一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，属于化工设备【技术领域】。它解决了现有技术制氢成本高等技术问题。本制氢系统包括氨蒸馏单元、列管式换热器、氨分解炉、氢气纯化器和储氢罐，氨蒸馏单元与列管式换热器相连接，列管式换热器与氨分解炉相连接，氨分解炉与氢气纯化器相连接，氢气纯化器与储氢罐相连接。本实用新型具有生产成本低等优点。
【专利说明】一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化工设备【技术领域】，涉及一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统。
【背景技术】
[0002]氢气是一种宝贵的资源，是很多制造企业中不可或缺的一种能源。现有技术中，制造氢气的方法通常很多，例如从甲醇中制取氢气，或者电解水制氢。
[0003]我国专利CN 102839382A公开了一种制氢装置，其包含:一泵、一加热组件、一电解器、至少一排热器及一转换单元。该加热组件具有至少一前加热器、一中间加热器及一太阳能加热器，该前加热器连接泵，该中间加热器设置于前加热器及太阳能加热器之间；该电解器连接该太阳能加热器；该至少一排热器连接该电解器与该至少一前加热器，且该电解器设置于该太阳能加热器及排热器之间；该转换单元连接该至少一排热器。该制氢装置将常温常压的液态水转换为高温高压的液态水所需耗费的能源，远小于将常温常压的气态氢转换为高温高压的气态氢所需耗费的能源。
[0004]但是，上述制氢装置的生产成本较高，限制了氢气的应用，制约了相应行业的发展。因此，如何降低制氢成本，是急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，本实用新型所要解决的技术问题是:降低制氢成本。
[0006]本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:
[0007]一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述制氢系统包括氨蒸馏单元、列管式换热器、氨分解炉、氢气纯化器和储氢罐，所述氨蒸馏单元与所述列管式换热器相连接，所述列管式换热器与所述氨分解炉相连接，所述氨分解炉与氢气纯化器相连接，所述氢气纯化器与所述储氢罐相连接。
[0008]其工作原理如下:本制氢系统在使用时，可将高纯氨制气工厂产生的废气通入氨蒸馏单元中，氨蒸馏单元具有精馏塔塔体、再沸器、冷凝器。物料通过气态形式进入精馏塔，通过冷凝和再沸器的作用，实现蒸馏，在塔顶去除轻组分，塔底去除重组分；氨分解炉具有加热炉体，炉腔内装填有催化剂，当氨气进入炉腔内时，温度达到800°C，氨分解成氮气和氢气。本申请改进之处在于，对于分解后的产物，由于高温不能直接进行提纯，因此采用套管式换热器对进入炉腔的低温氨气(30?40°C )和产物(800?820°C )进行换热，这样既有利于下一步提纯，也对即将进行分解的氨气进行了预热，这样降低了分解的能耗。最后，通过氢气纯化器纯化分解出来的氢气，并将其输送至储氢罐中储存。此外，本申请以高纯氨制气工厂产生的废气为原料来制取氢气，降低原料成本，且可减小高纯氨制气工厂所造成的污染。
[0009]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述氨分解炉包括炉体，所述炉体内开设有一炉腔，所述炉腔内固定有一炉胆，所述氨分解炉包括进气管和出气管，所述进气管穿过所述炉体的顶部并与所述炉胆相连通，所述出气管穿过所述炉体的底部并与所述炉胆相连通，所述炉胆的底部设置有导热板，所述导热板与所述炉腔的腔壁相互组合围成燃烧腔，所述氨分解炉还包括风机和冷煤气管，所述冷煤气管穿过所述炉体的底部延伸至所述燃烧腔中，所述风机固定于所述炉腔的顶部腔壁上，且所述风机的风向朝向所述导热板的中心。其工作原理如下:本氨分解炉在使用时，可通过冷煤气管向燃烧腔中输送冷煤气，并通过燃烧器点燃冷煤气，燃烧腔中的热量传导至导热板上，此时打开风机，风机的风向正好对准导热板的中心，则当风吹至导热板中心时，会使热量沿风向的两侧向上运动，从而形成热流的循环，将冷煤气燃烧所产生的热量均匀地输送至炉胆外侧壁上，此时再将液氨通过进气管输送入炉胆内，在炉胆内分解成氢气和氮气，再通过出气管流至氢气纯化器中。
