專利名稱：從處理爐廢氣中回收氫氣的裝置及方法
發(fā)明人Brett R.Krueger，美國(guó)公民，居住在36125 Providence School Road，Lebanon，Oregon 97355。
Johnny T.Ferara，美國(guó)公民，居住在2045Robins Lane，No.210，Salem，Oregon 97306。
Gary D.McDowell，美國(guó)公民，居住在35195 Cortez Place，Albany，Oregon，97322。
背景技術(shù)：
下面利用多種裝置用于從氣體混合物分離氫氣的體系是公知的美國(guó)專利5,354,547、5,447,559和5,753,010描述了經(jīng)由變壓吸附體系(pressure swing adsorption system)(PSA)從氣流-甲烷轉(zhuǎn)化裝置回收氫氣。美國(guó)專利4,813,980描述了使用多柱(multi-column)PSA體系從烴類重整產(chǎn)物中回收氮、氫和二氧化碳。
美國(guó)專利4,690,695描述了與用于從甲烷的混合物中回收氫的PSA方法組合的、使用一個(gè)或多個(gè)用于批量分離的滲透膜的氣體分離法。
美國(guó)專利申請(qǐng)US 2001/0045061描述了一種燃料處理器，其具有生氫區(qū)(hydrogen-producing region)和可包括氫氣金屬膜(hydrogen metalmembrane)的分離區(qū)。
盡管存在上述已知體系，但是仍然需要高效和通用體系用于在其它環(huán)境種收集和純化氫氣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了一種工業(yè)體系，其包括用于在氫氣存在下處理制品的處理區(qū)。該工業(yè)體系包括具有壓縮機(jī)和分離區(qū)的氫氣回收裝置，所述分離區(qū)具有氫氣金屬膜。壓縮機(jī)接收和壓縮從處理區(qū)排出的含有氫氣的輸出氣體。壓縮氣體被輸送到分離區(qū)，在那里被分離為富氫透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述透過(guò)氣體被送回處理區(qū)。


在附圖中示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，且其中圖1是表示本發(fā)明工業(yè)體系的實(shí)施方案的圖；圖2是圖1所示工業(yè)體系的氫氣回收裝置的實(shí)施方案的左視圖；圖3是圖2的氫氣回收裝置的正視圖；圖4是表示本發(fā)明的連續(xù)退火體系的實(shí)施方案的圖；以及圖5是本發(fā)明的氫氣回收裝置的實(shí)施方案的圖。
具體實(shí)施例方式
參考為說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的目的的附圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，屬于普通技術(shù)人員的理解范圍內(nèi)的、無(wú)助于理解本發(fā)明的各實(shí)施方案的標(biāo)準(zhǔn)要素或特征在附圖中省略，以提高附圖的清晰度。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這里描述為“垂直的”或“水平的”、“右”或“左”、“側(cè)”、“頂”、“底”、“上游”或者“下游”的各要素和方向的特征是相對(duì)特征，其僅基于用于特定應(yīng)用的給定元件的特定位置或方向。
圖1描述工業(yè)體系100的實(shí)施方案。工業(yè)體系100可包括至少一個(gè)在氫氣的存在下對(duì)制品實(shí)施處理的處理區(qū)102，以及包括外殼或框架103的氫氣回收裝置104，如圖2所示。處理區(qū)102可包括爐或其它熱處理室106，于其中在氫氣的存在下對(duì)制品進(jìn)行高溫處理。爐106例如可以是退火爐或者粉末金屬燒結(jié)爐或者其它任何高溫爐。處理區(qū)102適用于實(shí)施如連續(xù)光亮退火法(bright annealing process)、粉末金屬燒結(jié)法或者其中含氫氣體(例如純氫氣或者與其它氣體組合的氫氣)在處理中用作非反應(yīng)氣氛等的其它任何方法。