專利名稱：氨分解制高純氫氮?dú)庋b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種用氨分解制備高純氫氮混合氣裝置。
在已有技術(shù)中，浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中钖槽的保護(hù)氣是用水電解制氫和空氣的氮相混合，再經(jīng)過凈化。雖然能滿足浮法玻璃生產(chǎn)的需要。但水電解能耗高，每Nm3氫實(shí)耗電為6度左右。水電解裝置還存在占地大、投資高、裝置啟動慢、操作人員多、維修麻煩、易產(chǎn)生故障等不足，使連續(xù)供氫不易保證，因而影響浮法玻璃的連續(xù)生產(chǎn)。水電解制氫還要配備龐大的氣柜和加壓設(shè)備，造成了不安全的因素。
氨分解制氫氮混合氣早已用在冶金工業(yè)，但是高溫?fù)Q熱器的溫度補(bǔ)償問題始終存在不足，不是結(jié)構(gòu)復(fù)雜就是設(shè)備龐大。凈化器出口的產(chǎn)品氣的純度和裝置的可靠性不能滿足浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中钖槽的保護(hù)氣的要求。
本發(fā)明的目的是用氨分解制氫氮混合氣代替水電解制氫加空分的氮，為了降低制氫能耗、降低制氫站的投資、降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、提高浮法玻璃工業(yè)钖槽用保護(hù)氣的可靠性，使其能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。
本發(fā)明是利用工業(yè)液氨為原料，經(jīng)濟(jì)氨蒸發(fā)、熱交換、氨催化分解、吸附凈化等步驟，可連續(xù)制得高純氫氮混合氣，而浮法玻璃工業(yè)钖槽的保護(hù)氣就是需要高純氫氮混合氣，以防止钖槽中熔融的钖被氧化，提高浮法平板玻璃的質(zhì)量。
氨分解所用的催化劑有二類，一類為鐵基催化劑，工作溫度較低不超過600℃，氨的分解率不高，催化劑的活性差，容易失效，另一類為鎳基催化劑，工作溫度可達(dá)950℃左右，因此氨的分解率有了提高，本發(fā)明所用的催化劑是高溫型鎳基催化劑，反應(yīng)溫度是700～900℃，反應(yīng)溫度對殘氨量的影響較大，氫中殘氨在高溫下對钖槽材料是否腐蝕，是氨分解制氫能否用于浮法玻璃的關(guān)鍵。
氨分解氣中除了殘氨外，主要雜質(zhì)是水分，這是由原料液氨中帶入的，不同的液氨其含水量很大，因而分解后的混合氣露點(diǎn)也有很大差別，有時還會有微量的氧氣，這是由液氨中溶解的氧所致，當(dāng)設(shè)備或管道有輕微滲漏時，也會因空氣滲入而帶進(jìn)氧氣。
對于浮法玻璃生產(chǎn)來說，上述的雜質(zhì)是必須加以清除的，尤其是氨、水分和氧，浮法玻璃生產(chǎn)線對雜質(zhì)有極嚴(yán)格限制，本發(fā)明是通過吸附凈化來滿足浮法玻璃生產(chǎn)線所用保護(hù)氣的要求。
液氨經(jīng)過本發(fā)明裝置所得的高純氫氮混合氣，其中雜質(zhì)含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露點(diǎn)≤－50℃，用此來代替水電解的氫再和空分的氮混合，最后送入浮法玻璃生產(chǎn)中的钖槽作保護(hù)氣用能使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明用液氨分解制高純氫氮混合氣裝置，由氨分解爐、列管式高溫?fù)Q熱器、凈化器三部件組成，三部件由管道連接，列管式高溫?fù)Q熱器的外殼采用具有溫度補(bǔ)償?shù)牟y管，解決了一般用浮頭式或Ω列管補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大、換熱效果差的問題，在凈化器中，本發(fā)明所用的吸附劑是由分子篩和硅膠雙層吸附所組成，再生氣用空分的氮逆向通過吸附層，凈化器內(nèi)加熱元件的加熱方式是采用對流予熱及直接熱傳導(dǎo)和輻射相結(jié)合，這樣可以避免分子篩因過熱而損壞、溫度不均勻、再生氣消耗大、再生不易的缺點(diǎn)。
使用本發(fā)明裝置，可以使裝置在再生氣耗少、電耗小的情況下，確保吸附性能，確保氫氮混合氣中的雜質(zhì)含量能滿足浮法玻璃生產(chǎn)的需要。
下面將結(jié)合對實(shí)施本實(shí)用新型的一實(shí)施例的描述及其附圖的說明。


圖1是氨分解制高純氫氮混合氣裝置的剖面示意圖。
圖2是列管式高溫?fù)Q熱器部件的剖面示意圖。
圖3是氨分解剖面示意圖。
圖4是凈化器部件的剖面示意圖。
如
圖1所示，本實(shí)施例所示的氨從氨進(jìn)口管(1)進(jìn)入本裝置，高純氫氮混合氣從產(chǎn)品管(13)離開本裝置。
如圖2、圖3所示，本實(shí)施例所示的氨分解爐和列管式高溫?fù)Q熱器部件的組成和結(jié)構(gòu)如下。
