4》  工艺系统 】 4.】0.1  本条规定！了确定氢气》站制氢系统类型的】主要因素 — 1  氢气！广泛用于《电子、？冶金、？电，力、建材、石油【化工等行业由于【用途：。不同要求供应的氢气！纯，度、：压力等技术参数均不！相同表2是各行业】使用氢气的主要技术！参数 ？ ： 《 ？ — 2 《 各行各业使用【氢气的企业由于【产品品种、产能【规，模的不？同和电力供》应、：含氢：原料气供应》的差：异需要经过比较【。选择合适《的制：氢方法和适用—的制氢工艺系统所以！本条提供了确定【制氢工艺系统类型】的基本因素供氢气】站设计人员》参照执？行如某用氢企业【地处水力《发电十分丰富的地】区，或者当地电网谷【段电价？低廉而该单》位的氢气《用量不大若》自建氢气《站，时可：选，用，比小时用氢量—大的压力型水—电解：制氢系统在电网【谷段：生产氢气储》。存在压力氢》气罐内利用水电【价廉或峰《谷电：价差降低氢》气成本经技术—经济比？较可在？较短时间《回收所增加的—建设投资《时，。宜选用工作压力大于！1.：6MPa的压力型】。水电解制氢装—置，同上一例若该—用氢企业邻近处【有丰富、低廉的副产！氢气(焦炉煤气、】氯碱厂副产》氢等)时经技术经】济比：。较也可采用变压吸附！法提纯？氢获得所需》。的氢气 —。 ？目前：国内商业化的制【氢系统主《要有两大类一是水电！解制：氢系统这是采—用，水，电，解法制取氢气、【氧气此类系统按【。操，作，压力划？分为常压型、压【力型：按，。产品氢气纯度划分】为普气？型、纯气型》目前水电解制氢系统！氢产量最大为35】0Nm？3／h？但制气能力可—达50？。0Nm3／h水电解！制氢系统具有—氢气纯度高、维护】。操作方便但电—能消耗较大；二【是变压吸附》法(简称《。PSA？法)提纯氢》系统这类《系统因原料》气的不同其提纯氢】。系统有不同的设备】配置PSA提纯【。氢系统有普气型、】纯气型国产P—SA提纯氢》系统的？最大处理能力达2】0万～30》万N：。m3／h只要—需用氢气的企业、】地区有合适》的原料气如》煤制合成气、天然】。气、煤层气、焦【。炉，煤，气、氯碱厂副产氢】。气、石油《炼厂含氢《气体和甲醇转化气】等且氢？气，用量较大均以采【用PSA提》纯氢系？统为宜 【 鉴于上述两【大类制氢系统的特】。点本条规定氢—气站：的制氢系统类型【的选择应按氢气【站的规模；》当地的资源》或含氢原料气状【况；产？品氢的纯度、杂质】含量和压力等—要，求经技术经济—比较后确定 】 4《.0.2 》 本条是《水电解制氢系统【应设有的装》置要求 — 1  水电】。解制氢过程中—目前还主要采—用石棉隔《膜布将氢电解小【室和：氧，电，解小室分别制取的氢！气、氧气分隔使水】电解：制氢装置不会发生】氢气、氧气相互掺混！形成爆鸣气》但石棉布必须浸泡】在电解液中呈—现湿润？。状态方能起》到分隔氢气》、氧气的《作用因此《在水：电解制氢装置运行】中必须？确，保氢、氧《侧(阴极、阳极【侧)：的，压力差不能过—大若：超，。过某一设定值后就会！。造成某一电解—小室或？多个电解小室的“干！槽”：现象从而《使氢气、氧气—互相掺？混降低氢气或氧气的！纯度严？重时：形成爆炸混合—气这是？十分危险的》极易引起事故的发】生，所以本款规定—应设置压力调节装置！。以确保？氢气、氧气》之间的压《差设定值 【。 氢、氧—气之间的压差值的】规定与水《电解制氢装置的气】道与隔膜框的结构】尺寸：。