂质气体排出；利用所述高纯氢气供给单元（4）向所述吸附单元（2）的第二吸附器（22）提供高纯氢气，以利用所述高纯氢气将所述第二吸附器（22）中的再生气排出；利用所述泄放单元（5）至少将所述第二吸附器（22）中的杂质气体和再生气进行泄放。

技术总结
本发明提供了一种氢气吸附器再生系统及其方法，其中再生系统包括：第一供气单元，用于提供待处理氢气；吸附单元，与第一供气单元连接，包括至少两个可切换使用的第一吸附器和第二吸附器，在第一吸附器进行吸附时，第二吸附器进行再生；再生气供给单元，与吸附单元连接，用于向第二吸附器提供再生气，以利用再生气将第二吸附器再生时产生的杂质气体排出；高纯氢气供给单元，与吸附单元连接，用于向第二吸附器提供预设温度范围的高纯氢气，以利用高纯氢气将第二吸附器中的再生气排出；泄放单元，与吸附单元连接，用于至少将第二吸附器中的杂质气体和再生气进行泄放。本申请提供的氢气吸附器再生系统能够提高氢气吸附器的再生深度。器再生系统能够提高氢气吸附器的再生深度。器再生系统能够提高氢气吸附器的再生深度。


技术研发人员：杨坤 熊联友 魏振森 徐向辉 杨召 柴壮 王广海 李璐
受保护的技术使用者：北京中科富海低温科技有限公司
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/5/25