专利名称：氨分解制高纯氢氮气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种用氨分解制备高纯氢氮混合气装置。
在已有技术中，浮法玻璃工业生产中钖槽的保护气是用水电解制氢和空气的氮相混合，再经过净化。虽然能满足浮法玻璃生产的需要。但水电解能耗高，每Nm3氢实耗电为6度左右。水电解装置还存在占地大、投资高、装置启动慢、操作人员多、维修麻烦、易产生故障等不足，使连续供氢不易保证，因而影响浮法玻璃的连续生产。水电解制氢还要配备庞大的气柜和加压设备，造成了不安全的因素。
氨分解制氢氮混合气早已用在冶金工业，但是高温换热器的温度补偿问题始终存在不足，不是结构复杂就是设备庞大。净化器出口的产品气的纯度和装置的可靠性不能满足浮法玻璃工业生产中钖槽的保护气的要求。
本发明的目的是用氨分解制氢氮混合气代替水电解制氢加空分的氮，为了降低制氢能耗、降低制氢站的投资、降低运转费用、提高浮法玻璃工业钖槽用保护气的可靠性，使其能既经济又连续合格的生产浮法玻璃。
本发明是利用工业液氨为原料，经济氨蒸发、热交换、氨催化分解、吸附净化等步骤，可连续制得高纯氢氮混合气，而浮法玻璃工业钖槽的保护气就是需要高纯氢氮混合气，以防止钖槽中熔融的钖被氧化，提高浮法平板玻璃的质量。
氨分解所用的催化剂有二类，一类为铁基催化剂，工作温度较低不超过600℃，氨的分解率不高，催化剂的活性差，容易失效，另一类为镍基催化剂，工作温度可达950℃左右，因此氨的分解率有了提高，本发明所用的催化剂是高温型镍基催化剂，反应温度是700～900℃，反应温度对残氨量的影响较大，氢中残氨在高温下对钖槽材料是否腐蚀，是氨分解制氢能否用于浮法玻璃的关键。
氨分解气中除了残氨外，主要杂质是水分，这是由原料液氨中带入的，不同的液氨其含水量很大，因而分解后的混合气露点也有很大差别，有时还会有微量的氧气，这是由液氨中溶解的氧所致，当设备或管道有轻微渗漏时，也会因空气渗入而带进氧气。
对于浮法玻璃生产来说，上述的杂质是必须加以清除的，尤其是氨、水分和氧，浮法玻璃生产线对杂质有极严格限制，本发明是通过吸附净化来满足浮法玻璃生产线所用保护气的要求。
液氨经过本发明装置所得的高纯氢氮混合气，其中杂质含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露点≤－50℃，用此来代替水电解的氢再和空分的氮混合，最后送入浮法玻璃生产中的钖槽作保护气用能使系统稳定运行。
本发明用液氨分解制高纯氢氮混合气装置，由氨分解炉、列管式高温换热器、净化器三部件组成，三部件由管道连接，列管式高温换热器的外壳采用具有温度补偿的波纹管，解决了一般用浮头式或Ω列管补偿式结构复杂、设备庞大、换热效果差的问题，在净化器中，本发明所用的吸附剂是由分子筛和硅胶双层吸附所组成，再生气用空分的氮逆向通过吸附层，净化器内加热元件的加热方式是采用对流予热及直接热传导和辐射相结合，这样可以避免分子筛因过热而损坏、温度不均匀、再生气消耗大、再生不易的缺点。
使用本发明装置，可以使装置在再生气耗少、电耗小的情况下，确保吸附性能，确保氢氮混合气中的杂质含量能满足浮法玻璃生产的需要。
下面将结合对实施本实用新型的一实施例的描述及其附图的说明。
图1是氨分解制高纯氢氮混合气装置的剖面示意图。
图2是列管式高温换热器部件的剖面示意图。
图3是氨分解剖面示意图。
图4是净化器部件的剖面示意图。
如
图1所示，本实施例所示的氨从氨进口管(1)进入本装置，高纯氢氮混合气从产品管(13)离开本装置。
如图2、图3所示，本实施例所示的氨分解炉和列管式高温换热器部件的组成和结构如下。
