一种纯化装置

技术领域

本发明涉及气体纯化领域，具体涉及一种纯化装置。

背景技术

氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点，与太阳能、核能一起被称为三大新能源，作为一种新能源，氢气在航空、动力等领域得到广泛的应用；同时，氢气作为一种还原性气体和载气，在化工、电子、医疗、金属冶炼领域都有着极为重要的应用价值，氢气是无色并且密度比空气小的气体，氢气作为一种十分重要的工业原料和一种洁净的能源，随着科学技术的飞速发展，各行各业对氢气的纯度都提出了越来越高的要求，因而也出现了很多关于氢气的纯化装置。

公开号为CN116020250A的中国发明专利中公开了一种水解制氢过程氢气纯化装置，包括主基座，所述主基座的顶部一端位置通过螺栓固定有竖直设置的纯化桶，所述主基座的顶部另一端设置有储气罐，所述储气罐的一侧位置设置有压缩机，所述储气罐的另一侧位置设置有冷却机，所述冷却机的出液端套接有制冷剂盘管，纯化后的氢气从纯化氢气出料管排出，通过氢气的沸点具有明显的区别，在制冷板的作用下，氢气开始沸腾气化，且氢气的沸腾气化的过程，在液体中不规则上浮，带动制冷板的不规则摆动，可以提高原料液体的充分扰动，提高内部的氢气纯化气化的过程，使纯化的氢气及时气化排出。

但是，在上述技术方案中，纯化后的氢气没有进一步对其进行检测氢气浓度含量，无法判断经过纯化后的氢气是否已经达到纯化效果，若在纯化过程中没有达到纯化效果而直接排出氢气，则影响后续氢气的使用，给工作人员带来不便，因此需要对进入纯化后的氢气进行提前的纯度检测，以避免出现不必要的损害。

发明内容

基于此，为了解决纯化后的氢气没有进一步对其进行检测氢气浓度含量，无法判断经过纯化后的氢气是否已经达到纯化效果的问题，本发明的目的在于提供一种纯化装置，其具体技术方案如下:

一种纯化装置，包括预处理装置、压缩冷凝机构以及检测装置；所述预处理装置与所述压缩冷凝机构连接，所述检测装置与所述压缩冷凝机构远离所述预处理装置的一端连接；所述预处理装置上设置有进气结构，待纯化氢气从所述进气结构进入到所述预处理装置内；所述检测装置包括壳体、纯度测量计和气体扩散机构，所述纯度测量计设置在所述壳体内，所述气体扩散机构与所述壳体连接，所述气体扩散机构穿设于所述壳体，所述壳体上设置有排气结构。

进一步地，所述气体扩散机构包括转动轴、扇叶组件与电机，所述扇叶组件与所述转动轴的一端连接，所述电机与所述转动轴远离所述扇叶组件的一端连接，所述转动轴穿设于所述壳体，所述扇叶组件设置在所述壳体的内部，所述电机设置在所述壳体的外部。

进一步地，所述扇叶组件包括安装座、扇叶轴和扇叶片，所述扇叶片设置在所述安装座的外侧，所述扇叶轴设置在所述安装座的背面，所述扇叶轴与所述转动轴连接。

进一步地，所述预处理装置包括气液分离装置和储气罐，所述气液分离装置上设置有出气口和出液口，所述储气罐与所述出气口连接，所述储气罐与所述压缩冷凝机构连接。

进一步地，所述气液分离装置包括过滤组件、气液分离结构和气液分离罐，所述过滤组件和所述气液分离结构均设置在所述气液分离罐内，所述进气结构设置在所述气液分离罐上，所述气液分离罐的顶部上设置有出气口，所述气液分离罐的底部设置有出液口。

进一步地，所述气液分离结构包括第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板设置在所述第二倾斜板的对侧，所述第一倾斜板设置在所述第二倾斜板的上方，所述第一倾斜板和所述第二倾斜板的倾斜方向相反。

进一步地，所述过滤组件包括第一过滤网、第二过滤网和干燥剂，所述第一过滤网安装在远离所述出气口的一端，所述第二过滤网安装在靠近所述出气口的一端，所述干燥剂设置在所述第一过滤网和所述第二过滤网之间。