有关我们在调查【统计国内外商品化】生产的水电》解槽有关结构尺寸】的基础上在本款中规！定水电解槽出口氢气！。、氧：气，之间的压差值宜小】于，0.：5kPa《。此值均小《。于，现有水？。电解槽气道至隔膜框！上石：。棉布的距离并—有一定？的富裕度 — 2  鉴】于水：电解制？氢装置在《。开车、停车或发【生事故时《都应将纯度不合【格的气？体或置换《气体排入大气只有】在经过取样分析【气体纯度符合—规定后才能把气体】送，入气体总管为—此本款规定每—套水电解制氢装置】的氢气、氧》气出气管《与，氢气、？。氧，气总管之间应设【置放：空管、切断》阀和取样分析阀 】 ： 3  本【款规定在水电—解，制，氢系：统，中应设有原料—水制备装置包—括原料水箱、原料】水，泵，等水电解制氢—的原料水系》统，与其工作压力—有关常压水电—解制氢？系统的原《料水都是定》期用原料水泵注入】高位水？箱再由高位水—箱，定，期或连续地流入水电！解槽补充《原料水；压》力型：水，电解制氢系统的【原料水是定期或【连续：(手动或自动—)地用原《料水泵直接》注入或注入平衡【水箱在平衡水—箱内接有气》体平衡管《使平衡水箱内的【压力与制《氢系统内气体压力一！致确保原料水顺利】流入水电解槽致【于原料水《箱中的原料水从何】处引入则与》各企：业的具？体条件有《关各行各《业的用氢企业差【。。异较大所以本规范对！原，料水来源不》。作规：定但是无论是何【种情况、何》种水电解《制氢装置《均，需设有？原料水箱、原料水】泵而原料水泵出口压！力，只与水电解》制氢系统的工作压】。力有关为此本条【。对原料水供应只【作基本？内容的？规定 】4  水《电解制氢系统所【。需碱液(电解液)都！是在氢？气站内进行配制；】在水电解槽检修【时为：。减少：消耗和改善》环境都是《将水电解《槽中：的碱液回收》后重复？使用因此本款—规，。定水电解《制氢系统应设—有碱液？配制、回收》装置 】水电解？槽运行时电解—液(碱液)》在水电解《槽、分离器、—冷却器之间不—断循：环带走水电解—过程产生的》热量：。为避免？电解：液中过多的杂质堵】塞进：液孔或出气》孔或在电解小室【内沉积机械杂质为】提高水？电解槽使用寿—命和电？能效率在水电—。解制氢系统》的碱液循《环管道上《均设有碱《液过滤器为》确保：水电解槽的正常运行！本，款，规，定，“水电解槽》入口应设碱液—过滤器？”在：一些企业的》水电解？制氢系统的碱液制备！、循环管路上不仅在！水电解槽入口设有碱！液过：滤器：还在：。碱液配制箱出口管】路等处设有碱液过】滤器 》 4.0—.3  制定本条】的依据是  ！ 1  水电解】制氢系统《在制取氢气的同【时也产生氧气—产量为氢气量的一半！氧气若回收使用可提！高氢：气站：的经济效益节—约电能相《应降低氢气的—。单位能耗当氢气站】所，。在单位？使用氧气时可—采，用中压或低》压氧：气管道输送；当所在！单位不使用或—少量使用《氧气时则需将氧【气加压灌瓶外销据】调查了？解近：年来许？多采用水电解—制氢的氢气站都【回收氧气使用或【灌瓶：外销如？上，海某：厂氢气站氢气—生产能力为15【。0m3／《h氧气？生产能？。力为7？5m3／《h在：进，行氢气？。。站技术改《造时：增加了？氧，气回收灌瓶》系统增加建筑面积3！0，。。0m2和600【m3氧气罐》1只、氧气压—缩机2台每天可提供！360瓶氧气—既增加了收入每年又！可节约电能7—5万kW《●h江苏××化【工厂氢气站副产【氧气回收灌瓶多年】氧气灌？