回收氨的工艺和装置制造方法及图纸

回收氨的工艺，包括：安装壳体多管吸附器，该吸附器装有许多吸附管，该吸附管其内部分别充填氨吸附剂（例如合成沸石），并具有热传输介质的流动机构，以便通过吸附管进行热交换；使含氨气体流过吸附管，同时用热传输介质冷却吸附剂，以吸附氨；随后通过解吸作用收集吸附的氨，同时用热传输介质在减压条件下加热吸附剂；用于上述工艺的装置。该工艺和装置可以回收具有高纯度的大量氨，在需要时可以以连续方式回收。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及回收氨的工艺和装置。本专利技术具体涉及从大量含有高浓度氨的气体中有效回收氨的工艺和装置。氨不仅广泛用作化学工业的原料，而且还在装饰品、碳化物工具和半导体的生产中用于形成氮化物膜。在使用后，剩下的氨变成低价物质或无价物质，这些物质要经历废气处理，或部分地不经处理而排放到大气中。另外，取决于使用氨的方法有时排出大量有用的氨。例如，在生产化合物半导体例如氮化镓膜时，绝大多数氨从化合物半导体制造装置中以高浓度原样排出，没有经过任何反应。事实上，进行除氨害处理需要很大的花费。因此从环境学和作为有价资源加以充分利用两方面看，很希望回收氨。在这种情况下，本专利技术提供了有效回收氨的工艺和装置。在此之前，极少从用氨之后产生的含氨废气中回收氨，形成可用的氨，因为氨是相当便宜的化合物。相反，在很多情况下，需要采用除氨的方法对含氨废气进行废气处理，使氨无害化，然后抛弃上述废气。作为处理含氨废气的工艺有以下工艺燃烧处理工艺；湿法吸附工艺；干法吸附工艺；分解处理工艺；分解和干法吸附相结合的工艺等。然而上述工艺具有以下缺点。燃烧处理工艺的缺点是，需要燃料例如丙烷进行燃烧处理，在负载变化条件下，可应用的燃烧器范围很小，随着氨的燃烧，产生氮化物副产品。湿法吸附工艺要应用酸的水溶液，其缺点是，副产品铵酸很难处理。利用化学吸附使氨无害化的干法吸附工艺其缺点是要采用昂贵的吸附剂，在处理大量含氨废气时，处理成本很高。另一方面，分解处理工艺不能完全地分解氨，由于化学平衡，一部分氨仍未分解，在分解工艺中，使氨与加热的氨分解催化剂接触而使氨分解成氮气和氢气。还已知一种分解和干吸附相结合的工艺，在这种工艺中，使氨与加热的氨分解催化剂接触而将氨分解成氮气和氢气，然后再用干吸附剂净化未分解的氨。但是这种工艺也有缺点使用了昂贵的吸附剂，在处理大量含氨废气时，处理成本很高。如上所述，上述任何一种作为废气处理氨的工艺都有缺点，而且还不能使氨回收为有用的物质。即基本问题仍未解决，因为作为化学工业或半导体制造工业原料的有用物质以相当的成本不利地变成了无价的或低价的物质。另一方面，在氮化物膜半导体等的生产中应用大量高纯氨。但是在这种情况下，大部分氨未经任何反应便以高浓度大量地原样排出，因此应用上述任何一种工艺来处理含氨废气均是不利的。如果可以充分回收用过的氨，则不仅可以有利地有效利用资源，而且还可以有利地保护环境，到现在还没有提出有效回收氨的工艺。本专利技术总的目的是开发和提供一种从大量含有高浓度氨的气体中有效回收氨的工艺和装置。在这种情况下，本专利技术人为达到上述目的进行了广泛深入的研究和实验。结果发现使含氨废气流过一些吸附管通过吸附作用便可有效地捕集该含氨气体中的氨，该吸附管内充填有吸附剂例如合成沸石或活性碳，该吸附管利用在吸附管外侧流动的热传送介质进行冷却，在减压条件下通过氨的解吸可以在短时内以很高的产额收集通过吸附作用捕集的氨，同时用热传输介质加热其中氨已被吸附在吸附剂上的吸附管内部。利用上述研究结果和资料可以实现本专利技术。本专利技术具体涉及回收氨的工艺，该工艺包括以下步骤安装至少一个壳体多管吸附器，该吸附器装有许多吸附管，各个吸附管其内部充填氨吸附剂，该吸附器还装有热传输介质的流动机构，以便通过上述吸附管进行热交换；使含氨气体流过上述吸附管，同时用热传送介质冷却上述吸附管的内部，以便通过吸附作用捕获上述气体中的氨；然后在低压条件下用热传输介质加热上述吸附管的内部，从而收集通过解吸作用放出的被捕集氨。本专利技术还涉及一种回收氨的装置，该装置包括至少一个壳体多管吸附器，该吸附器装有许多其内部充填氨吸附剂的许多吸附管和热传输介质的流动机构，以便穿过上述吸附管进行热交换；泵，用于在低压条件下抽空吸附器的上述吸附管的内部；上述装置具有这样一种结构，该结构能够使上述含氨气体流过上述吸附管，并可以同时用热传输介质冷却上述吸附管的内部，从而通过吸附作用捕获含于上述气体中的氨，然后通过解吸作用收集捕集的氨，同时在低压下用热传输介质加热上述吸附管的内部。