进一步地，所述压缩冷凝机构包括压缩电机、冷却机、抽液泵、纯化盒和纯化罐，所述压缩电机与所述纯化盒连接，所述纯化盒的一侧与所述预处理装置连通，所述纯化盒远离所述预处理装置的一侧分别与所述冷却机和所述抽液泵连通，所述抽液泵与所述纯化罐连接。

进一步地，所述纯化盒包括外壳和内壳，所述内壳与所述外壳之间形成一冷却通道，所述冷却机与所述冷却通道连通，所述抽液泵与所述内壳的内部连通。

进一步地，所述纯化罐内设置有隔板和制冷结构，所述隔板将所述纯化罐分隔成进液腔和出气腔，所述制冷结构设置在所述进液腔的底部。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的纯化装置通过设置预处理装置、压缩冷凝机构以及检测装置，预处理装置用于对待分离气体进行初步的过滤和处理，去除较大的碱性颗粒物和水分，压缩冷凝机构用于将待处理气体进行压缩，提高气体压力，随后将氢气冷凝成液体，与其他气体分离开来，然后再将冷凝后的氢气升温使其达到沸点而重新形成气体，检测装置用于对纯化后的气体进行检测，以确保其纯度达到要求，若纯度不足，则重新收集检测装置内的气体，将气体重新通过进气结构到达预处理装置，进行再次纯化，直到检测装置内检测出来的氢气纯度达到要求，检测装置包括壳体、纯度测量计和气体扩散机构，纯度测量计设置在壳体内，气体扩散机构与壳体连接，气体扩散机构穿设于壳体，气体扩散机构用于将壳体内的气体充分打散，使气体均匀分布在壳体内，纯度测量计能够进一步准确进行测量，保证纯度的准确性，因而本发明的纯化装置能够使纯化后的氢气进一步对其进行检测氢气浓度含量，在对后续氢气的使用前保证氢气的纯度，提高使用效果。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明一实施例所述的纯化装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例所述的纯化装置的顶视图；

图3是本发明一实施例所述的气液分离罐的内部结构剖视图；

图4是本发明一实施例所述的纯化盒的内部结构剖视图；

图5是本发明一实施例所述的纯化罐的内部结构剖视图；

图6是本发明一实施例所述的检测装置内部结构剖视图；

图7是本发明一实施例所述的气体扩散机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、预处理装置；11、气液分离装置；111、气液分离结构；1111、第一倾斜板；1112、第二倾斜板；112、过滤组件；1121、第一过滤网；1122、第二过滤网；1123、干燥剂；113、气液分离罐；114、出气口；115、出液口；12、储气罐；2、压缩冷凝机构；21、压缩电机；22、冷却机；23、抽液泵；24、纯化盒；241、外壳；242、内壳；243、冷却通道；25、纯化罐；251、隔板；252、制冷结构；253、进液腔；254、出气腔；255、吸附件；3、检测装置；31、壳体；32、纯度测量计；33、气体扩散机构；331、转动轴；332、扇叶组件；3321、安装座；3322、扇叶轴；3323、扇叶片；3324、加强件；333、转动电机；4、进气结构；5、排气结构。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1-7所示，本发明一实施例中的一种纯化装置，包括预处理装置1、压缩冷凝机构2以及检测装置3；预处理装置1与压缩冷凝机构2连接，检测装置3与压缩冷凝机构2远离预处理装置1的一端连接；预处理装置1上设置有进气结构4，待纯化氢气从进气结构4进入到预处理装置1内，预处理装置1用于对待分离气体进行初步的过滤和处理，去除较大的碱性颗粒物和水分，压缩冷凝机构2用于将待处理气体进行压缩，提高气体压力，随后将氢气冷凝成液体，与其他气体分离开来，然后再将冷凝后的氢气升温使其达到沸点而重新形成气体；检测装置3包括壳体31、纯度测量计32和气体扩散机构33，纯度测量计32设置在壳体31内，气体扩散机构33与壳体31连接，气体扩散机构33穿设于壳体31，气体扩散机构33用于将壳体31内的气体充分打散，使气体均匀分布在壳体31内，避免气体进入壳体31内只停留在一个地方，纯度测量计32能够进一步准确进行测量，保证纯度的准确性，壳体31上设置有排气结构5；检测装置3用于对纯化后的气体进行检测，以确保其纯度达到要求，若纯度不足，则重新收集检测装置3内的气体，将气体重新通过进气结构4到达预处理装置1，进行再次纯化，直到检测装置3内检测出来的氢气纯度达到要求，能够使纯化后的氢气进一步对其进行检测氢气浓度含量，在对后续氢气的使用前保证氢气的纯度，提高使用效果，在本实施例中，排气结构5设置有一个以上，用于快速收集纯化后的氢气，加快工作效率。

