专利名称：氢氮混合气循环利用装置及其利用方法
技术领域：
本发明涉及一种氢氮混合气循环利用装置及其利用方法，属于尾气利用领域。
背景技术：
氢氮混合气在工业中以氨分解氢氮混合气为主介绍，但不仅仅限于氨分解氢氮混合气，可以使用在任何比例的氢氮混合气循环利用中。液氨在800-850度高温下催化分解，可以得到含75% H2,25% N2的氢氮混合气体。 用此法制得的气体是一种良好的保护气体。因氨分解制氢设备投资少，操作简单，维修方便，在工业生产中广泛使用。其主要应用在光亮退火、粉末冶金、电加热元件生产、拉丝、热处理、电子、玻璃、 钎焊、陶瓷，稀土、化工等领域作为还原保护气体大量使用。在工业生产中，氢氮混合气做为还原保护保护气已经广泛使用，在现有的工业生产中，大量氢氮保护窑炉排出的氢氮混合尾气直接燃烧或排空了，浪费严重，又有安全隐
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发明内容
本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种将氢氮混合尾气装置中的尾气经过本发明的处理得到符合使用要求的氢氮混合气循环利用装置及其利用方法。本发明的技术方案是包括氢氮混合尾气装置、变压吸附脱氮装置；氢氮混合尾气装置通过阀门连接变压吸附脱氮装置；变压吸附脱氮装置内设吸附剂，变压吸附脱氮装置连接有增加装置和减压装置。还包括氢氮混合气补充装置，氢氮混合气补充装置出气口连接到氢氮混合尾气装置的进气口或连接到变压吸附脱氮装置的进气口。所述的变压吸附脱氮装置包括偶数个吸附塔，两两组合成一吸附单元，各吸附单元串联或并联设置；每个吸附单元中两个吸附塔之间设阀门。氢氮混合尾气装置和变压吸附脱氮装置之间设过滤器。变压吸附脱氮装置上设有压力表。一种氢氮混合气循环利用方法，按以下方式进行1)氢氮混合尾气装置中的尾气经过滤器过滤杂质后进入变压吸附脱氮装置；2)变压吸附脱氮装置中的一个吸附单元中的吸附塔A的气体经阀门进入吸附塔 B，吸附塔B增压，尾气通过阀门进入吸附塔B进行吸附，吸附过程至氢氮浓度达到比例时结束，符合规定的氢氮气体送至储气罐备用；3)B塔吸附完毕后，B塔内的气体经阀门进入吸附塔A，吸附塔A增压，尾气通过阀门进入吸附塔A进行吸附，吸附过程至氢氮浓度比例时结束，符合规定的氢氮气体送至储气罐备用，吸附塔B减压脱附的气体送至氢氮混合气尾气装置，吸附塔的吸附剂再生；4)重复2) -3)步骤至结束。
吸附塔A、B中的气体由氢氮混合气补充装置补充。氢氮混合尾气经过滤器过滤掉氢氮混合尾气中的油雾，粉尘，水份等杂质，循环风机增压，送到变压吸附脱氮装置进行脱氮处理。变压吸附技术是以特定的吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附氮气。 不易吸附氢气，高压下氮气吸附量增加，减压下氮气吸附量减少的特性，将尾气在压力下通过吸附床层，氮气相对高沸点杂质组分被选择性吸附，氢气不易吸附而通过吸附床层，成为产品气体，脱除氮气杂质组分，然后在减压下解吸被吸附的氮气组分，使吸附剂获得再生， 再次进行吸附分离杂质。尾气经氢氮混合气补充装置的调节阀控制加入到系统内，仪表控制尾气加入的流量。变压吸附脱氮装置和氢氮混合气补充装置共同控制系统内氢氮混合气的比例和压力， 达到生产工艺要求的氢氮混合气。依上述说明，利用本发明得到的氢氮混合气能再次被广泛应用在光亮退火、粉末冶金、电加热元件生产、拉丝、热处理、电子生产、玻璃、钎焊、陶瓷，稀土、化工、等领域。如果能大力推广，可以节约大量能源，减少污染。