氨进口管1，氢氮混合气出口管2，高温换热器外壳3，列管4，封头5，氨出口管6，氢氮混合气进口管7，氨分解炉14，列管式高温换热器外保温15，氨分解炉外保温16。
从液氨蒸发系统来的氨，经过氨进口管1进入列管式高温换热器的列管4，经过予热从氨出口管6离开高温换热器，经过予热的氨进入氨分解炉14，液氨在700～900℃催化分解后，生成的氢氮混合气回到列管式高温换热器的氢氮混合气进口管7，从管间通过高温换热器，这样和管内的氨进行热交换，之后氢氮混合气从出口管2离开高温换热器，然后进入吸附净化器。
如图4所示，经过热交换的氢氮混合气，由吸附净化器入口8进入净化器，经过吸附剂10的吸附，成为合格的产品气，从产品气出口管13离开净化器，得到的氢氮混合气，其中杂质含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露点≤－50℃，用此来代替水电解的氢，再和空分的氮混合后，进入浮法玻璃工业生产线的钖槽作保护气用。
净化器中有一块花板11将净化器分成两部分，在其上部放吸附剂10，所述的加热元件9由净化器顶部经吸附层一直延伸至花板11下的予热室12。
再生时，再生气用空分的氮气，从产品气出口管13进入净化器，经过予热室12，由加热元件9靠对流予热，通过花板11随后逆向经过吸附剂10使其解吸，再生气从吸附净化器入口8处离开净化器，这样不会因再生时伐门泄漏及切换而污染产品气。
本发明是降低了制氢的能耗，液氨制氢能耗仅为水电解制氢的60％，节能40％，如以电量相比，水电解制氢每Nm3氢耗电6·35度，氨分解制氢每Nm3耗电3·61度，对每小时需要90Nm3氢的浮法玻璃厂来说，全年可节电2×106度。
本发明降低了制氢站的投资，对每小时需要90Nm3氢的浮法玻璃厂来说，水电解制氢站设备总投资为209万，改为氨分解制氢仅需82万元，节支127万元。
本发明的操作维修人员减少，氨分解制氢的操作人员只有水电解制氢的一半。
本发明装置，产品气纯度不变，再生气能耗小，再生气少，吸附剂加热元件的使用寿命长。
本发明装置工艺简单，操作方便，设备可靠启动快，因此可以保证在一个冷修期(3～4年内)长期稳定供氢。通过本发明装置所产生的氢氮混合气，气体纯度高，其中杂质含量氨是0·1～20PPm、氧是0·1～20PPm、水的露点≤－50℃，提高了浮法玻璃工业钖槽用保护气的可靠性，使其能既经济又连续合格的生产浮法玻璃。
权利要求1.一种氨分解制高纯氢氮混合气装置，由氨分解炉、列管式高温换热器、净化器三部件组成，其特征在于所述的列管式高温换热器外壳(3)采用具有温度补偿的波纹管，净化器中的吸附剂(10)是由分子筛和硅胶双层吸附所组成，吸附气和再生气可逆向通过吸附层的净化器内有加热元件(9)，氨分解炉、列管式高温换热器、净化器三部件由管道连接。
2.据权利要求1所述的氨分解制高纯氢氮混合气装置，其特征在于净化器中有一块花板(11)将净化器分成两部分，在其上部放吸附剂(10)，所述的加热元件(9)由净化器顶部经吸附层一直延伸至花板(11)下的予热室(12)。
专利摘要本实用新型是用液氨分解制备高纯氢氮混合气装置，液氨经过氨分解炉、高温换热器、吸附净化三部件后，生成的氢氮混合气中，其杂质含量氨是0.1～20PPm、氧是0.1～20PPm、水的露点≤-50℃。能用作浮法玻璃生产线中锡槽的保护气，能既经济又连续合格的生产浮法玻璃。本实用新型具有能耗低、投资省、占地少、运转费用下降、装置可靠性提高的优点。对每小时需90Nm
文档编号C01B3/00GK2128630SQ9221550
公开日1993年3月24日 申请日期1992年5月4日 优先权日1992年5月4日
发明者奚永龙 申请人:化学工业部上海化工研究院