碳分子篩變壓吸附氨解氣制氫的方法及裝置的製作方法

2023-07-14 21:38:46 1

專利名稱：碳分子篩變壓吸附氨解氣制氫的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於氫氣的的製備方法，特別涉及一種從氨解氣制氫的方法。
以液氨為原料制氫是將液氨在催化劑作用下加熱分解得到氫氣與氮氣的混合氣體，該氣體中還含有少量的氨及水。一般的方法是將上述分解氣經除水除氨後再通入裝填有沸石分子篩的變壓吸附塔，其吸附劑在加壓下吸收N2，同時產出H2，減壓時抽空解吸N2，同時使吸附劑再生，這種周期性的變壓吸附以達到分離回收制氫的目的。在上述方法中，由於吸附劑沸石分子篩對分解氣的要求苛刻，在變壓吸附前需進行除水、除氨，故設備投資較大，且氫的回收率也較低。
本發明的目的在於提供一種不需對分解氣進行處理且具有高氫回收率的氨解氣制氫方法及其裝置。
本發明碳分子篩變壓吸附氨解氣制氫方法，是將液氨高溫分解後得到的分解氣直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。
所述的碳分子篩是制氫碳分子篩。
本方法中所述的液氨高溫分解及變壓吸附均可採用公知技術實現，制氫碳分子篩可從市場上買到。
為本發明的方法所設計的變壓吸附裝置包括2-4個吸附塔及其相應的連通管路和通斷閥門，其特徵是每個吸附塔的上部產氣管與另一吸附塔的下部進氣管連通以進行變壓吸附過程中氣體的均壓。
本發明採用碳分子篩作吸附劑，由於碳分子篩具有疏水性，對微量氨有加壓吸附減壓脫附的功效，因此液氨熱分解後的混合氣體不必再經過淨化處理而直接輸入吸附塔進行變壓吸附制氫，簡化了工藝過程，使投資減少，同時也降低了能耗。本發明的變壓吸附裝置採用吸附塔獨特的連接均壓，使產品的純度提高且收率增加。本方法的氫氣回收率＞80％，設備性能穩定可靠。特別對於精細化工加氫產品、電子工業、科研、氣象以及其它需要氫的行業和部門都是很好的氫源選擇。
實施例工藝過程及裝置如附圖
，圖中A、B為填裝有碳分子篩可切換使用的吸附塔，1-10為電磁閥。液氨氣化並在高溫催化分解得到的分解混合氣經閥1進入A吸附塔充壓至吸附壓力，打開閥7產氣，同時B吸附塔的閥4打開放空至常壓後打開閥門6進行抽空，使B塔內吸附劑再生完全，關閉閥門6及1和7，打開閥門9使A塔與B塔氣體均壓，之後開閥2使原料氣進入B塔至吸附壓力打開閥8產氣，同時吸附塔A放空，抽真空使吸附劑再生，後打開閥門10使B與A塔均壓再打開閥門1使A塔充壓產氣，這樣周而復始周期性變化以達到連續產出氫的目的。整個變壓吸附過程由程序控制器自動控制閥門的開合，工作壓力0.6MPa，室溫，分解氣進氣量16.20L/min，產品氣量10.0L/min，放空及抽空氣量6.2L/min。
下表為原料氣及產品氣組成組分氣體 H2％N2％NH3％ 水分解氣75.6724.230.10 ＜-10℃產品氣99.890.11 ＜2PPm ＜-10℃氫氣回收率為81.42％。
本發明表中所列氣體組成之數據均採用體積百分數，由氣相色譜GC-7AG分析得到。計量所用儀器為溼式氣體流量計。
權利要求
1.一種碳分子篩變壓吸附氨解氣制氫方法，其特徵是將液氨氣化並在高溫催化分解後得到的分解氣直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。
2.如權利要求1所述的制氫方法，其特徵是所述的碳分子篩是制氫碳分子篩。
3.一種根據權利要求1所述方法設計的變壓吸附裝置，包括2-4個吸附塔及其相應的連通管路及通斷閥門，其特徵是每個吸附塔的上部產氣管與另一吸附塔下部進氣管連通以進行變壓吸附過程中氣體的均壓。
全文摘要
本發明提供一種碳分子篩變壓吸附氨解氣制氫方法及裝置，是將液氨氣化並在高溫催化分解後得到的分解氣直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。本發明採用碳分子篩作吸附劑，液氨熱分解後的混合氣體不必再經過淨化處理，而直接輸入吸附塔進行變壓吸附制氫，簡化了工藝過程，使投資減少，同時也降低了能耗。本方法的氫氣回收率＞80％，設備性能穩定可靠。氫氣成本低於水電解制氫，因此，這是一種較好的氫源選擇。
文檔編號C01B3/04GK1153135SQ9512180
公開日1997年7月2日 申請日期1995年12月28日 優先權日1995年12月28日
發明者任勇謙, 徐愛榮, 楊中亮, 李晉營 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所