在處理區(qū)處理的制品可以是處于各種加工階段的部件或產(chǎn)品，以及原材料或整批材料。含氫廢氣可從爐106的排氣口108排出，并在連接至橫向進(jìn)給線110的廢氣口111處被導(dǎo)入氫氣回收裝置104。來(lái)自橫向進(jìn)給線(infeedline)110的廢氣流經(jīng)包括氫氣金屬膜(HMM)112的分離區(qū)113，所述氫氣金屬膜112例如是美國(guó)專利6,419,726中描述的HMM，在此引入該專利的全部?jī)?nèi)容作為參考。其它HMM也可以用于從廢氣流中分離氫氣。流經(jīng)HMM112的氣體(此后稱作“透過(guò)氣體(permeate gas)”)是從廢氣流中分離出來(lái)的氫氣。透過(guò)氣體可以被轉(zhuǎn)移回處理區(qū)102連續(xù)使用，或者被轉(zhuǎn)移回存儲(chǔ)容器116以后使用，或者作為緩沖物在需要時(shí)有助于氣體至處理區(qū)102的轉(zhuǎn)移狀態(tài)。其中存儲(chǔ)的氫氣透過(guò)氣體可以用作緩沖物的應(yīng)用實(shí)例包括，在需要時(shí)向需要即時(shí)負(fù)荷跟隨能力(immediate load-following capability)的燃料電池體系供應(yīng)氫氣，或者向粉末金屬生產(chǎn)依賴氫氣的間歇過(guò)程的補(bǔ)給中供應(yīng)氫氣，或者向連續(xù)工藝燒結(jié)或退火爐中供應(yīng)氫氣，在所述爐中激活負(fù)載/無(wú)負(fù)載腔室(load/unload vestibules)，導(dǎo)致體積排放(volumetric discharge)和氫氣損失。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104還可以包括壓縮機(jī)114，壓縮機(jī)114位于介于廢氣口111和分離區(qū)113之間的橫向進(jìn)給線110上。見(jiàn)圖1-3。壓縮機(jī)114例如可以是被設(shè)定用于氫氣供給(hydrogen service)的隔膜壓縮機(jī)。其它合適的壓縮機(jī)的實(shí)例包括但不限于無(wú)油活塞、旋轉(zhuǎn)螺桿和水封壓縮機(jī)。壓縮機(jī)114可用于將廢氣的壓力從低水平例如0.03MPa數(shù)量級(jí)的壓力增大至適于有效操作HMM 112的水平，該水平可以高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，例如4MPa的壓力?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)者的說(shuō)明書(shū)，基于廢氣流的性質(zhì)和HMM 112所需的操作條件例如操作壓力、操作溫度和操作流量來(lái)選擇壓縮機(jī)114。壓縮機(jī)節(jié)流閥123例如針閥可以連接至壓縮機(jī)114以調(diào)節(jié)提供給壓縮機(jī)114的進(jìn)氣口的壓力大小，使得在操作過(guò)程中保持正壓，從而防止產(chǎn)生真空條件和空氣可能進(jìn)入該回收裝置。
處理區(qū)102中的工業(yè)生產(chǎn)方法會(huì)產(chǎn)生顆粒物質(zhì)，其會(huì)進(jìn)入廢氣流并對(duì)氫氣回收裝置104的許多元件造成破壞，或者減少這些元件的使用壽命。預(yù)濾器118可以連接至介于處理區(qū)102和壓縮機(jī)114之間的橫向進(jìn)給線110，以除去所述顆粒物質(zhì)。預(yù)濾器118可以是例如具有可換濾筒的防護(hù)罩過(guò)濾器(canister filter)、自清潔過(guò)濾器或者另一種類型的顆粒過(guò)濾器。可以通過(guò)隔離閥120(例如手動(dòng)球閥或自動(dòng)閥)控制廢氣流至預(yù)濾器118。單行止回閥122a可以連接至橫向進(jìn)給線110，從而將過(guò)濾氣體抽至壓縮機(jī)114。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104可以包括涌浪抑制裝置(surgesuppression devices)，以減小對(duì)HMM 112、壓縮機(jī)114或氫氣回收裝置104的其它元件的沖擊荷重。涌浪抑制裝置例如可以包括緩沖儲(chǔ)罐(accumulatorstorage tank)124和位于壓縮機(jī)114下游的背壓(backpressure)或雙級(jí)調(diào)節(jié)器126a。線內(nèi)濾器128還可以連接至位于壓縮機(jī)114下游的橫向進(jìn)給線110，從而在壓縮后提供額外的顆粒篩選。
