[发明专利]粗氢气的提纯

说明书

背景

氢气可以通过各种工艺制备，包括利用甲烷蒸汽重整器、电解水以及 作为来自电解碱金属氯化物溶液制备氯的工艺的废气。通过电解碱金属氯 化物溶液制备的粗氢气通常包括杂质例如氯(Cl₂)和氨(NH₃)。氨杂质 通常是在用于获得碱金属氯化物的盐采矿工艺中所用的爆炸物的残留物。 氯的浓度可能高达百万分之数十(ppm)，而氨的浓度可能高达数百ppm。

氯和氨本身可能对后续工艺和设备产生不良影响，例如催化剂中毒、 破坏吸收剂和腐蚀。当结合时，氯和氨形成氯胺，例如单氯胺(NH₂Cl)、 二氯胺(NHCl₂)和三氯胺(NCl₃)。氯胺是非常不稳定的化学物质，当 氯胺的浓度累积并超过至少3％时，会剧烈地分解，导致爆炸。采用吸附剂 例如活性碳提纯氢气会促使氯胺的形成并且危险地累积。

因此，需要用于从氢气流中除去氯、氯胺和氨的成本有效并且安全的 方法和装置。

概要

本发明的实施方式总体上提供一种从氢气流中除去氯、氯胺和氨的方 法。本发明的一个实施方式提供一种从氢气中除去杂质的方法，其中使氢 气通过含有还原剂溶液的第一净化单元，以从氢气中除去氯和氯胺。第一 净化单元具有用于接收氢气的第一进口以及用于使氢气与含还原剂的溶液 接触的第一外壳。然后可以使来自第一净化单元的氢气通过含有酸溶液的 第二净化单元以从氢气中除去氨。第二净化单元具有用于接收氢气的第二 进口以及用于使氢气与含酸的溶液接触的第二外壳。氢气可以进一步进行 除酸工艺，其中使来自第二净化单元的氢气通过含有水的第三净化单元以 从氢气中除去痕量酸。第三净化单元具有用于接收氢气的第三进口以及用 于使氢气与水接触的第三外壳。

本发明的另一个实施方式提供一种从氢气中除去杂质的方法，其中使 氢气与水溶液中的还原剂接触以从氢气中除去氯和氯胺，其中还原剂选自 焦亚硫酸钠、亚硫酸钠和硫代硫酸钠。除去氯和氯胺之后，可以使氢气接 触水溶液中的酸以从氢气中除去氨。酸选自硫酸和磷酸。在除氨之后，可 以使氢气和软化水接触以从氢气中除去痕量酸。

本发明的另一个实施方式提供一种从氢气中除去氯、氯胺和氨杂质的 方法，其中使氢气和硫代硫酸钠水溶液接触以从氢气中除去氯和氯胺，在 除去氯和氯胺之后使氢气通过第一除雾垫，通过第一除雾垫之后，使氢气 和硫酸水溶液接触以从氢气中除去氨，除氨之后，使氢气通过第二除雾垫， 通过第二除雾垫之后，使氢气和软化水接触以从氢气中除去酸，并且在除 酸之后使氢气通过第三除雾垫。在一个实施方式中，在通过第三除雾垫之 后，氢气含有约百万分之0.01份或更少的氯，约百万分之0.01份或更少的 氯胺，以及约百万分之0.1份或更少的氨。

本发明的另一实施方式提供一种从氢气中除去氯、氯胺和氨杂质的系 统。该系统具有氯和氯胺净化单元、氨净化单元和任选的酸净化单元。每 个净化单元具有填充材料，氢气进口端或扩散器，用于将还原剂水溶液、 酸的水溶液或者水引导到填充材料上的液体分配器。使氢气与还原剂、酸 和水接触，从而从氢气中分别除去氯和氯胺、氨以及酸。

附图简述

为了进一步理解本方面的实质和目标，应当联系附图参照以下详细描 述，其中相似的元件用相同或类似的参考数字表示，并且其中：

图1说明了根据本发明一个实施方式的用于从氢气流中除去氯、氯胺 和氨的工艺流程图。

图2说明了根据本发明一个实施方式的用于除去氯、氯胺和氨的处理 单元；

图3说明了根据本发明的一个实施方式用于除去氯和氯胺的处理单 元；

图4说明了根据本发明的一个实施方式用于除去氨的处理单元；

图5说明了根据本发明的一个实施方式用于除去酸的处理单元。

优选实施方式的描述

图1说明了根据本发明的一个实施方式从氢气流中除去氯、氯胺和氨 的工艺100的流程图。工艺100包括氯和氯胺除去工艺10，氨除去工艺20 和酸除去工艺30。

图2说明了系统200，描述了根据本发明的一个实施方式进行工艺100 的处理单元。从氢气源105经供应线路106向发生工艺10的净化单元110 供应氢气。