图1、图2为本发明各装置的连接结构示意中1为氢氮混合尾气装置、2为过滤器、3为循环风机、4为变压吸附脱氮装置、5 为氢氮混合气补充装置。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围，凡有变压吸附部分和氢氮混合气补充部分，多种方式的串联或并联在系统中，以此为原理达到氢氮混合气循环利用的设备或系统，皆应落在本专利保护范围之内。以下以两种两塔基本流程，实施实例对本发明氢氮混合气循环利用装置进行详细描述注开车时，所有的截止阀(F)为打开状态，所有的气动阀(Q)为关闭状态实施例一请参阅图1，本发明包括氢氮混合尾气装置1、过滤器2、循环风机3、变压吸附脱氮装置4、氢氮混合气补充装置5组成，分别串联在回收系统中。氢氮混合尾气装置1的氢氮混合尾气，经阀门F2，过滤器2过滤除掉氢氮混合尾气中的油雾，粉尘，水份等杂质，循环风机3增压，送到变压吸附脱氮装置4进行脱氮处理。设备中的变压吸附部分，根据工艺需要进行部分脱氮或全部脱氮。工业中所使用的变压吸附脱氮装置4，吸附塔的基本工艺是一次均压，工作，二次均压、再生等，工业使用中。一个吸附塔工作，另一个吸附塔再生，能轮流的连续工作。各个塔的工作程序由工艺控制器控制，变压吸附设备能连续的工作。现对变压吸附脱氮装置4工作过程进行说明。A塔吸附
1、一次均压B塔内的气体通过气动阀Q4快速进入A塔。2、A塔工作尾气从气动阀Ql进入A塔，A塔在工作压力下处于吸附状态，尾气中的N2被吸附， 吸附过程直至输出产品杂质浓度接近规定值时结束，符合规定的氢氮混合气送至储气罐备用。3、二次均压A塔内的气体通过气动阀Q4快速进入B塔；4、A塔再生A塔完成二次均压步骤后，尚残留在塔内的杂质，低压下吸附量减少，塔内杂质被脱附，通过气动阀Q3排出塔外放空。B塔吸附5、B塔工作尾气从Q5中流入B塔，在工作压力下处于吸附状态，尾气中的N2等杂质组份被吸附，吸附过程直至输出产品杂质浓度接近规定值时结束，符合规定的氢氮混合气送至储气罐备用。6、二次均压B塔内的气体通过气动阀Q4快速进入A塔。7、B塔再生B塔完成一次均压步骤后，尚残留在塔内的杂质，低压下吸附量减少，塔内杂质被脱附，通过气动阀Q7排出塔外放空。A塔，B塔轮流的连续工作。氢氮混合气的比例和压力控制说明。尾气经阀门F3，流量计计量进入氢氮混合气补充装置5，智能控制器把实际数值与设定值相比较计算，计算结果驱动调节阀阀芯的行程，控制加入的尾气流量，变压吸附脱氮装置4和氢氮混合气补充装置5共同控制系统内氢氮混合气的比例和压力。达到生产工艺要求的氢氮混合气。实施例二 氢氮混合尾气经阀门F2，过滤器2过滤除掉氢氮混合尾气中的油雾，粉尘，水份等杂质，尾气经阀门F3，流量计计量进入尾气补充部分(3)，智能控制器把实际数值与设定值相比较计算，计算结果驱调节阀阀芯的行程，控制加入的尾气流量。经循环风机增压4，氢氮混合尾气送到变压吸附脱氮装置5进行脱氮处理。设备中的变压吸附部分在本工艺中主要是根据工艺需要进行部分脱氮或全部脱氮后。工业中所使用的变压吸附设备，吸附塔的基本工艺是一次均压，工作，二次均压、 再生等，工业使用中，一般是由两个以上的吸附塔组成变压吸附设备。一个吸附塔工作，另一个吸附塔再生，能轮流的连续工作。各个塔的工作程序由工艺控制器控制，保证变压吸附装置能连续的工作。现对变压吸附脱氮装置5工作过程进行说明。A塔吸附