瓶可达15》00瓶／d取—得了较好的社会【效益：和经济效益为此本条！规定可根据工厂的具！体情况？采用不同方式回收利！用 《 2  目【。前，许多工？厂，已将氧气《灌瓶外销《。并积累了许多有【益，的，经验但严格控—制水电解氧气的【纯度：至关重要若纯度降】低或不稳定将—使瓶装氧《气质量下《降严重？时还可能造成氧气】纯度较大幅度降低】以至形？成爆炸混合气—将会：发生爆炸事故—据了解与电解氧回收！利用相关的》爆炸事故时有—发生为防止电解氧气！灌瓶及使用中—。爆炸事故的发生本】。条规定当回收—。电解氧气时》必须设置氧》中氢自动分析—和手工分析》仪装置之《所以：还须设？。手工分析装》置是为了更为严【格地、可靠地确【保安全；定期采【用手工分《析既能校核自动仪】表可靠性又》可提高操《作人员的《。安，全生产意识》同时还？应设氧中《氢含量报警装置 ！ 3 — ，若氧气不回收直接排！入大气时对常压【型，。。水电解？制氢系统需设—置，氧，气调节？。水封；利用水封高】度保持氢侧、氧侧】的压力平衡；压力】型水电解制氢—系统可设氧》气排空？。水封以便压》力调节装置的正常运！行，保，持氢侧、氧侧压力】平衡水？封，高度约为15—00mm如在电【力系统用于氢冷火】。力发电机组供—应，氢气的氢气站—通常装设产氢量5～！10Nm《3／h水电》解制氢装《置制：取氢气；氧气产量较！小各发电厂》氢气站都《。不回收电解氧—气均：设有氧气《排空水封《其水封高度约—1500mm— ， 》。。4.0？.4  《变压吸附提纯氢【系统设置通常应根据！下列因素确定 【 1  变！压吸附的原理是【基于不同的气体组】分在相同《的压力下在》吸附剂上的吸附能】。力有差异同》一气：体组分在《不同的压力下在吸】附剂上的《吸附能？力亦：有差异？的特性？通常周期性》。的压力变化实现气】体的分离提》纯和被吸附气体的解！吸原料？气组成的差异直接】影响系统《的配置组成复杂的原！料气根据其杂—质的成？。分及含量应》增设预处理设施【且杂：质组：成将直接《影响产品氢的收率】原料气的《压力、组《成，。决定选用吸附剂的】类型：、配比及用》量 — 2：。  产品氢气的压】力，取决于吸附压力的】选择若？超出吸附压力需【增设产品增压系【统氢气的纯度决定】系统设？置一般氢气纯度要】求可通过《变压吸附分离直【接得到满足对—杂质含量有特殊要】求者还？应增设产《品氢纯化系统如焦炉！煤气变压《。吸附制氢装置的脱氧！及干燥系《统 ： 3—。  氢气使》用的连续性决定【设备的配置连续性】较，强的变压《吸，附提纯氢气系—统中配置的活塞式压！缩机：。、真空泵等配套设】备均应设备用—吸附器及阀门的配】置应实现程序控【。制阀及？仪表等的在线维修】氢气负荷变化可通过！多床吸附器的切换】及调整？吸附时间来实现 ！。 4  【变压吸附提》纯氢系统的配置【和压力的选》择在一定的范围内吸！附压力高有利于【吸附过程《向正方向进行可【减少吸附剂的用【量但是增加了设【备，的，成本及？能耗采用抽》真空解吸的变压吸】附提氢工艺》与常压？解，吸工：艺比较前《者可增加《氢气的回收》。率但同时又增—加设备的投资—及，能耗所以《变压吸附提纯氢【工，艺的设置在》满足工？艺要求？。的同时应《。考虑技？术经济因《素 4.！0.：5  变压吸附提】纯氢系统通》常应设有下》列装：置， 》 1  原料—气中一些《在变压吸《附系统吸《附剂：上通过常规》降压手段难于解【吸，或可使吸《附剂中毒失》效的：杂质组分必》。须在变压吸附前增】设预处理系统如通】过在变？