氫氮混合氣循環利用裝置及其利用方法
2023-05-16 20:56:11
專利名稱：氫氮混合氣循環利用裝置及其利用方法
技術領域：
本發明涉及一種氫氮混合氣循環利用裝置及其利用方法，屬於尾氣利用領域。
背景技術：
氫氮混合氣在工業中以氨分解氫氮混合氣為主介紹，但不僅僅限於氨分解氫氮混合氣，可以使用在任何比例的氫氮混合氣循環利用中。液氨在800-850度高溫下催化分解，可以得到含75% H2,25% N2的氫氮混合氣體。 用此法製得的氣體是一種良好的保護氣體。因氨分解制氫設備投資少，操作簡單，維修方便，在工業生產中廣泛使用。其主要應用在光亮退火、粉末冶金、電加熱元件生產、拉絲、熱處理、電子、玻璃、 釺焊、陶瓷，稀土、化工等領域作為還原保護氣體大量使用。在工業生產中，氫氮混合氣做為還原保護保護氣已經廣泛使用，在現有的工業生產中，大量氫氮保護窯爐排出的氫氮混合尾氣直接燃燒或排空了，浪費嚴重，又有安全隱
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發明內容
本發明針對上述缺陷，目的在於提供一種將氫氮混合尾氣裝置中的尾氣經過本發明的處理得到符合使用要求的氫氮混合氣循環利用裝置及其利用方法。本發明的技術方案是包括氫氮混合尾氣裝置、變壓吸附脫氮裝置；氫氮混合尾氣裝置通過閥門連接變壓吸附脫氮裝置；變壓吸附脫氮裝置內設吸附劑，變壓吸附脫氮裝置連接有增加裝置和減壓裝置。還包括氫氮混合氣補充裝置，氫氮混合氣補充裝置出氣口連接到氫氮混合尾氣裝置的進氣口或連接到變壓吸附脫氮裝置的進氣口。所述的變壓吸附脫氮裝置包括偶數個吸附塔，兩兩組合成一吸附單元，各吸附單元串聯或並聯設置；每個吸附單元中兩個吸附塔之間設閥門。氫氮混合尾氣裝置和變壓吸附脫氮裝置之間設過濾器。變壓吸附脫氮裝置上設有壓力表。一種氫氮混合氣循環利用方法，按以下方式進行1)氫氮混合尾氣裝置中的尾氣經過濾器過濾雜質後進入變壓吸附脫氮裝置；2)變壓吸附脫氮裝置中的一個吸附單元中的吸附塔A的氣體經閥門進入吸附塔 B，吸附塔B增壓，尾氣通過閥門進入吸附塔B進行吸附，吸附過程至氫氮濃度達到比例時結束，符合規定的氫氮氣體送至儲氣罐備用；3)B塔吸附完畢後，B塔內的氣體經閥門進入吸附塔A，吸附塔A增壓，尾氣通過閥門進入吸附塔A進行吸附，吸附過程至氫氮濃度比例時結束，符合規定的氫氮氣體送至儲氣罐備用，吸附塔B減壓脫附的氣體送至氫氮混合氣尾氣裝置，吸附塔的吸附劑再生；4)重複2) -3)步驟至結束。
吸附塔A、B中的氣體由氫氮混合氣補充裝置補充。氫氮混合尾氣經過濾器過濾掉氫氮混合尾氣中的油霧，粉塵，水份等雜質，循環風機增壓，送到變壓吸附脫氮裝置進行脫氮處理。變壓吸附技術是以特定的吸附劑(多孔固體物質)內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附氮氣。 不易吸附氫氣，高壓下氮氣吸附量增加，減壓下氮氣吸附量減少的特性，將尾氣在壓力下通過吸附床層，氮氣相對高沸點雜質組分被選擇性吸附，氫氣不易吸附而通過吸附床層，成為產品氣體，脫除氮氣雜質組分，然後在減壓下解吸被吸附的氮氣組分，使吸附劑獲得再生， 再次進行吸附分離雜質。尾氣經氫氮混合氣補充裝置的調節閥控制加入到系統內，儀表控制尾氣加入的流量。變壓吸附脫氮裝置和氫氮混合氣補充裝置共同控制系統內氫氮混合氣的比例和壓力， 達到生產工藝要求的氫氮混合氣。依上述說明，利用本發明得到的氫氮混合氣能再次被廣泛應用在光亮退火、粉末冶金、電加熱元件生產、拉絲、熱處理、電子生產、玻璃、釺焊、陶瓷，稀土、化工、等領域。如果能大力推廣，可以節約大量能源，減少汙染。
