低温条件下氨氢转换装置的制作方法

1.本实用新型涉及氨氢转换领域，具体涉及低温条件下氨氢转换装置。


背景技术：

2.因环境污染和温室效应等问题，以传统碳基能源为主的能源结构面临着巨大的挑战，氢能因其清洁、单位质量能量密度高、来源广泛等优点被认为是未来化石燃料的替代性能源。伴随着氢燃料电池技术的逐步产业化，氢能的高效、无碳利用也将得以实现。目前，需要解决的一大关键难题是高效、安全的储氢技术。
3.氨不仅是重要的无机化工产品，其作为氢载体也具有独特的优势。氨易于液化，具有刺激性气味、燃点较高且低浓度下无毒害、储氢密度高、生产储运技术成熟，并且制氢过程中无碳排放，是一种高效、清洁和安全的储氢载体。
4.利用液态氨来制取保护气体，在工业上较容易实现，主要由以下原因：(1)氨容易分解，压力不高，在催化剂作用下，温度控制在500～800℃时，氨可以大部分分解，其分解率可在99.9％。(2)原料液氨容易得到，价格低廉，原料消耗比较少。但是现有的氨氢转换装置结构复杂、催化剂利用效率低、能量浪费严重，氨氢转换不彻底、氨氢转换后的气体中氨气残留量较高。
5.有鉴于此，本实用新型提出一种低温条件下氨氢转换装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低温条件下氨氢转换装置。
7.为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
8.低温条件下氨氢转换装置，包括惰性瓶和液氨瓶，所述惰性瓶的出气端连接有第一阀门v1的一端，所述第一阀门v1的另一端连接有进口流量计的一端，所述液氨瓶的出气端连接有第一阀门v2的一端，所述第一阀门v2的另一端连接有进口流量计的一端，其特征在于：所述进口流量计连接的另一端连接于反应装置的进气端，所述反应装置的出气端连接于除氨装置的进气端，所述除氨装置的出气端连接于干燥装置的进气端，所述干燥装置的出气端连接于分离装置的进气端，所述分离装置的第一出气端连接有储氮罐，所述分离装置的第二出气端连接有储氢罐。
9.进一步，所述液氨瓶上设有放空阀v5，所述放空阀v5连接有放空管。
10.进一步，所述反应装置为设置有热交换器的分解炉。
11.进一步，所述除氨装置为内置纯水的除氨装置。
12.进一步，所述干燥装置为内置浓硫酸的干燥装置。
13.进一步，所述分离装置为内置高分子膜的分离装置。
14.进一步，所述分离装置和储氮罐之间设有第三阀门v3。
15.进一步，所述分离装置和储氢罐之间设有纯化装置和第四阀门v4。
16.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
17.本实用新型为低温条件下氨氢转换装置，该装置的液氨经减压后通过热交换器进入分解炉(分解炉内装有活化过的催化剂)，在500～800℃温度下进行分解，分解后的高温气体又回热交换器内与气态氨进行热交换，使分解气降温。热交换后的分解气，先经过内置纯水的除氨装置去除氨气，然后在内置浓硫酸的干燥装置的作用下，去除水蒸气，得到干燥的氮气和氢气，接着经过分离装置，分别得到氮气和氢气。其中氮气直接通过储氮罐进行保存，氢气通过纯化装置进一步纯化，其纯化装置内设有碱液且设有加热装置，使储氢罐得到纯净的氢气。通过设置带有热交换器的分解炉，使氨氢转换更加彻底，氨氢转换后的气体中氨气残留量较低，且通过设置除氨装置、干燥装置和纯化装置，去除杂质，得到纯净的氮气和氢气。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
19.图1为本实用新型中低温条件下氨氢转换装置的结构示意图。
20.图2为本实用新型中低温条件下氨氢转换装置的控制系统的结构示意图。
21.图中：1-惰性瓶；2-液氨瓶；3-进口流量计；4-反应装置；5-除氨装置；6-干燥装置；7-分离装置；8-储氮罐；9-储氢罐；10-纯化装置；11-热交换器。
22.v1-第一阀门；v2-第二阀门；v3-第三阀门v3；v4-第四阀门v4；v5-第五阀门。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
