本发明涉及氢气提纯，尤其是一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置。
背景技术：
1、近年来，随着全球氢能应用技术的飞速发展，氢燃料电池应用呈现产业化发展态势，氢能需求显著加大。无论通过哪种方式制备氢气，生产出来的都是粗氢，各种不同的杂质对氢气的应用产生极大的影响。氢气中的硫化物会对燃料电池系统产生破坏作用，影响其寿命和工作效率。氢气的纯度也需要一个较高的要求。因此，纯氢气脱硫是氢气应用必不可少的一个重要环节。gb/t37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》是当前燃料电池汽车所用氢气的质量标准，该标准不仅对氢气纯度有要求(≥99.97％)，而且对杂质硫含量要求极其严格，指标为≤0.004μmol/mol。目前市场上的高纯氢主含量≥99.999％，部分作为燃料电池用氢已经进行销售，但是杂质硫在标准gb/t3634.2-2011《氢气第2部分高纯氢》中没有具体含量指标要求，依据取样分析，多数高纯氢产品气杂质硫含量指标普遍分布在0.012～0.02μmol/mol范围内。若燃料电池车辆的电堆长时间运行使用高纯氢，则对电堆会造成不可逆的伤害和损失，因此高纯氢不能直接作为燃料电池用氢气，必须经过深度脱除硫后才能使用。
2、综上所述，现有燃料电池氢气脱硫存在如下问题：
3、其一，现有燃料电池脱硫装置不能实现深度脱硫，燃料电池中的硫含量很难达到0.004μmol/mol以下，燃料电池的硫含量较高，硫化物电池系统腐蚀，严重会对燃料电池危害其寿命；
4、现有燃料电池脱硫装置流程复杂，要多次多流程脱硫，设备台数较多，占地面积较大，产生的酸性气需要至回收装置进一步处理，耗费一定的财力。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：提供一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，用于脱除氢气中的硫。
2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，包括反应器，所述反应器的内腔的底部设置筛板组件，所述筛板组件上方填充金属纳米介孔结构催化剂形成填料层，所述填料层上方设置气相进口气体分布器；所述反应器的气相介质输入口位于气相进口气体分布器上方，所述反应器的气相介质输出口位于筛板组件下方；
3、所述气相进口气体分布器具有盘片，所述盘片为圆盘式钢质结构，所述盘片分布有一定数量的气体分布孔，所述气体分布孔包括上口开孔与下口开孔，所述上口开孔为直形，所述下口开孔形成为锥形，所述下口开孔的截面的锥形夹角q为15～30°，通过所述下口开孔的下口平面的气相流速为0.15～0.2m/s，对通过该下口开孔的气相介质进行降速、扩压，使气相介质通过气相进口气体分布器形成正压差，对填料层起到压实作用，防止气相介质在填料层内产生壁流或沟流现象。
4、优选的，所述上口开孔的直径d为8～25mm，所述上口开孔的深度t为20～50mm，相邻两个上口开孔的中心轴线之间的距离s为50～80mm，所述盘片的高度h为80～120mm。
5、优选的，所述的金属纳米介孔结构催化剂包括分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒，分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒的粒径为1～2nm，分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒中pt金属载量为1wt％。
6、优选的，所述的金属纳米介孔结构催化剂含有ga、na、si、al；所述的金属纳米介孔结构催化剂的吸附临界直径不大于4nm。
7、优选的，所述筛板组件由金属滤网、筛板及支撑架组成，筛板由支撑架支撑于所述反应器的底部，所述金属滤网安装于筛板，所述金属滤网的材质为不锈钢316l，滤网目数18～30。
8、优选的，氢气输入管道通过阀门一与反应器的气相介质输入口相接，氢气输出管道通过阀门二与反应器的气相介质输出口相接；从氢气输入管道输入提纯前氢气，所述提纯前氢气含有气相硫的含量≤0.02μmol/mol；从氢气输出管道输出提纯后氢气，所述提纯后氢气含有气相硫的含量≤0.004μmol/mol。
9、优选的，所述阀门一的气体压力由压力调节器pic控制。
10、优选的，所述反应器的对应于填料层的侧部设置有催化剂排出口。
11、优选的，所述反应器设置有检测填料层的上部温度的温度传感器pt以及检测填料层的下部温度的温度传感器tt。
12、本发明的有益效果是：采用本发明的使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，能够脱除氢气中的硫，包括有机硫、无机硫均能脱除。经氢气提纯装置处理后输出提纯后氢气，从而达到燃料电池用氢对杂质硫含量的要求。
13、所述气体分布孔包括上口开孔与下口开孔，所述上口开孔为直形，所述下口开孔形成为锥形，所述下口开孔的截面的锥形夹角q为15～30°，通过所述下口开孔的下口平面的气相流速为0.15～0.2m/s，对通过该下口开孔的气相介质进行降速、扩压，使气相介质通过气相进口气体分布器形成正压差，对填料层起到压实作用，防止气相介质在填料层内产生壁流或沟流现象，起到了密实填料层中固相填料的作用，同时又加强了气固相间的传质效果。
1.一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，包括反应器(101)，其特征在于：所述反应器(101)的内腔的底部设置筛板组件(104)，所述筛板组件(104)上方填充金属纳米介孔结构催化剂形成填料层(103)，所述填料层(103)上方设置气相进口气体分布器(102)；所述反应器(101)的气相介质输入口位于气相进口气体分布器(102)上方，所述反应器(101)的气相介质输出口位于筛板组件(104)下方；
2.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述上口开孔的直径d为8～25mm，所述上口开孔的深度t为20～50mm，相邻两个上口开孔的中心轴线之间的距离s为50～80mm，所述盘片的高度h为80～120mm。
3.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述的金属纳米介孔结构催化剂包括分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒，分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒的粒径为1～2nm，分子筛负载纳米级金属pt纳米颗粒中pt金属载量为1wt％。
4.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述的金属纳米介孔结构催化剂含有ga、na、si、al；所述的金属纳米介孔结构催化剂的吸附临界直径不大于4nm。
5.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述筛板组件(104)由金属滤网、筛板及支撑架组成，筛板由支撑架支撑于所述反应器(101)的底部，所述金属滤网安装于筛板，所述金属滤网的材质为不锈钢316l，滤网目数18～30。
6.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：氢气输入管道301)通过阀门一(201)与反应器(101)的气相介质输入口相接，氢气输出管道(302)通过阀门二(202)与反应器(101)的气相介质输出口相接；从氢气输入管道(301)输入提纯前氢气，所述提纯前氢气含有气相硫的含量≤0.02μmol/mol；从氢气输出管道(302)输出提纯后氢气，所述提纯后氢气含有气相硫的含量≤
7.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述阀门一(201)的气体压力由压力调节器pic控制。
8.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述反应器(101)的对应于填料层(103)的侧部设置有催化剂排出口(105)。
9.根据权利要求1所述的一种使用金属纳米介孔结构催化剂进行脱硫的氢气提纯装置，其特征在于：所述反应器(101)设置有检测填料层(103)的上部温度的温度传感器pt以及检测填料层(103)的下部温度的温度传感器tt。