具体而言，在本实施例中，检测装置3外部设置有一显示装置，用于反馈纯度测量计32的数据，此外，本实施例中的纯度测量计32设置有若干个，分别等距均匀设置在壳体31顶部，能够分别测量出壳体31内不同位置的氢气纯度，将数据反馈到显示装置上，显示装置得出纯度平均值，进一步确定壳体31内的具体氢气纯度。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：气体扩散机构33包括转动轴331、扇叶组件332与转动电机333，扇叶组件332与转动轴331的一端连接，转动电机333与转动轴331远离扇叶组件332的一端连接，转动轴331穿设于壳体31，扇叶组件332设置在壳体31的内部，转动电机333设置在壳体31的外部，转动电机333驱动转动轴331令扇叶组件332不停转动，通过扇叶组件332的转动来吹散气体，使气体能够均匀分布在壳体31内，保证了纯度测量计32的测量准确度。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：扇叶组件332包括安装座3321、扇叶轴3322和扇叶片3323，扇叶片3323设置在安装座3321的外侧，扇叶轴3322设置在安装座3321的背面，扇叶轴3322与转动轴331连接，在本实施例中，安装座3321的背面还设置有加强件3324，用于提高扇叶组件332的强度，加强件3324包括支撑板、固定座和支撑杆，支撑板对称设于扇叶轴3322外侧，安装座3321的背面对称设有固定座，固定座上转动连接有支撑杆，支撑杆远离固定座的一端与支撑板转动连接，通过固定座固定安装于安装座3321上，固定座与支撑板通过支撑杆进行连接，使支撑板与支撑杆对安装座3321起到支撑效果，支撑板靠近扇叶轴3322的一侧与扇叶轴3322的外壁紧贴，两个支撑板通过螺栓固定连接，进一步延长气体扩散机构33的使用寿命。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：预处理装置1包括气液分离装置11和储气罐12，气液分离装置11上设置有出气口114和出液口115，储气罐12与出气口114连接，储气罐12与压缩冷凝机构2连接，气液分离装置11用于对待分离气体进行初步的过滤和处理，去除较大的碱性颗粒物和水分，储气罐12用于收集初步处理后的气体，便于进行接下来的提纯。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：气液分离装置11包括过滤组件112、气液分离结构111和气液分离罐113，过滤组件112和气液分离结构111均设置在气液分离罐113内，进气结构4设置在气液分离罐113上，气液分离罐113的顶部上设置有出气口114，气液分离罐113的底部设置有出液口115，气液分离结构111用于去除气体中夹杂的一部分碱液和水，过滤组件112用于去除较大的碱性颗粒物以及再次吸收多余水分，对气体进行初步提纯。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：气液分离结构111包括第一倾斜板1111和第二倾斜板1112，第一倾斜板1111设置在第二倾斜板1112的对侧，第一倾斜板1111设置在第二倾斜板1112的上方，第一倾斜板1111和第二倾斜板1112的倾斜方向相反，增加气体的移动路径，进一步延长气体在气液分离罐113内的时间，使碱液和水尽可能多地掉落，在本实施例中，第一倾斜板1111从气液分离罐113内部中心往右向下倾斜，第二倾斜板1112从气液分离罐113内部中心往左向下倾斜。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：过滤组件112包括第一过滤网1121、第二过滤网1122和干燥剂1123，第一过滤网1121安装在远离出气口114的一端，第二过滤网1122安装在靠近出气口114的一端，干燥剂1123设置在第一过滤网1121和第二过滤网1122之间，在气体通入气液分离罐113后可能会出现一些碱性的固体杂质，第一过滤网1121用于过滤这些碱性的固体杂质，干燥剂1123用于进一步吸收碱液和水，第二过滤网1122用于防止将一部分干燥剂1123带出，在本实施例中，第一过滤网1121设置成粗金属网，第二过滤网1122设置成细金属网。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：压缩冷凝机构2包括压缩电机21、冷却机22、抽液泵23、纯化盒24和纯化罐25，压缩电机21与纯化盒24连接，纯化盒24的一侧与预处理装置1连通，纯化盒24远离预处理装置1的一侧分别与冷却机22和抽液泵23连通，抽液泵23与纯化罐25连接，在本实施例中，需要往冷却机22内通入制冷剂，使制冷剂进入纯化盒24内，储气罐12将初步提纯后的氢气通入到纯化盒24内，压缩电机21将初步提纯后的氢气进行压缩，提高气体压力，随后将氢气冷凝成液体，与其他气体分离开来，抽液泵23用于将冷凝成液体的氢气抽取到纯化管内，重新转化成氢气。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：纯化盒24包括外壳241和内壳242，内壳242与外壳241之间形成一冷却通道243，冷却机22与冷却通道243连通，抽液泵23与内壳242的内部连通，往冷却机22内通入制冷剂，使制冷剂进入冷却通道243内，储气罐12将初步提纯的氢气通入到内壳242的内部，将气体与制冷剂分隔开来，实现对气体的降温。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：纯化罐25内设置有隔板251和制冷结构252，隔板251将纯化罐25分隔成进液腔253和出气腔254，制冷结构252设置在出气腔254的底部，当冷凝后的氢气形成液体后与出气腔254底部的制冷结构252相接触，制冷结构252保持氢气的沸点温度，也就是-253°，在制冷结构252的作用下，氢气开始沸腾气化，重新形成气体，提纯后的气体进入检测装置3，对氢气的纯度进行检测，在本实施例中，制冷结构252为制冷板，能够有效控制制冷温度。

