專利名稱：氨分解制高純氫氮用于浮法玻璃工業(yè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及用氨分解制備的高純氫氮混合氣，用于浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中钖槽的保護(hù)氣領(lǐng)域。
在已有技術(shù)中，浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中钖槽的保護(hù)氣是用水電解制氫和空分的氮相混合，再經(jīng)過(guò)凈化。雖然能滿足浮法玻璃生產(chǎn)的需要，但水電解制氫能耗高，每Nm3氫實(shí)耗電為6度左右。水電解制氫裝置還存在占地大、投資高、裝置啟動(dòng)慢、操作人員多、維修麻煩、易產(chǎn)生故障等不足，使連續(xù)供氫不易保證，因而影響浮法玻璃的連續(xù)生產(chǎn)。水電解制氫還要配備龐大的氣柜和加壓設(shè)備，造成了不安全的因素。
本發(fā)明的目的是用氨分解制氫代替水電解制氫，為了降低制氫能耗、降低制氫站的投資、降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、提高浮法玻璃工業(yè)钖槽用保護(hù)氣的可靠性，使其能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。
本發(fā)明是利用工業(yè)液氨為原料，經(jīng)貯存、液氨蒸發(fā)、熱交換、氨催化分解、吸附凈化等步驟，可連續(xù)制得高純氫氮混合氣，而浮法玻璃工業(yè)钖槽的保護(hù)氣，就是需要高純氫氮混合氣，以防止钖槽中熔融的钖被氧化，提高浮法平板玻璃的質(zhì)量。
氨分解所用的催化劑有二類，一類是鐵基催化劑，工作溫度較低，不超過(guò)600℃，氨的分解率不高，催化劑的活性差，容易失效。另一類為鎳基催化劑，工作溫度可達(dá)950℃左右，因此氨的分解有了提高。本發(fā)明所用的催化劑是高溫型鎳基催化劑，反應(yīng)溫度是700～900℃，反應(yīng)溫度對(duì)殘氨量的影響較大，氫中殘氨在高溫下槽材料是否腐蝕，是氨制氫能否用于浮法玻璃的關(guān)鍵。
氨分解氣中除了殘氨外，主要雜質(zhì)為水份，這是由原料液氨中帶入的，不同的液氨，其含水量相差很大，因而分解后的混合氣露點(diǎn)也有很大差別。有時(shí)還會(huì)有微量的氧氣，這是由液氨中溶解的氧所致，當(dāng)設(shè)備或管道有輕微滲漏時(shí)，也會(huì)因空氣滲入而帶進(jìn)氧氣。
對(duì)于浮法玻璃生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，上述的雜質(zhì)是必須加以清除的，尤其是水份和氧，浮法玻璃生產(chǎn)線對(duì)此二雜質(zhì)有極嚴(yán)格限制。本發(fā)明是通過(guò)吸附凈化來(lái)滿足浮法玻璃生產(chǎn)線所用保護(hù)氣的要求。
液氨經(jīng)過(guò)分解、凈化，所得的高純氫氮混合氣，其中雜質(zhì)含量氨是0.1～20PPm、氧是0.1～20PPm、水是0.1～20PPm(水的露點(diǎn)≤-50℃)，用此來(lái)代替水電解制氫，再和空氣的氮混合，最后送入浮法玻璃生產(chǎn)中的钖槽作保護(hù)氣用，能使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明用液氨分解、凈化制高純氫氮混合氣，包括液氨蒸發(fā)系統(tǒng)、熱交換、氨分解系統(tǒng)和凈化器，在氨分解系統(tǒng)中高溫?zé)峤粨Q器的溫度補(bǔ)償采用波紋管外殼。解決了一般用浮頭式或Ω列管補(bǔ)償式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備龐大、換熱效果差的問(wèn)題。在凈化器中，本發(fā)明所用的吸附劑采用的是吸附容量高的分子篩和硅膠雙層組合吸附，再生氣用空分的氮逆向通過(guò)吸附層。吸附器內(nèi)加熱元件的加熱方式是采用對(duì)流予熱及直接熱傳導(dǎo)和輻射相結(jié)合，這樣可以避免分子篩過(guò)熱溫度不均勻，再生氣消耗大、再生不易的缺點(diǎn)。
