专利名称：氨分解制高纯氢氮用于浮法玻璃工业的制作方法
技术领域：
本发明是涉及用氨分解制备的高纯氢氮混合气，用于浮法玻璃工业生产中钖槽的保护气领域。
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分的氮相混合，再经过净化。虽然能满足浮法玻璃生产的需要，但水电解制氢能耗高，每Nm3氢实耗电为6度左右。水电解制氢装置还存在占地大、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。
本发明的目的是用氨分解制氢代替水电解制氢，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，经贮存、液氨蒸发、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，一类是铁基催化剂，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，氢中残氨在高温下槽材料是否腐蚀，是氨制氢能否用于浮法玻璃的关键。
氨分解气中除了残氨外，主要杂质为水份，这是由原料液氨中带入的，不同的液氨，其含水量相差很大，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，尤其是水份和氧，浮法玻璃生产线对此二杂质有极严格限制。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。
液氨经过分解、净化，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、水是0.1～20PPm(水的露点≤-50℃)，用此来代替水电解制氢，再和空气的氮混合，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、净化制高纯氢氮混合气，包括液氨蒸发系统、热交换、氨分解系统和净化器，在氨分解系统中高温热交换器的温度补偿采用波纹管外壳。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采用的是吸附容量高的分子筛和硅胶双层组合吸附，再生气用空分的氮逆向通过吸附层。吸附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过热温度不均匀，再生气消耗大、再生不易的缺点。
使用本发明，可以使净化器在再生气耗少、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。
本发明的效果，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氢耗电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数投资为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。
本发明出净化器的产品气纯度不变，不会因再生时阀门泄漏及切换而污染产品气，再生气能耗小，再生气耗少，吸附剂加热元件的使用寿命长。
本发明的工艺简单，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。通过本发明所产生的氢氮混合气，气体纯度高，其中杂质含量氨0.1～20PPm、氧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。
实施例1氨分解系统中放置高温型镍基催化剂，反应温度800℃，分解后氢氮混合气中残氨800PPm，氧3PPm，水200PPm。混合气经过净化器，净化器中吸附剂是分子筛和硅胶。产品氢氮混合器中氧＜3PPm，水的露点≤-60℃，氨≤2PPm。电耗每Nm3氢为3.61度，比水电解制氢每Nm3节省2.74度电。此高纯氢氮混合气送入浮法玻璃工业生产中的钖槽作保气用，能生产合格的浮法玻璃。
权利要求
1.一种由液氨分解制备的氢氮混合气，用作浮法玻璃工业生产中钖槽的保护气，其特征在于液氨先蒸发，经热交换后，进入分解系统，生成的氢氮混合气通过净化器，得到高纯氢氮混合气，其中的杂质含量氨是0.1～20PPm、氧是0.1～20PPm、水是0.1～20PPm，用此来代替水电解的氢，再和空分的氮混合，最后送入浮法玻璃工业生产中的钖槽作保护气用。
全文摘要
本发明是用液氨分解代替水电解制得的高纯氢氮混合气，经过吸附净化后，氢氮混合气中氨是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，使其能既经济又连续合格的生产浮法玻璃。液氨分解制高纯氢氮混合气具有能耗低、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C03B18/20GK1078216SQ9210840
公开日1993年11月10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