壓縮廢氣可流經(jīng)進(jìn)料流量計(jì)130a例如轉(zhuǎn)子流量計(jì)，而后于進(jìn)料口186進(jìn)入分離區(qū)113，如圖2所示。在分離區(qū)113中，氫氣選擇性地流經(jīng)HMM 112，并從廢氣流中分離出來(lái)。分離之后，兩股分開(kāi)的氣流可從分離區(qū)113排出，即滲透氣流(純化氫氣)經(jīng)透過(guò)氣體口182排出，而“殘余”氣流(貧氫廢氣)經(jīng)殘余氣體口184排出。可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)橫向流量計(jì)130a用于處理不同容量的廢氣，例如由氫氣回收裝置104實(shí)施的不同工業(yè)生產(chǎn)方法產(chǎn)生的高容量和低容量廢氣，設(shè)置這些橫向流量計(jì)用于精確測(cè)量在低流量或高流量狀態(tài)時(shí)，例如，在相對(duì)于穩(wěn)態(tài)操作的啟動(dòng)或關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的橫向廢氣流量?？梢酝ㄟ^(guò)流量計(jì)隔離閥133a控制位于分離區(qū)113上游的每一個(gè)流量計(jì)130a，以選擇具有合適的流動(dòng)容量并能夠精確測(cè)量橫向廢氣流的流速的流量計(jì)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在分離區(qū)113下游設(shè)置換熱器132，以冷卻殘余氣流和滲透氣流，當(dāng)它們從分離區(qū)113排出時(shí)，所述氣流可以達(dá)到高溫例如400°F。換熱器132可以將殘余和滲透氣流冷卻至室溫，以避免對(duì)分離區(qū)113下游的元件造成破壞。換熱器132例如可以是具有蛇形管的浸沒(méi)式換熱器。也可以使用其它類型的換熱器132例如空氣-空氣式、液體-空氣式、制冷劑-空氣式、管殼式、板框式換熱器。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以分別經(jīng)手動(dòng)或自動(dòng)的分離式背壓調(diào)節(jié)器126b、126c輸送滲透和殘余氣流，以控制各種壓力和流動(dòng)參數(shù)。還可以為滲透和殘余氣流設(shè)置回火保險(xiǎn)器(flash back exchanger)134b、134c，以增加在氫焰前緣(hydrogen flame front)存在時(shí)的阻燃性。還可以經(jīng)流量計(jì)130b和130c以及單向止回閥122b、122c輸送滲透和殘余氣流，以防止空氣進(jìn)入氫氣回收裝置。滲透氣流可以從透過(guò)氣體輸出口152排出，可經(jīng)返回管道136被送回處理區(qū)102再利用，或者被送至儲(chǔ)罐116。殘余氣流可從殘余氣體輸出口150排至大氣中。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104可以包括取樣臺(tái)138，用于對(duì)廢氣、透過(guò)氣體和殘余氣體進(jìn)行取樣。見(jiàn)圖2。取樣臺(tái)138可包括具有流量指示器130d′、130e′、130f的樣品氣體控制盤140，所述流量指示器連接至分別用于廢氣、殘余氣體和透過(guò)氣體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)130d、130e、130f。還可以為廢氣取樣口144、殘余氣體取樣口146和透過(guò)氣體取樣口148分別設(shè)置連接至氣相色譜儀的連接端口142a、142c、142b。