本专利技术还涉及一种可以在短时内高产额地有效回收氨的工艺和装置，该工艺和装置的特征在于，通过热传输介质的热交换可以强制和有效地冷却吸附剂，从而能够防止因吸收热量温度上升而造成的吸附性能变坏。另外，上述工艺和装置的特征分别在于，通过强制和有效地加热吸附剂，能够防止在吸附的氨解吸时因氨的蒸发热使吸附剂的温度降低而引起的解吸率的降低。采用如上所述的这种结构可以小型化氨的回收装置，因为可以用少量吸附剂吸收大量氨，并可以在短时间内解吸吸附的氨，另外，还可以执行吸附剂的冷却和加热两种操作，因为配用冷水和热水便可以在吸附剂和热传输介质之间进行热交换，而不需要特别的热传输介质。附图说明图1是示意图，示出本专利技术氨回收装置的例子；图2是示意图，示出本专利技术氨吸附器的例子。图中符号的意义如下。1氨的排气管；2，2′，10，10′，12，12′，15，17，20，22，24阀门；3，3′吸附器；4，4′吸附管；5，5′吸附剂；6，6′热传输介质入口；7，7′热传输介质出口；8a，8b管板；9外壳部分11排气管；13氨回收管；14真空泵；16废气循环管；18缓冲桶；19加压泵；21回收氨的桶；23排气桶。本专利技术主要应用于从大量含有高浓度氨的气体中回收氨的工艺。本文中所说术语“含氨气体”表示一种气体，在这种气体中氨包含于一种气体或混合气体中，这种气体或混合气体在常温和常压下不与氨发生反应。上述含氨气体没有特别限制，但可举例如下在氢气、氮气、氦气、氩气等气体中含氨的气体。含氨气体中的氨浓度没有特别限制，但包括从低浓度到高浓度的各种浓度。下面参照图2具体说明本专利技术的壳体多管吸附器。本专利技术中上述壳体多管吸附器3是一种吸附器，在该吸附器的壳体中通过两个管板8a、8b装有许多其内部分别充填吸附剂5的管子(吸附管)，如图2所示。吸附器3作成可使含氨废气流过各个吸附管4，可使冷水或热水或其它热传送介质例如蒸气从热传输介质入口6经壳体部分9和位于两个管板8a、8b之间的吸附管4之间的空间流到热传输介质出口7，还能够在需要时加热和冷却吸附剂5。上述壳体多管吸附器3的结构与分别用在化学工业方面的壳体多管热交换器或壳体多管反应器的结构相同。用在本专利技术中的氨吸附剂没有特别限制，只要它能够物理吸附大量含氨气体，并能够通过操作参数的选择例如温度、压力等的选择容易释放出吸附的氨。可以满足具有上述必需特性的可用吸附剂的例子为合成沸石(分子筛13X，5A等)、硅胶、氧化铝、活性碳等。下面参照图1具体说明本专利技术的氨回收装置。本专利技术中采用一列壳体多管吸附器实施氨的吸附和解吸，首先进行氨的吸附操作，然后停止含氨气体的输送，进行氨的解吸操作。然而最好平行装有两列壳体多管吸附器，以便能够交替转换，分别轮流地进行氨的吸附捕吸操作和解吸操作，以便连续地回收氨。图1是示意图，示出氨回收装置的一个例子，该装置的结构使得可以用一种方法连续回收含氨气体中的氨，在这种方法中，平行并列配置两列壳体多管吸附器，可以在吸附器之间进行交替切换，即一个吸附器进行氨的吸附操作，而另一个吸附器进行氨的解吸操作。更详细地讲，含氨气体流过氨的排气管1和阀2，流入吸附器3的上部，然后进入其内部充填吸附剂5的吸附管4。此时，使热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收氨的工艺，该工艺包括以下步骤：安装至少一个壳体和多管吸附器，该吸附器装有许多吸附管，该吸附管其内部分别充填氨吸附剂，该吸附管还具有热传输介质的流动机构，以便通过上述吸附管进行热交换；使含氨气体流过上述吸附管，同时用热传输介质冷却上述吸附管的内部，以便通过吸附作用（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）捕获上述气体中的氨；然后通过解吸附作用（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）收集捕获的氨，同时用热传输介质在减压条件下加热上述吸附管的内部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫野安定，大塚健二，荒川秩，
申请(专利权)人：日本派欧尼股份株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]