圖1、圖2為本發明各裝置的連接結構示意中1為氫氮混合尾氣裝置、2為過濾器、3為循環風機、4為變壓吸附脫氮裝置、5 為氫氮混合氣補充裝置。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍，凡有變壓吸附部分和氫氮混合氣補充部分，多種方式的串聯或並聯在系統中，以此為原理達到氫氮混合氣循環利用的設備或系統，皆應落在本專利保護範圍之內。以下以兩種兩塔基本流程，實施實例對本發明氫氮混合氣循環利用裝置進行詳細描述注開車時，所有的截止閥(F)為打開狀態，所有的氣動閥(Q)為關閉狀態實施例一請參閱圖1，本發明包括氫氮混合尾氣裝置1、過濾器2、循環風機3、變壓吸附脫氮裝置4、氫氮混合氣補充裝置5組成，分別串聯在回收系統中。氫氮混合尾氣裝置1的氫氮混合尾氣，經閥門F2，過濾器2過濾除掉氫氮混合尾氣中的油霧，粉塵，水份等雜質，循環風機3增壓，送到變壓吸附脫氮裝置4進行脫氮處理。設備中的變壓吸附部分，根據工藝需要進行部分脫氮或全部脫氮。工業中所使用的變壓吸附脫氮裝置4，吸附塔的基本工藝是一次均壓，工作，二次均壓、再生等，工業使用中。一個吸附塔工作，另一個吸附塔再生，能輪流的連續工作。各個塔的工作程序由工藝控制器控制，變壓吸附設備能連續的工作。現對變壓吸附脫氮裝置4工作過程進行說明。A塔吸附
1、一次均壓B塔內的氣體通過氣動閥Q4快速進入A塔。2、A塔工作尾氣從氣動閥Ql進入A塔，A塔在工作壓力下處於吸附狀態，尾氣中的N2被吸附， 吸附過程直至輸出產品雜質濃度接近規定值時結束，符合規定的氫氮混合氣送至儲氣罐備用。3、二次均壓A塔內的氣體通過氣動閥Q4快速進入B塔；4、A塔再生A塔完成二次均壓步驟後，尚殘留在塔內的雜質，低壓下吸附量減少，塔內雜質被脫附，通過氣動閥Q3排出塔外放空。B塔吸附5、B塔工作尾氣從Q5中流入B塔，在工作壓力下處於吸附狀態，尾氣中的N2等雜質組份被吸附，吸附過程直至輸出產品雜質濃度接近規定值時結束，符合規定的氫氮混合氣送至儲氣罐備用。6、二次均壓B塔內的氣體通過氣動閥Q4快速進入A塔。7、B塔再生B塔完成一次均壓步驟後，尚殘留在塔內的雜質，低壓下吸附量減少，塔內雜質被脫附，通過氣動閥Q7排出塔外放空。A塔，B塔輪流的連續工作。氫氮混合氣的比例和壓力控制說明。尾氣經閥門F3，流量計計量進入氫氮混合氣補充裝置5，智能控制器把實際數值與設定值相比較計算，計算結果驅動調節閥閥芯的行程，控制加入的尾氣流量，變壓吸附脫氮裝置4和氫氮混合氣補充裝置5共同控制系統內氫氮混合氣的比例和壓力。達到生產工藝要求的氫氮混合氣。實施例二 氫氮混合尾氣經閥門F2，過濾器2過濾除掉氫氮混合尾氣中的油霧，粉塵，水份等雜質，尾氣經閥門F3，流量計計量進入尾氣補充部分(3)，智能控制器把實際數值與設定值相比較計算，計算結果驅調節閥閥芯的行程，控制加入的尾氣流量。經循環風機增壓4，氫氮混合尾氣送到變壓吸附脫氮裝置5進行脫氮處理。設備中的變壓吸附部分在本工藝中主要是根據工藝需要進行部分脫氮或全部脫氮後。工業中所使用的變壓吸附設備，吸附塔的基本工藝是一次均壓，工作，二次均壓、 再生等，工業使用中，一般是由兩個以上的吸附塔組成變壓吸附設備。一個吸附塔工作，另一個吸附塔再生，能輪流的連續工作。各個塔的工作程序由工藝控制器控制，保證變壓吸附裝置能連續的工作。現對變壓吸附脫氮裝置5工作過程進行說明。A塔吸附