[0010]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述导热板包括圆形板体，所述圆形板体的边缘固定于所述炉腔的腔壁上，所述圆形板体上开设有中心通孔，所述圆形板体的下板面固定有与所述中心通孔同轴且相连通的连接筒，所述连接筒的底部固定于所述炉腔的底部，所述出气管依次穿过所述连接筒和中心通孔进入所述炉胆内。
[0011]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述连接筒与所述出气管两者同轴且间隔设置，所述连接筒的内壁与所述出气管的外壁相互组合形成一个环形通孔，所述环形通孔的下端贯穿所述炉体的底部，所述连接筒的筒壁上开设有排气孔，所述排气孔的两端分别与所述燃烧腔和环形通孔相连通。设计有排气孔和环形通孔后，冷煤气燃烧产生的二氧化碳可依次通过排气孔和环形通孔排出，保证冷煤气可持续在燃烧腔中燃烧。
[0012]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述风机有两个且分别位于所述炉胆的两侧。
[0013]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述冷煤气管有两根且分别位于所述出气管的两侧。设计有两根冷煤气管，可进一步保证炉胆各部位的温度均匀性。
[0014]在上述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统中，所述炉体包括壳体和石棉层，所述石棉层固定于所述壳体的内壁上。设计有石棉层后，可保证炉体内的温度。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0016]1、本申请以高纯氨制气工厂产生的废气为原料来制取氢气，降低原料成本，且可减小高纯氨制气工厂所造成的污染；
[0017]2、冷煤气燃烧所产生的热量均匀地输送至炉胆外侧壁上，此时再将液氨通过进气管输送入炉胆内，在炉胆内分解成氢气和氮气，再通过出气管流至氢气纯化器中，提高分解效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实施例中本制氢系统的结构示意图。
[0019]图2是实施例中本氨分解炉的结构示意图。
[0020]图中，1、氨蒸馏单元；2、列管式换热器；3、氨分解炉；4、氢气纯化器；5、储氢罐；6、炉体；7、炉腔；8、炉胆；9、进气管；10、出气管；11、导热板；12、燃烧腔；13、风机；14、冷煤气管；15、圆形板体；16、连接筒；17、壳体；18、石棉层；19、排气孔；20、环形通孔。
【具体实施方式】
[0021]以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图1所示，本制氢系统包括氨蒸馏单元1、列管式换热器2、氨分解炉3、氢气纯化器4和储氢罐5，氨蒸馏单元1与列管式换热器2相连接，列管式换热器2与氨分解炉3相连接，氨分解炉3与氢气纯化器4相连接，氢气纯化器4与储氢罐5相连接。
[0022]如图2所示，本氨分解炉3包括炉体6，炉体6包括壳体17和石棉层18，石棉层18固定于壳体17的内壁上。炉体6内开设有一炉腔7，炉腔7内固定有一炉胆8，氨分解炉3包括进气管9和出气管10，进气管9穿过炉体6的顶部并与炉胆8相连通，出气管10穿过炉体6的底部并与炉胆8相连通，炉胆8的底部设置有导热板11，导热板11与炉腔7的腔壁相互组合围成燃烧腔12，氨分解炉3还包括风机13和冷煤气管14，冷煤气管14穿过炉体6的底部延伸至燃烧腔12中，风机13固定于炉腔7的顶部腔壁上，且风机13的风向朝向导热板11的中心。具体来讲，导热板11包括圆形板体15，圆形板体15的边缘固定于炉腔7的腔壁上，圆形板体15上开设有中心通孔，圆形板体15的下板面固定有与中心通孔同轴且相连通的连接筒16，连接筒16的底部固定于炉腔7的底部，出气管10依次穿过连接筒16和中心通孔进入炉胆8内。连接筒16与出气管10两者同轴且间隔设置，连接筒16的内壁与出气管10的外壁相互组合形成一个环形通孔20，环形通孔20的下端贯穿炉体6的底部，连接筒16的筒壁上开设有排气孔19，排气孔19的两端分别与燃烧腔12和环形通孔20相连通。风机13有两个且分别位于炉胆8的两侧。冷煤气管14有两根且分别位于出气管10的两侧。