24.如图1至图2所示，低温条件下氨氢转换装置，包括惰性瓶1和液氨瓶2，惰性瓶1的出气端连接有第一阀门v1的一端，第一阀门v1的另一端连接有进口流量计3的一端，液氨瓶2的出气端连接有第一阀门v2的一端，第一阀门v2的另一端连接有进口流量计3的一端，进口流量计3连接的另一端连接于反应装置4的进气端，反应装置4的出气端连接于除氨装置5的进气端，除氨装置5的出气端连接于干燥装置6的进气端，干燥装置6的出气端连接于分离装置7的进气端，分离装置7的第一出气端连接有储氮罐8，分离装置7的第二出气端连接有储氢罐9。
25.该装置的工作原理：摩尔氨(气态)在一定的压力和温度及催化剂催化作用下，可分解为3/2摩尔的氢气和1/2摩尔的氮气，并吸收一定的热量。其反应方程式如下：
26.作为对本实施例的进一步说明，第一阀门v1、第一阀门v2和进口流量计3连接有控制系统，控制系统连接有电源(图中未画出)。控制系统包括主控制器12、进氨控制组13、惰气控制组14、进氨压力表15和惰气压力表16，主控制器12分别与进氨控制组13和惰气控制组14电连接，进氨控制组13连接进氨压力表15，进氨压力表15连接第一阀门v2，惰气控制组14连接惰气压力表16，惰气压力表16连接第一阀门v1。
27.作为对本实施例的进一步说明，液氨瓶2上设有放空阀v5，放空阀v5连接有放空管。起初开始时，打开放空阀v5，从放空管的放空口嗅不到明显的氨臭味或观察分解气燃烧时，火焰呈橙色，若符合上述现象则分解气合格。
28.作为对本实施例的进一步说明，反应装置4为设置有热交换器11的分解炉。分解炉内装有活化过的催化剂。该装置液氨经减压后通过热交换器11进入分解炉，在500～800℃温度下进行分解，分解后的高温气体又回热交换器11内与气态氨进行热交换，使分解气降温。热交换后的分解气进一步在冷却器内冷却后送至使用点。
29.作为对本实施例的进一步说明，分解炉内装有活化过的镍催化剂。由于分解炉内装的催化剂在出厂时已经还原，但因设备在运输，库存期间总有水分、氧气等介入，镍催化剂活性略有下降，因此原始开始时还要进行镍催化剂的活化。
30.作为对本实施例的进一步说明，除氨装置5为内置纯水的除氨装置5。
31.作为对本实施例的进一步说明，干燥装置6为内置浓硫酸的干燥装置6。
32.作为对本实施例的进一步说明，分离装置7为内置高分子膜的分离装置7。
33.作为对本实施例的进一步说明，分离装置7和储氮罐8之间设有第三阀门v3。
34.作为对本实施例的进一步说明，分离装置7和储氢罐9之间设有纯化装置10和第四阀门v4。
35.本实用新型的工作原理(以800℃为例)：
36.(1)打开放空阀v5，接通电源，此时电源指示灯亮。
37.(2)将进氨控制组13的氨氢转换开关拨向“开”位置，设定温控仪温度700℃，分解炉自动升温，待温度升至700℃时，打开第一阀门v2，开至最大位置，调节进氨控制组13的减压阀压力，略开大减压阀(减压阀逆时针减小，顺时针增大)，观察废气放空管的放空口，有气流出，将该放空口的放空管放入水中，注意水泡产生的现象，此时，温控仪的温度会慢慢下降，为正常现象。
38.(3)待30分钟，开大减压阀压力，观察废气放空口(水中气泡)，将明显增加，同时将控仪温度设定至800℃。
39.(4)温度升至800℃时，再次开大减压阀，观察废气放空口，气泡再次明显增加。
40.(5)从放空口嗅不到氨味，说明气体已合格，即可关闭废气放空阀，打开分解第一阀门v1、第一阀门v2和进口流量计3，调节流量至所需流量，向纯化装置10送出合格分解气，并关闭放空阀，分解炉进入稳定运转状态(注意流量不能超过5nm3/h，压力不能超过0.1mpa)。
41.本实用新型通过设置液氨经减压后通过热交换器11进入分解炉，在800℃温度下进行分解，分解后的高温气体又回热交换器11内与气态氨进行热交换，使分解气降温。热交换后的分解气，先经过内置纯水的除氨装置5去除氨气，然后在内置浓硫酸的干燥装置6的作用下，去除水蒸气，得到干燥的氮气和氢气，接着经过分离装置7，分别得到氮气和氢气。其中氮气直接通过储氮罐8进行保存，氢气通过纯化装置10进一步纯化，其纯化装置10内设有碱液且设有加热装置，使储氢罐9得到纯净的氢气。通过设置带有热交换器11的分解炉，使氨氢转换更加彻底，氨氢转换后的气体中氨气残留量较低，且通过设置除氨装置5、干燥装置6和纯化装置10，去除杂质，得到纯净的氮气和氢气。
42.以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任
何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。