压吸附前设变—温吸附预处》理装：置可脱？除高碳烃类的杂质】。；增加脱硫工序可】脱除原料气》中的硫化《物，等 《 2  变压】吸附提？纯氢气的吸附压力通！常为0.7～3.0！ M：Pa若低于0.7】M，Pa吸附剂吸附杂质！的能力降低不—能保证提纯氢气的纯！度及：装置的处理能力对】。提高氢气收率—也，不利需增加》原料气增压设施以】保证吸附压力或【满足用户对氢气【压力的？。需求 《 3》  变压吸附提纯】氢气装置包括吸附器！。组、吸附剂、程序】控制阀及控制—系统吸附器组—及程序控制阀—是变压吸附提纯氢装！。置，的，主要组成部分 】 4  变】压吸附提纯》氢装置氢气的—输出虽然是连续的但！随着时序的变—化每个周期输出的】氢气气量和压力均】有，一定的？波动故增《设氢气缓冲罐可【使输：出氢气的压力—波动减少、流—量稳定每《个周期内输出的解吸！气是不连续的如【果对解吸气有连【续性和稳定性的【要求则？应增设解《吸气缓冲罐 】 ， 5  视原料气！的组：。成情况通常》提纯氢？。。气后：的解吸气热值增【高可通过增压返回】到厂区燃料气管【网作气？。体燃：料回收能量 】。 4《.，0.：6 ： 甲醇制《氢系：统通常应设有下【列，装置 1！ ， 原料甲醇及—脱，盐水：的储存？、输送装置甲醇【裂解制氢《的原料是甲醇和脱盐！水甲醇？储罐是必不可—少的设备甲醇裂【解反应在1.—0 M？Pa、22》0，～2：8，。0℃下？在专用催化剂上进行！所以甲？醇或脱盐《水均需通过泵输【送到反应器中； 】 2—  ：甲，醇，裂解装置的主—要设备是甲醇转【化反应器甲醇转【化反应在《此进行根据反应温度！的要求外部》供热：一般采用《加热导热油为反应】器提供热量；通过增！设换热？。器回收？转化器？的热量以达到—热量的合理》利，用因此甲《醇，转化制氢系统—应，设有甲醇转化反应器！及其：辅助：装置如加《热，炉或加热器、—热回收设备等—； 3】  ：甲醇转化反应—。的转化气组成—H2：为73？％～74％C—02为23％～24！.5：％CO为0～1【.O％其余为甲【醇及饱？和水为获得纯氢【产品应？设，置变压吸附装—置经：分离可获得》99％～99.99！9％纯度的氢气 】 ： 4.0.【7， ， 为防止《。氢气压缩机的—吸气管道《产生负压和》制氢装置出口氢气压！力波动并由此引【起制氢装置不能正常！运行或发生》空气渗入氢》气系统形成》爆炸混？合气：为此本条《规，定氢气压缩机前应设！。氢气缓冲罐》 据调】查了解氢气站内【设有多？台氢：气压缩机《时许多单位》都，是采用从同》一，氢气管道吸气—所以本条作了—“数台氢气压缩机】可并联从同一—氢气管道吸》气”的规《定同时为确保安全生！产，本，条还规定凡数台【氢，气压缩机《经同：一根吸气管吸气时应！装设确保氢气保持】正压的措施如设氢】气，压力报警、回流调】节装置、氢气压缩】机的进？气管与排气管之间】设旁通管《等措施 ！为了使中、低压【氢气压缩机在—开车、调节负荷时不！会发生大《量氢气排入大气提】高运：行安全度减》少，氢气排？放量节约电能本条规！定在中、低压氢气】压，缩机：的进气、排气—管之间应设回流旁】。通管回流旁通管上】的调节？阀在：氢气压缩机正常运转！时一：般适当开启氢气回】流，以减少氢气》压缩机的开停次【数有利于氢》气站的安《全运：行回流旁通管上【的调节？阀，一般：采，用手动、气动—。。、自力式等 —。。 4.0.！