1、一次均压B塔内的气体通过气动阀Q4快速进入A塔。2、A塔工作尾气从气动阀Ql进入A塔，A塔在工作压力下处于吸附状态，尾气中的N2被吸附， 吸附过程直至输出产品杂质浓度接近规定值时结束，符合规定的氢氮混合气送至储气罐备用。3、二次均压A塔内的混合气通过气动阀Q4快速进入B塔4、A塔再生A塔完成二次均压步骤后，尚残留在塔内的杂质，低压下吸附量减少，塔内杂质被脱附，通过气动阀Q3排出塔外放空。B塔吸附。5、B塔工作尾气从Q5中流入B塔，在工作压力下处于吸附状态，尾气中的N2等杂质组份被吸附，吸附过程直至输出产品杂质浓度接近规定值时结束，符合规定的氢氮混合气送至储气罐备用。6、二次均压B塔内的气通过气动阀Q4快速进入A塔7、B塔再生B塔完成一次均压步骤后，尚残留在塔内的杂质，低压下吸附量减少，塔内杂质被脱附，通过气动阀Q7排出塔外放空。A塔，B塔轮流的连续工作。尾气经阀门F3，流量计计量进入氢氮混合气补充装置5，智能控制器把实际数值与设定值相比较计算，计算结果驱调节阀阀芯的行程，控制加入的尾气流量，氢氮混合气补充装置5和变压吸附脱氮装置4共同控制系统内氢氮混合气的比例和压力。达到生产工艺要求的氢氮混合气，经阀门F3。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.氢氮混合气循环利用装置，其特征在于，包括氢氮混合尾气装置、变压吸附脱氮装置；氢氮混合尾气装置通过阀门连接变压吸附脱氮装置；变压吸附脱氮装置内设吸附剂， 变压吸附脱氮装置连接有增加装置和减压装置。
2.根据权利要求1所述的氢氮混合气循环利用装置，其特征在于，还包括氢氮混合气补充装置，氢氮混合气补充装置出气口连接到氢氮混合尾气装置的进气口或连接到变压吸附脱氮装置的进气口。
3.根据权利要求1所述的氢氮混合气循环利用装置，其特征在于，所述的变压吸附脱氮装置包括偶数个吸附塔，两两组合成一吸附单元，各吸附单元串联或并联设置；每个吸附单元中两个吸附塔之间设阀门。
4.根据权利要求1所述的氢氮混合气循环利用装置，其特征在于，氢氮混合尾气装置和变压吸附脱氮装置之间设过滤器。
5.根据权利要求1所述的氢氮混合气循环利用装置，其特征在于，变压吸附脱氮装置上设有压力表。
6.一种氢氮混合气循环利用方法，其特征在于，按以下方式进行1)氢氮混合尾气装置中的尾气经过滤器过滤杂质后进入变压吸附脱氮装置；2)变压吸附脱氮装置中的一个吸附单元中的吸附塔A的气体经阀门进入吸附塔B，吸附塔B增压，尾气通过阀门进入吸附塔B进行吸附，吸附过程至氢氮浓度达到比例时结束， 符合规定的氢氮气体送至储气罐备用；3)B塔吸附完毕后，B塔内的气体经阀门进入吸附塔A，吸附塔A增压，尾气通过阀门进入吸附塔A进行吸附，吸附过程至氢氮浓度比例时结束，符合规定的氢氮气体送至储气罐备用，吸附塔B减压脱附的气体送至氢氮混合气尾气装置，吸附塔的吸附剂再生；4)重复2)-3)步骤至结束。
7.根据权利要求6所述的氢氮混合气循环利用方法，其特征在于，吸附塔A、B中的气体由氢氮混合气补充装置补充。
全文摘要
本发明涉及一种氢氮混合气循环利用装置及其利用方法。氢氮混合尾气经过滤器过滤掉氢氮混合尾气中的油雾，粉尘，水份等杂质，循环风机增压，送到变压吸附脱氮装置进行脱氮处理。变压吸附技术是以特定的吸附剂在相同压力下易吸附氮气，不易吸附氢气，高压下氮气吸附量增加，减压下氮气吸附量减少的特性，吸附一部分氮气，然后在减压下解吸被吸附的氮气组分，使吸附剂获得再生，再次进行吸附分离杂质。利用本发明得到的氢氮混合气能再次被广泛应用在光亮退火、粉末冶金、电加热元件生产、拉丝、热处理、电子生产、玻璃、钎焊、陶瓷，稀土、化工、等领域。如果能大力推广，可以节约大量能源，减少污染。
文档编号B01D53/053GK102463020SQ20101054084
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者张小强 申请人:扬州中电制氢设备有限公司