[發(fā)明專利]從氯堿工業(yè)放空尾氣中回收氫氣制備高純氫的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410825460.8
• 申請(qǐng)日: 2014-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN105776136B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 叢衛(wèi)軍;趙霖;高嵩;樂(lè)韻;劉皖南;于洋;劉超;邱長(zhǎng)春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連中鼎化學(xué)有限公司
• 主分類號(hào): C01B3/50
• 分類號(hào): C01B3/50
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李楠

本發(fā)明提供了從氯堿工業(yè)放空尾氣中回收氫氣制備高純氫的裝置和方法，采用兩次堿洗、一次水洗及吸附深度脫氯、水環(huán)壓縮機(jī)增壓、催化脫氧、水冷卻、終端凈化、反流氫氣稀釋氧含量及防爆措施的技術(shù)路線。該方法可以使所得到的產(chǎn)品氫氣純度達(dá)99.9％～99.999999％，回收率可高達(dá)98％。殘存雜質(zhì)中的氯氣、氧氣等可分別低至1×10^?8，并可根據(jù)產(chǎn)品的純度要求靈活調(diào)節(jié)。該方法特別適用于從氯堿生產(chǎn)過(guò)程中的放空廢氣中分離和回收氫氣，具有十分良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氯堿工業(yè)放空尾氣的開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種從氯堿工業(yè)放空尾氣中回收氫氣制備高純氫的裝置和方法。

背景技術(shù)

氫氣是化工原材料和新型的清潔能源，高純氫中氫氣的體積比含量在99.999％以上，氧含量小于1×10^-6，一氧化碳和二氧化碳含也小于1×10^-6，超純氫中氫氣含量高達(dá)99.9999％。高純氫是工業(yè)氣體中的一個(gè)重要品種，廣泛應(yīng)用于化工、石化、石油、能源、電子、冶金、食品、機(jī)械、航空航天、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)氣體市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)，高純氫的需求量也一直呈上升態(tài)勢(shì)。在電子工業(yè)中，高純氫作為配制SiH₄/H₂、PH₃/H₂、B₂H₆/H₂等混合摻雜氣的底氣。半導(dǎo)體制造過(guò)程中對(duì)底氣純度要求極高，微量雜質(zhì)摻入底氣就會(huì)改變半導(dǎo)體表面特性，尤其是在電真空材料和器件生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)氫氣純度要求很高。如鎢、鉬都是電真空器材的重要材料，能由氧化物經(jīng)氫氣還原得到粉末，再加工成線材。氫氣純度越高，還原程度就越高，所得鎢鉬粉末的粒度就越細(xì),電子管的陽(yáng)極、陰極和柵極等金屬器件，都需要經(jīng)過(guò)專門的燒氫處理，對(duì)氫氣的純度要求也很高。

大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的制造,以及氫閘管、離子管、激光管等各種充氣電子管的填充,都需要純度很高的氫氣。電子行業(yè)目前是高純氫的最大用戶，僅以生產(chǎn)大規(guī)模集成電路為例，國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)10億塊集成電路，約需消費(fèi)高純氫10Mm³左右。

此外，氫氣在浮法玻璃、金屬熱處理、汽車燃料電池、航天器液體燃料、光導(dǎo)纖維等領(lǐng)域中也具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。

由于氫氣的生產(chǎn)對(duì)技術(shù)、設(shè)備、環(huán)境、安全要求較高，屬化學(xué)危險(xiǎn)品生產(chǎn)，因此上述行業(yè)中的不少中小型企業(yè)外購(gòu)商品氫氣，加上氫氣的儲(chǔ)運(yùn)有個(gè)經(jīng)濟(jì)半徑，這些均為氫堿企業(yè)的副產(chǎn)氫氣提供了廣闊的又較穩(wěn)定的市場(chǎng)。

高純氫生產(chǎn)可充分利用現(xiàn)有的資源，從含氫的石油煉廠氣、氨廠弛放氣、乙烯裝置排氣、甲醇和甲醛弛放氣、氯堿尾氣中提取回收氫氣，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

目前氯堿企業(yè)從電解槽出來(lái)的含有飽和水蒸氣氫氣經(jīng)氯氫工段處理后，大宗用途是供制鹽酸、氯乙烯單體和雙氧水等用。其余除放空外，在氫壓站經(jīng)氫氣壓縮機(jī)加壓至13.5MPa左右包裝人鋼瓶。主要是以16只組、20只組、28只組的集裝箱的形式向外供氫氣。不少氯堿企業(yè)氫氣放空量很大，有的迫不得已用來(lái)作鍋爐燃料,但和燃煤相比其價(jià)值遠(yuǎn)低于瓶裝商品氫氣和耗氫產(chǎn)品的附加值。

工業(yè)高純氫的生產(chǎn)方法根據(jù)原料來(lái)源的不同有多種方法，其中常用的主要有以下幾種。

1)低溫吸附法:

冷凝-低溫吸附法，純化分2步進(jìn)行，首先，采用低溫冷凝法進(jìn)行預(yù)處理。需在不同溫度下進(jìn)行2次或多次冷凝分離，除去雜質(zhì)水和二氧化碳等。再利用低溫吸附法精制，經(jīng)預(yù)冷后的氫進(jìn)人吸附塔,在液氮蒸發(fā)溫度(-196℃)下，用活性氧化鋁除去微量水，分子篩吸附除氧，分子篩除氮，硅膠除一氧化碳、氨、氬，活性炭除甲烷等等。吸附劑用加熱氫氣再生，工藝多采用2個(gè)吸附塔交替操作，凈化后氫氣體積分?jǐn)?shù)可達(dá)99.999％％-99.9999％。