8  氢气压—缩机的安全》保护装置的设置是】确保其安全》、稳定、《可靠运行的重要【保证也是确》保，氢气站？安全运行的重要【条件因此本条为强制！性条文 ！本条第1款的—规定是对氢》气压缩机进行超【压保护确保安全、可！靠运行的必》须具备？措施之一第2—款至：第5款都是氢气【压缩机？的安全保《护措施这里特别要强！调说明的是氢气【压缩机的进》。气氢气管应设—低压报警和》超限停机装置由于】氢气为可《燃气体不允许在氢】气压：缩机进？口氢气？压力的不正常—降低若因操作不慎进！口压力降低》以，致吸入空气形成爆炸！混合气将可能造成严！重人身？伤亡、设备损坏的事！。故所以？本条：作为强制性条—文的规定设计—时必须遵守第5款规！定，的进口、《出口：氢气管？路应设有置换吹【扫口：这是：确，保初次投产或氢气】压缩机检修前、【后的安全保护措施】 本【条的第2款至第4款！的安全保护》装置一般《是由：氢，气压缩机制造—厂配套？提，。。供 4.！0.：9  本条是—对氢气？站、供氢《站的储？气设施提《出的要求 — 1》  氢气站、供氢】站一般？设有一定储量的【储气设施《目前氢？气储：气设施主《要有两类一》。。是高、中《。、低压氢气罐氢气】罐的：储，。氢压力、储氢能【力应按制《氢设备(或供氢【装置：)的压力、》氢气用？户的用氢《压力、用氢量及其】负，荷变化状况》。等因素确定高压【氢气罐(《压力大于15 【MPa)具有储氢能！力大、能满足各【类用：户的：需求；中压(压力大！于1.6《 M：。P，。a)、低压(压【力，小于：或，等于1.6》 MPa)氢气罐的！储，氢能力主要根据制氢！或供氢压《力、用？氢压力和均衡—连续供氢要求确定】二是金属氢化—物储氢？。材料它是依》据金属氢化物在不同！压力、不同温度下】的吸氢？、放氢特性储存【氢，气目前一些科—。研单：位，正研制储氢性能【优良的储氢材料和】装置但由于储—氢能：力尚不理想还不【能满足实际应用【的要求但是这—种储氢？方法将是未来氢【能应用中《具有巨？大，竞争：力的：储，氢方法 《。 ： ， ，。。 2  在供氢站】或，燃料电池《汽车用加《氢站中？为了满足灌充高【压氢气？或汽车加氢的需要】。一，般应设置高压(如压！。力大于40MPa】)，氢气罐对这》种高压氢气罐—升压充氢或接—收外部供应》。的氢气进行》升压需设置增压用氢！气压缩机；这种增】压氢气压缩机—可采用膜《式压缩机或气—动／液动增压—机 ： ？。 4？.0.10  本条！第，。1款是氢气罐—的超压保护装置是确！保氢气罐《安全、可靠运行必】须具：备的基本《技术措施第2款的规！定是氢气站设计、运！行的经验教训总结】由于氢气《比重：仅为：O.：069(《。空气为1.O时)在！使用氮气《吹扫置换时若—系统的最高点—。或氢气罐《的，。最高点未设》。放空管则很难将系】统内的氢气吹扫【置换干净有》。时甚至吹扫数天也】不能达到规定—值，如某研究所的一【。座湿：式氢：气，罐为检修动火打开】氢气罐？。。放空管排放氢—气，达7d因《未用氮气《吹扫：置换仍发《生，了，氢气罐爆《炸事故造成设—备损坏3人死亡【为此：本，条规定在氢》气罐顶部《最高点必须装设放】空管 】4.0.11  】各种制氢《系统的氢气中—冷凝水排《放过程中将不可避免！。地有少量氢气同【。时排出.《若操：作不：当或操作人员未及】时关好冷凝水排【放阀使氢气排—入房：间内或在排》水管(沟)中形成爆！炸混合物将会造成】。爆炸事故等》。严重后果据调查曾】在一些？工厂多次发》生此类？