1、一次均壓B塔內的氣體通過氣動閥Q4快速進入A塔。2、A塔工作尾氣從氣動閥Ql進入A塔，A塔在工作壓力下處於吸附狀態，尾氣中的N2被吸附， 吸附過程直至輸出產品雜質濃度接近規定值時結束，符合規定的氫氮混合氣送至儲氣罐備用。3、二次均壓A塔內的混合氣通過氣動閥Q4快速進入B塔4、A塔再生A塔完成二次均壓步驟後，尚殘留在塔內的雜質，低壓下吸附量減少，塔內雜質被脫附，通過氣動閥Q3排出塔外放空。B塔吸附。5、B塔工作尾氣從Q5中流入B塔，在工作壓力下處於吸附狀態，尾氣中的N2等雜質組份被吸附，吸附過程直至輸出產品雜質濃度接近規定值時結束，符合規定的氫氮混合氣送至儲氣罐備用。6、二次均壓B塔內的氣通過氣動閥Q4快速進入A塔7、B塔再生B塔完成一次均壓步驟後，尚殘留在塔內的雜質，低壓下吸附量減少，塔內雜質被脫附，通過氣動閥Q7排出塔外放空。A塔，B塔輪流的連續工作。尾氣經閥門F3，流量計計量進入氫氮混合氣補充裝置5，智能控制器把實際數值與設定值相比較計算，計算結果驅調節閥閥芯的行程，控制加入的尾氣流量，氫氮混合氣補充裝置5和變壓吸附脫氮裝置4共同控制系統內氫氮混合氣的比例和壓力。達到生產工藝要求的氫氮混合氣，經閥門F3。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.氫氮混合氣循環利用裝置，其特徵在於，包括氫氮混合尾氣裝置、變壓吸附脫氮裝置；氫氮混合尾氣裝置通過閥門連接變壓吸附脫氮裝置；變壓吸附脫氮裝置內設吸附劑， 變壓吸附脫氮裝置連接有增加裝置和減壓裝置。
2.根據權利要求1所述的氫氮混合氣循環利用裝置，其特徵在於，還包括氫氮混合氣補充裝置，氫氮混合氣補充裝置出氣口連接到氫氮混合尾氣裝置的進氣口或連接到變壓吸附脫氮裝置的進氣口。
3.根據權利要求1所述的氫氮混合氣循環利用裝置，其特徵在於，所述的變壓吸附脫氮裝置包括偶數個吸附塔，兩兩組合成一吸附單元，各吸附單元串聯或並聯設置；每個吸附單元中兩個吸附塔之間設閥門。
4.根據權利要求1所述的氫氮混合氣循環利用裝置，其特徵在於，氫氮混合尾氣裝置和變壓吸附脫氮裝置之間設過濾器。
5.根據權利要求1所述的氫氮混合氣循環利用裝置，其特徵在於，變壓吸附脫氮裝置上設有壓力表。
6.一種氫氮混合氣循環利用方法，其特徵在於，按以下方式進行1)氫氮混合尾氣裝置中的尾氣經過濾器過濾雜質後進入變壓吸附脫氮裝置；2)變壓吸附脫氮裝置中的一個吸附單元中的吸附塔A的氣體經閥門進入吸附塔B，吸附塔B增壓，尾氣通過閥門進入吸附塔B進行吸附，吸附過程至氫氮濃度達到比例時結束， 符合規定的氫氮氣體送至儲氣罐備用；3)B塔吸附完畢後，B塔內的氣體經閥門進入吸附塔A，吸附塔A增壓，尾氣通過閥門進入吸附塔A進行吸附，吸附過程至氫氮濃度比例時結束，符合規定的氫氮氣體送至儲氣罐備用，吸附塔B減壓脫附的氣體送至氫氮混合氣尾氣裝置，吸附塔的吸附劑再生；4)重複2)-3)步驟至結束。
7.根據權利要求6所述的氫氮混合氣循環利用方法，其特徵在於，吸附塔A、B中的氣體由氫氮混合氣補充裝置補充。
全文摘要
本發明涉及一種氫氮混合氣循環利用裝置及其利用方法。氫氮混合尾氣經過濾器過濾掉氫氮混合尾氣中的油霧，粉塵，水份等雜質，循環風機增壓，送到變壓吸附脫氮裝置進行脫氮處理。變壓吸附技術是以特定的吸附劑在相同壓力下易吸附氮氣，不易吸附氫氣，高壓下氮氣吸附量增加，減壓下氮氣吸附量減少的特性，吸附一部分氮氣，然後在減壓下解吸被吸附的氮氣組分，使吸附劑獲得再生，再次進行吸附分離雜質。利用本發明得到的氫氮混合氣能再次被廣泛應用在光亮退火、粉末冶金、電加熱元件生產、拉絲、熱處理、電子生產、玻璃、釺焊、陶瓷，稀土、化工、等領域。如果能大力推廣，可以節約大量能源，減少汙染。
文檔編號B01D53/053GK102463020SQ20101054084
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者張小強 申請人:揚州中電制氫設備有限公司