具体而言，在本实施例中，纯化罐25内还设置有吸附件255，用于吸附多余的水分，吸附件255设置在纯化罐25的出气口114上，吸附件255包括纱布、无尘纸和高分子吸水树脂，纱布、无尘纸和高分子吸水树脂依次连接，纱布与出气口114连接，高分子吸水树脂是一种新型高分子材料，且能够吸收自身重量几百倍至上千倍的水分，高分子吸水树脂采用网状高分子无毒聚合物技术，能够有效吸取氢气最后的水分，保证氢气的纯度。

本实施例中该纯化装置的工作过程如下：将待纯化的氢气收集后经过进气结构4通入到气液分离装置11内进行初步纯化，得到初步纯化后的氢气进入到储气罐12，往冷却机22通入冷却剂，使冷却剂到达冷却通道243内，此时氢气进入内壳242的内部，打开压缩电机21将初步提纯后的氢气进行压缩，提高气体压力，冷却剂使氢气冷凝，抽液泵23将冷凝后的液体抽取到纯化罐25进行氢气的气体提取，并进行最后的吸取水分，纯化后的氢气从纯化罐25内出来进入到检测装置3，此时打开气体扩散机构33，将气体吹散，纯度测量计32开始对氢气纯度进行检测，将数据反馈到显示装置上，若氢气纯度达到要求，则从排气结构5上收集纯化后的氢气用于后续使用，若氢气纯度不足，则需要将氢气收集后重新进行上述的纯化步骤，直到得到符合要求的氢气。

本实施例的纯化装置的结构设计合理，使用便捷，对于其他有类似使用要求的设备，同样也可采用此种结构来实现，在本实施例中，该纯化装置能够使纯化后的氢气进一步对其进行检测氢气浓度含量，在对后续氢气的使用前保证氢气的纯度，提高使用效果。

在上述实施例的描述中，若干的含义是一个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。