事故如上海》某，厂氢气管道积水在气！水分离器处向房间】内直接排水曾—在一次排《放冷凝水过程中【操作人？员违：章离开现场致使氢气！排入房间内氢气浓】度达到了《爆炸极限当操—作人员开灯时—。发生爆炸塌房—2间烧？伤2人；另一工【厂在：排放氢气管道积水时！用胶管？接至室外因胶—。管脱落氢《气泄漏到房间内【形，成了爆炸混合气【在操作人《员下班？关灯时发生爆炸炸】。坏，房，。屋2人？轻伤鉴于上述情况】为杜绝此类事故的】发，生本条规定冷凝水】应经疏水装置或【排水水封排》至室外这《样的装置已》在许多工厂使—用做到？了，在氢气？没，备及管道内的冷凝水！排放过程中没有氢】气泄漏到房间—。。内 》 水电解制氢系统！中的氧气中冷凝水】排，出时与氢《气，一样也有氧》气泄漏到房间内【的情：。况氧气比《空气重又为助燃气体！为了确保安全生【产防止？因氧气泄漏》、积存？引，起的着火事故的发】生氧：气设备及管道内的冷！凝水排放《也应经单《独设置的疏水装置或！。氧气排？水，水封排至室外—这里要强调的是氢】气、氧气中》冷凝水疏水》装置或排《水，水封应各自设置不得！。合用一个疏》水，装置或排《水水封这是为了【避免形？。成氢：。气、：氧气爆炸《混，合气所以本条—规定“应经各—自的专用疏水装置】或排水水封排至【室外” 】 4.0.12【  按表2所列各行！业对氢气《纯，度和杂质含量—的，。要求是不相同的【为了采用技术先【进、经？济合理、操》作管理方便、建【设，投资少的氢气纯【化方法和装》置应根？。据具体工程原—料氢气的条件、【技术参数《和用氢设备对产品】氢气所需《的纯度和杂》质含：量进行技术经—济比较？后选：用合适的《氢气纯化系统如常压！型水电解制氢—装置制取《的氢气经加压后可】。采用加热再生或【无热再生的氢气【纯化系统《；压力型水电—解制氢装置制取【的氢气可《采用自身《。工作气再生或—两级氢气纯化系统对！。半导体集《成电路工厂》为制取高纯氢气可采！用催化吸附》净化装置作为初级纯！化而以低温吸附或】吸气剂型纯化—装置为末端氢气纯化！。 ？。 ： 4.0《.1：3  为确》保氢：气灌装系统安全、可！靠的运行应设—置相应的安全装置】这，是因为一是氢气为】易燃、易爆和易【泄漏的气体；—二是灌装《系统为高压运行一般！氢，气灌装压力大—于1：5 ：MPa？；三是？氢，气灌装容器》均为高压气》瓶本条规定氢气【。灌装系统《应设有超压泄—放用安全阀》。。、分组切断》阀、压力显示仪【表避免发生超压【事故和分组管—理灌装气《瓶；应设有氢气回流！阀、吹扫《放空：阀，；氢气放空》管接至室《外安全处正常情况】下氢气回流利用【减，少排放大气的氢【气量既有利安全也减！少浪费但《在不正常情》况或开车、停车【时，则应对？系统进行放空—和吹扫置换 【 4.0.1！4  氢气系统中】的含尘量与制氢【系统的设备选型、设！备和管道《的材质、《氢气纯度等因素有】关据：。调查测定未经过【滤，的氢：气系统中粒径大于0！.5／μm的尘粒含！量达每升数千到【数万粒因《此，当，。用，户对氢气中的尘粒】粒径和尘粒浓度有】要求时？应设置不同过滤【精度的？过滤器 ！4，.0.15  各类！。制氢系统在检修【、开车、停车时都】应进行吹扫置—换将系统中的残留】。氢气或空气吹除【干净尤要注意死角】末端残留气并分【。析系统内氢中氧的含！量达到规定值方【可进行？检修：动火、？。开车、停车按—现行国家标准氢气】使用安全技术规程】。规定置换氮气中【。含氧量不得超—。过0.？5％ 《