專利名稱：用碳分子篩變壓吸附氨馳放氣制氫的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于氫氣的制備方法，特別涉及一種從氨廠馳放氣中回收氫的方法。
化肥廠氨馳放氣中含有大量的氫氣，將這部分含氫工業尾氣回收利用的技術路線大致有鈀膜擴散法、變壓吸附法、低溫分離法及中空纖維薄膜滲透法。鈀膜擴散法產品純度高，但價格昂貴且對雜質較敏感。低溫分離法和中空纖維薄膜滲透法主要用于回收中等濃度的氫氣，低溫法生產設備復雜，操作維護費用高，如生產高純度的氫氣還需另加吸附器。變壓吸附法是目前世界上應用最為廣泛的制氫方法之一，該法是將氨廠馳放氣經水洗后從塔頂部排出來作為原料氣，然后通過裝填有干燥劑的干燥塔脫水及進一步脫氨后，在常溫下利用各組分在加壓和減壓時吸附量的差值進行變壓吸附，實現多元混合氣體的一步分離。在這一過程中吸附劑的選用至關重要，目前較多采用的是硅膠、活性炭、沸石分子篩等吸附劑，以二種或三種復合床形式吸附。這些吸附劑對原料氣的要求比較苛刻，需要對原料氣進行嚴格的除水、除氨等，且氫的回收率也較低。
本發明的目的在于提供一種不需對原料氣進行嚴格處理且具有高氫回收率的氨馳放氣制氫方法及其裝置。
本發明碳分子篩變壓吸附氨馳放氣制氫方法，是將從水洗塔輸出的原料氣直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。
所述的碳分子篩是制氫碳分子篩。
本方法中所述的變壓吸附均可采用公知技術實現，制氫碳分子篩可從市場上買到。
為本發明的方法所設計的變壓吸附裝置包括2-4個吸附塔及其相應的連通管路和通斷閥門，其特征是每個吸附塔的上部產氣管與另一吸附塔的下部進氣管連通以進行變壓吸附過程中氣體的均壓。
本發明采用碳分子篩作吸附劑，由于碳分子篩具有疏水性，且對微量氨有加壓吸附減壓脫附的功效，因此對原料氣要求不高。原料氣中有5‰(體積百分數)的氨，仍可經過變壓吸附后使產品中的氨含量＜5PPm。由于對原料氣要求不高，因而可簡化工藝過程，將水洗塔頂部輸出的原料氣不經干燥而直接輸入吸附塔，使投資減少。本方法的氫氣回收率＞85％，設備性能穩定可靠，特別適于化肥廠氨馳放氣的回收利用。
實施例1工藝過程及裝置如附圖
所示，圖中A、B為填裝有碳分子篩可切換使用的吸附塔，1-10為電磁閥。水洗塔出來的原料氣經閥1進入A吸附塔充壓至吸附壓力，打開閥7產氣，同時B吸附塔的閥4打開放空至常壓后打開閥門6進行抽空，使B塔內吸附劑再生完全，關閉閥門6及1和7，打開閥門9使A塔與B塔氣體均壓，之后開閥2使原料氣進入B塔至吸附壓力打開閥8產氣，同時吸附塔A放空，抽真空使吸附劑再生，后打開閥門10使B與A塔均壓再打開閥門1使A塔充壓產氣，這樣周而復始周期性變化以達到連續產出氫的目的。整個變壓吸附過程由程序控制器自動控制閥門的開合，工作壓力0.6MPa，室溫，原料氣進氣量16.15L/min，產品氣量8.5L/min，放空及抽空氣量7.6L/min。
下表為原料氣及產品氣組成組分氣體 H2％N2％ Ar％CH4％ NH3％ 水原料氣 65.5021.4 8.953.850.30 壓力下飽合產品氣 99.90無0.10無 無 壓力下飽合氫氣回收率為77.50％。實施例2工藝過程如實施例1，原料進氣量17L/min，產品氣量9.4L/min，放空及抽空氣量7.6L/min。
原料氣及產品氣分析結果如下表組成氣體H2％ N2％ Ar％ CH4％ NH3％ 水原料氣 60.11 25.73 10.03 3.830.30 壓力下飽合產品氣 99.15 0.53 0.32 無 無 壓力下飽合氫氣回取率為87.42％。
本發明表中所列氣體組成之數據均采用體積百分數，由氣相色譜分析得到。計量所用儀器為濕式氣體流量計。
權利要求
1.一種碳分子篩變壓吸附氨馳放氣制氫的方法，其特征是將從水洗塔輸出的原料氣直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的碳分子篩是制氫碳分子篩。
3.一種根據權利要求1所述方法設計的變壓吸附裝置，包括2-4個吸附塔及其相應的連通管路及通斷閥門，其特征是每個吸附塔的上部產氣管與另一吸附塔下部進氣管連通以進行變壓吸附過程中氣體的均壓。
全文摘要
本發明提供一種碳分子篩變壓吸附氨馳放氣制氫方法，是將氨馳放氣經水洗塔輸出后直接通入裝填有碳分子篩吸附劑的吸附塔，在0.4-2MPa，常溫下通過程序控制進行變壓吸附制氫。由于本發明采用碳分子篩作吸附劑，因而對原料氣要求不高，可將水洗塔頂部輸出的原料氣不經干燥除水及進一步脫氨而直接輸入吸附塔進行變壓吸附制氫，簡化設備，使投資減少。本方法的氫氣回收率高，設備性能穩定可靠，特別適于化肥廠氨馳放氣的回收利用。
文檔編號C01B3/04GK1153134SQ9512180
公開日1997年7月2日 申請日期1995年12月28日 優先權日1995年12月28日
發明者任勇謙, 楊中亮, 徐愛榮, 李晉營 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所