氫氣回收裝置104還可以包括殘余氣體壓力計(jì)154、透過(guò)氣體壓力計(jì)156、位于壓縮機(jī)114上游的廢氣壓力計(jì)158和位于壓縮機(jī)114下游的廢氣壓力計(jì)160。見(jiàn)圖1。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104可以包括脫水蒸汽區(qū)302，該脫水蒸汽區(qū)302包括脫水蒸汽設(shè)備，用于防止蒸發(fā)的水冷凝成液體，從而堵塞體系管道或元件孔。見(jiàn)圖5。當(dāng)遇到具有高露點(diǎn)例如露點(diǎn)＞1℃的廢氣流時(shí)，必須除去水蒸汽。水蒸汽排除設(shè)備可包括例如，聚結(jié)過(guò)濾器(coalescingfilter)、制冷冷卻體系、或者干燥劑型干燥器吸收技術(shù)(desiccant dryerabsorption technology)。脫水蒸汽區(qū)302可以設(shè)置在回收裝置的入口或者隱藏在該裝置內(nèi)部?？梢酝ㄟ^(guò)安裝在脫濕區(qū)(moisture removal region)312和326內(nèi)的水分離設(shè)備在脫濕區(qū)內(nèi)進(jìn)一步除去來(lái)自回收裝置內(nèi)部的冷凝水，所述水分離設(shè)備例如是分離器或過(guò)濾器，用于在中心收集和自動(dòng)排放收集的液態(tài)水。
圖5示意性地說(shuō)明了包括脫水蒸汽區(qū)302和兩個(gè)脫水/脫濕區(qū)312，326的氫氣回收裝置的實(shí)施方案。橫向廢氣流300可進(jìn)入脫水蒸汽區(qū)302，且相繼流經(jīng)橫向壓力和流量調(diào)節(jié)區(qū)304、過(guò)濾區(qū)306、氣體壓縮區(qū)308、涌浪抑制區(qū)310、脫濕/脫水區(qū)312以及橫向流量測(cè)量區(qū)314，而后到達(dá)加熱區(qū)318，加熱區(qū)318包括氫氣分離區(qū)316，廢氣流300在分離區(qū)316被分離成滲透氣流320和殘余氣流322。然后，滲透氣流320和殘余氣流322流經(jīng)冷卻區(qū)324。廢氣流322還可以流經(jīng)脫濕區(qū)326。然后，滲透氣流320和殘余氣流322流經(jīng)火焰(回火)保護(hù)區(qū)328、排放壓力和流量調(diào)節(jié)區(qū)330和回流保護(hù)區(qū)332，而后從氫氣回收裝置104中排出?？梢栽诟鳈z測(cè)點(diǎn)對(duì)氣流進(jìn)行取樣，所述檢測(cè)點(diǎn)是例如對(duì)于廢氣流300標(biāo)記為A，對(duì)于殘余氣流322標(biāo)記為B和D，以及對(duì)于滲透氣流標(biāo)記為C?？蓪⒈蝗拥臍怏w導(dǎo)入氣體樣品盤334。
在一個(gè)實(shí)施方案中，可以為氫氣回收裝置104裝配滾輪162，滾輪162連接在外殼103上并提供活動(dòng)性和便攜性。見(jiàn)圖2和3。可容易地將氫氣回收裝置轉(zhuǎn)移到或者重新設(shè)置在處理區(qū)102附近。這種活動(dòng)性是可行的，因?yàn)榘松鲜霈F(xiàn)有技術(shù)的HMM 112裝置的設(shè)計(jì)使得裝置104緊湊且重量相對(duì)較輕，裝置104可以被支承在用于轉(zhuǎn)移的滾輪162上，因此是“便攜的”。在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104的重量約為2500磅。還可以設(shè)置角輪升降機(jī)構(gòu)164，以在操作過(guò)程中提升氫氣回收裝置104離開(kāi)用于穩(wěn)定支承的滾輪162。還可以將額外的水準(zhǔn)器166(例如定位螺栓)連接在外殼103上，以配置額外的調(diào)平裝置。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以將氫氣回收裝置104固定在固定位置。
