冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法及系统

技术特征：
1.一种冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法，其特征在于，所述方法的内容包括：使氮氢保护气尾气与铁基载氧体球团矿进行还原反应，生成还原态球团矿和水蒸气，并将包括氮气在内的气态物排出；输入高温水蒸气，使之与所述还原态球团矿进行氧化反应，生成所述铁基载氧体球团矿和氢气；对氧化反应后包括氢气在内的气态物进行冷却和气水分离，得到液态水和纯氢气。2.根据权利要求1所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法，其特征在于，对排出的还原反应后的气态物进行冷却和气水分离，得到液态水和纯氮气。3.根据权利要求1所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法，其特征在于，所述氮氢保护气尾气在与所述铁基载氧体球团矿进行还原反应前，经过加热。4.根据权利要求3所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法，其特征在于，对所述氮氢保护气尾气加热的方式是采用换热器实现，将高温的加热炉烟气通入所述换热器中与所述氮氢保护气尾气进行热交换，实现对所述氮氢保护气尾气的加热。5.根据权利要求1所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法，其特征在于，所述铁基载氧体球团矿的用量与所述氮氢保护气尾气的输入速率以及氢气含量相匹配，以便最大限度保证所述氮氢保护气尾气中所有的氢气都能参与还原反应。6.一种冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的系统，其特征在于，所述系统包括第一固定床反应室、第二固定床反应室和尾气加热设备；氮氢保护气尾气供应管路经过所述尾气加热设备后分别与所述第一固定床反应室以及所述第二固定床反应室连通，所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室均设有铁基载氧体球团矿；所述尾气加热设备与所述第一固定床反应室以及所述第二固定床反应室连通的管路上均设有管路开闭阀门；所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室均通过管路与高温水蒸气提供设备连接，且管路上均设有管路开闭阀门；所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室均通过管路与纯化氢气的水气冷却分离设备连接，且管路上均设有管路开闭阀门。7.根据权利要求6所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的系统，其特征在于，所述水气冷却分离设备包括第二换热器、气水分离器和水箱；所述第二换热器的第一支路的两端分别与所述水箱和所述高温水蒸气提供设备连接；所述第二换热器的第二支路的两端，一端连接所述气水分离器，另一端分别与所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室连接；所述气水分离器的液体输出端与所述水箱连接，气体输出端与氢气储气设备或氢气使用设备连接。8.根据权利要求7所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的系统，其特征在于，所述高温水蒸气提供设备包括第三换热器；所述第三换热器的第一支路的两端，一端与所述第二换热器连接，另一端分别与所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室连接；所述第三换热器的第二支路的两端，一端分别与所述第一固定床反应室和所述第二固
定床反应室连接，另一端与大气连通或与纯化氮气的水气冷却分离设备连接。9.根据权利要求6所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的系统，其特征在于，所述尾气加热设备为第一换热器；所述第一换热器的第一支路为氮氢保护气尾气通路；所述第一换热器的第二支路为加热炉烟气通路；利用高温状态的加热炉烟气为所述氮氢保护气尾气加热。10.根据权利要求6所述的冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的系统，其特征在于，所述氮氢保护气尾气从所述第一固定床反应室以及所述第二固定床反应室的底部通入；所述高温水蒸气提供设备分别与所述第一固定床反应室和所述第二固定床反应室的底部连通。

技术总结
本发明涉及一种冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收方法及系统，属于冷轧工艺保护气回收技术领域，能够实现低浓度H2的纯化及回收，避免能源的浪费；该方法内容包括：使氮氢保护气尾气与铁基载氧体球团矿进行还原反应，生成还原态球团矿和水蒸气，并将包括氮气在内的气态物排出；输入高温水蒸气，使其与所述还原态球团矿进行氧化反应，生成所述铁基载氧体球团矿和氢气；对氧化反应后得到的气态物进行冷却和气水分离，得到液态水和纯氢气。本发明提供的技术方案适用于冷轧工艺氮氢保护气尾气中氢的纯化及回收的过程中。气中氢的纯化及回收的过程中。气中氢的纯化及回收的过程中。


技术研发人员：罗春欢 豆瑞锋 童莉葛 郑奕伯 周春廷
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2022/11/29