使用本發(fā)明，可以使凈化器在再生氣耗少、電耗小的情況下，確保吸附性能、確保氫氮混合氣中的雜質(zhì)含量能滿足浮法玻璃生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的效果，是降低了制氫的能耗，液氨制氫能耗僅為水電解制氫的60%，節(jié)能40%。如以電量相比，水電解制氫，每Nm3氫耗電6.35度。氨分解制氫，每Nm3氫耗電3.61度。對(duì)每小時(shí)需要90Nm3氫的浮法玻璃廠來(lái)說(shuō)，全年可節(jié)電2×106度。
本發(fā)明降低了制氫站的投資，對(duì)每小時(shí)需要90Nm3氫的浮法玻璃廠來(lái)說(shuō)，水電解制氫站設(shè)備總數(shù)投資為209萬(wàn)，改為氨分解制氫僅需82萬(wàn)元，節(jié)支127萬(wàn)元。
本發(fā)明的操作維修人員減少，氨分解制氫的操作人員只有水電解制氫的一半。
本發(fā)明出凈化器的產(chǎn)品氣純度不變，不會(huì)因再生時(shí)閥門泄漏及切換而污染產(chǎn)品氣，再生氣能耗小，再生氣耗少，吸附劑加熱元件的使用壽命長(zhǎng)。
本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備可靠啟動(dòng)快，因此可以保證在一個(gè)冷修期(3～4年內(nèi))長(zhǎng)期穩(wěn)定供氫。通過(guò)本發(fā)明所產(chǎn)生的氫氮混合氣，氣體純度高，其中雜質(zhì)含量氨0.1～20PPm、氧0.1～20PPm、水的露點(diǎn)≤-50℃。提高了浮法玻璃工業(yè)钖槽用保護(hù)氣的可靠性。使其能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。
實(shí)施例1氨分解系統(tǒng)中放置高溫型鎳基催化劑，反應(yīng)溫度800℃，分解后氫氮混合氣中殘氨800PPm，氧3PPm，水200PPm?；旌蠚饨?jīng)過(guò)凈化器，凈化器中吸附劑是分子篩和硅膠。產(chǎn)品氫氮混合器中氧＜3PPm，水的露點(diǎn)≤-60℃，氨≤2PPm。電耗每Nm3氫為3.61度，比水電解制氫每Nm3節(jié)省2.74度電。此高純氫氮混合氣送入浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中的钖槽作保氣用，能生產(chǎn)合格的浮法玻璃。
權(quán)利要求
1.一種由液氨分解制備的氫氮混合氣，用作浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中钖槽的保護(hù)氣，其特征在于液氨先蒸發(fā)，經(jīng)熱交換后，進(jìn)入分解系統(tǒng)，生成的氫氮混合氣通過(guò)凈化器，得到高純氫氮混合氣，其中的雜質(zhì)含量氨是0.1～20PPm、氧是0.1～20PPm、水是0.1～20PPm，用此來(lái)代替水電解的氫，再和空分的氮混合，最后送入浮法玻璃工業(yè)生產(chǎn)中的钖槽作保護(hù)氣用。
全文摘要
本發(fā)明是用液氨分解代替水電解制得的高純氫氮混合氣，經(jīng)過(guò)吸附凈化后，氫氮混合氣中氨是0.1～20ppm、氧是0.1～20ppm、水的露點(diǎn)≤-50℃，能用作浮法玻璃生產(chǎn)線中錫槽的保護(hù)氣，使其能既經(jīng)濟(jì)又連續(xù)合格的生產(chǎn)浮法玻璃。液氨分解制高純氫氮混合氣具有能耗低、投資省、占地少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用下降、裝置可靠性提高的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)每小時(shí)需90Nm
文檔編號(hào)C03B18/20GK1078216SQ9210840
公開日1993年11月10日 申請(qǐng)日期1992年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月4日
發(fā)明者奚永龍 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部上?；ぱ芯吭?br>