[发明专利]碳分子筛变压吸附氨解气制氢的方法及装置

说明书

本发明属于氢气的的制备方法，特别涉及一种从氨解气制氢的方法。

以液氨为原料制氢是将液氨在催化剂作用下加热分解得到氢气与氮气的混合气体，该气体中还含有少量的氨及水。一般的方法是将上述分解气经除水除氨后再通入装填有沸石分子筛的变压吸附塔，其吸附剂在加压下吸收N₂，同时产出H₂，减压时抽空解吸N₂，同时使吸附剂再生，这种周期性的变压吸附以达到分离回收制氢的目的。在上述方法中，由于吸附剂沸石分子筛对分解气的要求苛刻，在变压吸附前需进行除水、除氨，故设备投资较大，且氢的回收率也较低。

本发明的目的在于提供一种不需对分解气进行处理且具有高氢回收率的氨解气制氢方法及其装置。

本发明碳分子筛变压吸附氨解气制氢方法，是将液氨高温分解后得到的分解气直接通入装填有碳分子筛吸附剂的吸附塔，在0.4-2MPa，常温下通过程序控制进行变压吸附制氢。

所述的碳分子筛是制氢碳分子筛。

本方法中所述的液氨高温分解及变压吸附均可采用公知技术实现，制氢碳分子筛可从市场上买到。

为本发明的方法所设计的变压吸附装置包括2-4个吸附塔及其相应的连通管路和通断阀门，其特征是每个吸附塔的上部产气管与另一吸附塔的下部进气管连通以进行变压吸附过程中气体的均压。

本发明采用碳分子筛作吸附剂，由于碳分子筛具有疏水性，对微量氨有加压吸附减压脱附的功效，因此液氨热分解后的混合气体不必再经过净化处理而直接输入吸附塔进行变压吸附制氢，简化了工艺过程，使投资减少，同时也降低了能耗。本发明的变压吸附装置采用吸附塔独特的连接均压，使产品的纯度提高且收率增加。本方法的氢气回收率＞80％，设备性能稳定可靠。特别对于精细化工加氢产品、电子工业、科研、气象以及其它需要氢的行业和部门都是很好的氢源选择。

实施例

工艺过程及装置如附图，图中A、B为填装有碳分子筛可切换使用的吸附塔，1-10为电磁阀。液氨气化并在高温催化分解得到的分解混合气经阀1进入A吸附塔充压至吸附压力，打开阀7产气，同时B吸附塔的阀4打开放空至常压后打开阀门6进行抽空，使B塔内吸附剂再生完全，关闭阀门6及1和7，打开阀门9使A塔与B塔气体均压，之后开阀2使原料气进入B塔至吸附压力打开阀8产气，同时吸附塔A放空，抽真空使吸附剂再生，后打开阀门10使B与A塔均压再打开阀门1使A塔充压产气，这样周而复始周期性变化以达到连续产出氢的目的。整个变压吸附过程由程序控制器自动控制阀门的开合，工作压力0.6MPa，室温，分解气进气量16.20L/min，产品气量10.0L/min，放空及抽空气量6.2L/min。

下表为原料气及产品气组成

组分  气体      H₂％    N₂％    NH₃％   水  分解气    75.67    24.23    0.10     ＜-10℃   产品气    99.89    0.11     ＜2PPm   ＜-10℃

氢气回收率为81.42％。

本发明表中所列气体组成之数据均采用体积百分数，由气相色谱GC-7AG分析得到。计量所用仪器为湿式气体流量计。