氨進(jìn)口管1，氫氮混合氣出口管2，高溫?fù)Q熱器外殼3，列管4，封頭5，氨出口管6，氫氮混合氣進(jìn)口管7，氨分解爐14，列管式高溫?fù)Q熱器外保溫15，氨分解爐外保溫16。
從液氨蒸發(fā)系統(tǒng)來的氨，經(jīng)過氨進(jìn)口管1進(jìn)入列管式高溫?fù)Q熱器的列管4，經(jīng)過予熱從氨出口管6離開高溫?fù)Q熱器，經(jīng)過予熱的氨進(jìn)入氨分解爐14，液氨在700～900℃催化分解后，生成的氫氮混合氣回到列管式高溫?fù)Q熱器的氫氮混合氣進(jìn)口管7，從管間通過高溫?fù)Q熱器，這樣和管內(nèi)的氨進(jìn)行熱交換，之后氫氮混合氣從出口管2離開高溫?fù)Q熱器，然后進(jìn)入吸附凈化器。
如圖4所示，經(jīng)過熱交換的氫氮混合氣，由吸附凈化器入口8進(jìn)入凈化器，經(jīng)過吸附劑10的吸附，成為合格的產(chǎn)品氣，從產(chǎn)品氣出口管13離開凈化器，得到的氫氮混合氣，其中雜質(zhì)含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露點(diǎn)≤－50℃，用此來代替水電解的氫，再和空分的氮混合后，進(jìn)入浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)線的钖槽作保護(hù)氣用。
凈化器中有一塊花板11將凈化器分成兩部分，在其上部放吸附劑10，所述的加熱元件9由凈化器頂部經(jīng)吸附層一直延伸至花板11下的予熱室12。
再生時，再生氣用空分的氮?dú)猓瑥漠a(chǎn)品氣出口管13進(jìn)入凈化器，經(jīng)過予熱室12，由加熱元件9靠對流予熱，通過花板11隨后逆向經(jīng)過吸附劑10使其解吸，再生氣從吸附凈化器入口8處離開凈化器，這樣不會因再生時伐門泄漏及切換而污染產(chǎn)品氣。
本發(fā)明是降低了制氫的能耗，液氨制氫能耗僅為水電解制氫的60％，節(jié)能40％，如以電量相比，水電解制氫每Nm3氫耗電6·35度，氨分解制氫每Nm3耗電3·61度，對每小時需要90Nm3氫的浮法玻璃廠來說，全年可節(jié)電2×106度。
本發(fā)明降低了制氫站的投資，對每小時需要90Nm3氫的浮法玻璃廠來說，水電解制氫站設(shè)備總投資為209萬，改為氨分解制氫僅需82萬元，節(jié)支127萬元。
本發(fā)明的操作維修人員減少，氨分解制氫的操作人員只有水電解制氫的一半。
本發(fā)明裝置，產(chǎn)品氣純度不變，再生氣能耗小，再生氣少，吸附劑加熱元件的使用壽命長。
本發(fā)明裝置工藝簡單，操作方便，設(shè)備可靠啟動快，因此可以保證在一個冷修期(3～4年內(nèi))長期穩(wěn)定供氫。通過本發(fā)明裝置所產(chǎn)生的氫氮混合氣，氣體純度高，其中雜質(zhì)含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露點(diǎn)≤－50℃，提高了浮法玻璃工業(yè)钖槽用保護(hù)氣的可靠性，使其能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。
權(quán)利要求1.一種氨分解制高純氫氮混合氣裝置，由氨分解爐、列管式高溫?fù)Q熱器、凈化器三部件組成，其特征在于所述的列管式高溫?fù)Q熱器外殼(3)采用具有溫度補(bǔ)償?shù)牟y管，凈化器中的吸附劑(10)是由分子篩和硅膠雙層吸附所組成，吸附氣和再生氣可逆向通過吸附層的凈化器內(nèi)有加熱元件(9)，氨分解爐、列管式高溫?fù)Q熱器、凈化器三部件由管道連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的氨分解制高純氫氮混合氣裝置，其特征在于凈化器中有一塊花板(11)將凈化器分成兩部分，在其上部放吸附劑(10)，所述的加熱元件(9)由凈化器頂部經(jīng)吸附層一直延伸至花板(11)下的予熱室(12)。
專利摘要本實(shí)用新型是用液氨分解制備高純氫氮混合氣裝置，液氨經(jīng)過氨分解爐、高溫?fù)Q熱器、吸附凈化三部件后，生成的氫氮混合氣中，其雜質(zhì)含量氨是0.1～20PPm、氧是0.1～20PPm、水的露點(diǎn)≤-50℃。能用作浮法玻璃生產(chǎn)線中錫槽的保護(hù)氣，能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。本實(shí)用新型具有能耗低、投資省、占地少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用下降、裝置可靠性提高的優(yōu)點(diǎn)。對每小時需90Nm
文檔編號C01B3/00GK2128630SQ9221550
公開日1993年3月24日 申請日期1992年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月4日
發(fā)明者奚永龍 申請人:化學(xué)工業(yè)部上?；ぱ芯吭?br>