[0023]本实用新型的工作原理如下:本制氢系统在使用时，可将高纯氨制气工厂产生的废气通入氨蒸馏单元中，氨蒸馏单元具有精馏塔塔体、再沸器、冷凝器。物料通过气态形式进入精馏塔，通过冷凝和再沸器的作用，实现蒸馏，在塔顶去除轻组分，塔底去除重组分；氨分解炉具有加热炉体，炉腔内装填有催化剂，当氨气进入炉腔内时，温度达到800°C，氨分解成氮气和氢气。本申请改进之处在于，对于分解后的产物，由于高温不能直接进行提纯，因此采用套管式换热器对进入炉腔的低温氨气(30?40°C )和产物(800?820°C )进行换热，这样既有利于下一步提纯，也对即将进行分解的氨气进行了预热，这样降低了分解的能耗。最后，通过氢气纯化器纯化分解出来的氢气，并将其输送至储氢罐中储存。
[0024]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统,其特征在于，所述制氢系统包括氨蒸馏单元(I)、列管式换热器(2)、氨分解炉(3)、氢气纯化器(4)和储氢罐(5)，所述氨蒸馏单元(I)与所述列管式换热器(2)相连接，所述列管式换热器(2)与所述氨分解炉(3)相连接，所述氨分解炉(3)与氢气纯化器(4)相连接，所述氢气纯化器(4)与所述储氢罐(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述氨分解炉(3)包括炉体(6)，所述炉体(6)内开设有一炉腔(7)，所述炉腔(7)内固定有一炉胆(8)，所述氨分解炉(3)包括进气管(9)和出气管(10)，所述进气管(9)穿过所述炉体(6)的顶部并与所述炉胆(8)相连通，所述出气管(10)穿过所述炉体(6)的底部并与所述炉胆⑶相连通，所述炉胆⑶的底部设置有导热板(11)，所述导热板(11)与所述炉腔(7)的腔壁相互组合围成燃烧腔(12)，所述氨分解炉(3)还包括风机(13)和冷煤气管(14)，所述冷煤气管(14)穿过所述炉体(6)的底部延伸至所述燃烧腔(12)中，所述风机(13)固定于所述炉腔(7)的顶部腔壁上，且所述风机(13)的风向朝向所述导热板(11)的中心。
3.根据权利要求2所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述导热板(11)包括圆形板体(15)，所述圆形板体(15)的边缘固定于所述炉腔(7)的腔壁上，所述圆形板体(15)上开设有中心通孔，所述圆形板体(15)的下板面固定有与所述中心通孔同轴且相连通的连接筒(16)，所述连接筒(16)的底部固定于所述炉腔(7)的底部，所述出气管(10)依次穿过所述连接筒(16)和中心通孔进入所述炉胆(8)内。
4.根据权利要求3所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述连接筒(16)与所述出气管(10)两者同轴且间隔设置，所述连接筒(16)的内壁与所述出气管(10)的外壁相互组合形成一个环形通孔(20)，所述环形通孔(20)的下端贯穿所述炉体(6)的底部，所述连接筒(16)的筒壁上开设有排气孔(19)，所述排气孔(19)的两端分别与所述燃烧腔(12)和环形通孔(20)相连通。
5.根据权利要求4所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述风机(13)有两个且分别位于所述炉胆(8)的两侧。
6.根据权利要求5所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述冷煤气管(14)有两根且分别位于所述出气管(10)的两侧。
7.根据权利要求6所述的一种以高纯氨制气工厂产生的废气为原料的制氢系统，其特征在于，所述炉体(6)包括壳体(17)和石棉层(18)，所述石棉层(18)固定于所述壳体(17)的内壁上。
【文档编号】C01B3/04GK204039054SQ201420508414
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】严巍, 丁高松 申请人:海宁市英德赛电子有限公司