氫氣回收裝置104還可以包括具有合適厚度的基板168，以減小壓縮機(jī)114的往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成的振動(dòng)，且該基板連接在外殼103上以防止壓縮機(jī)114在操作過(guò)程中過(guò)度振動(dòng)。還可以為壓縮機(jī)114設(shè)置密封法蘭(containmentflange)115以消除壓縮機(jī)頭的顯著形變和對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)部隔膜的破壞。見(jiàn)圖3。另外，可以使用隔振底座(vibration isolation mounts)170將HMM 112固定在外殼103上，隔振底座170可以減小從壓縮機(jī)至HMM 112的振動(dòng)量。隔振底座170可由多種材料制成，所述材料包括例如標(biāo)準(zhǔn)氯丁橡膠、高阻尼有機(jī)硅彈性體、橡膠等，還可以包括金屬元件例如彈簧、金屬板、隔板等。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104可以包括電力控制盤172，用于容易接近并控制裝置104的電氣系統(tǒng)?？梢栽O(shè)計(jì)該電氣系統(tǒng)加熱HMM 112并通過(guò)例如熱電偶174監(jiān)控各位置的溫度?？梢酝ㄟ^(guò)選擇開(kāi)關(guān)177來(lái)控制熱電偶174，選擇開(kāi)關(guān)177可讀取多個(gè)單獨(dú)熱電偶的輸出值。見(jiàn)圖3。還可以設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)用于在發(fā)生“溫度過(guò)載(overload)條件”時(shí)停止工業(yè)體系100的操作?？梢越柚詣?dòng)控制例如由可編程的邏輯控制器(PLC)提供的控制、計(jì)算機(jī)控制、遙控或互聯(lián)網(wǎng)控制、對(duì)接處理區(qū)102的爐106的控制等來(lái)操作電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)還可以包括兩個(gè)溫度控制器179，以控制和監(jiān)控HMM112的加熱循環(huán)。電氣系統(tǒng)還可以向壓縮機(jī)114提供電力?？梢詫嚎s機(jī)啟動(dòng)/關(guān)閉按鈕176設(shè)置在電力控制盤172中或者設(shè)置在單獨(dú)的控制箱中。還可以為電氣系統(tǒng)設(shè)置計(jì)時(shí)器178。
在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣回收裝置104可以包括氣體控制盤180，氣體控制盤180帶有標(biāo)度盤或者控制檢測(cè)點(diǎn)130a′、130b′、130c′、126b′、126c′、156′、154′、160′、133a′、120′和123′分別用于控制流量計(jì)130a、130b、130c，透過(guò)氣體和殘余氣體背壓調(diào)節(jié)器126b和126c，透過(guò)氣體壓力計(jì)156，殘余氣體壓力計(jì)154，壓縮機(jī)橫向壓力計(jì)160，高低橫向流隔離閥133a，以及位于廢氣口111下游的廢氣橫向隔離閥120和壓縮機(jī)節(jié)流閥123。為了進(jìn)一步在氫氣回收裝置104中控制廢氣流的處理，可以在該回收體系中引入自動(dòng)氣體控制設(shè)備例如質(zhì)量流量控制器、壓力傳感器和機(jī)械閥。這些元件可以進(jìn)一步與裝置內(nèi)的(on site)計(jì)算機(jī)或者可編程的邏輯控制器(PLC)耦聯(lián)，或者經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)連接用于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制，這些元件適用于連續(xù)無(wú)人操作。
氫氣回收裝置104可以可拆裝式地結(jié)合在具有處理區(qū)的任何工業(yè)體系100內(nèi)，所述處理區(qū)需要連續(xù)或間歇流入氫氣并產(chǎn)生含氫廢氣。它還可以結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)工業(yè)體系100中，或者與多個(gè)處理區(qū)102一起使用。氫氣回收裝置104的便攜性增加了它同時(shí)地或者交替地與一個(gè)或多個(gè)工業(yè)體系一起使用的通用性和方便性。因此，便攜式氫氣回收裝置104可以在需要時(shí)從工業(yè)體系100或者處理區(qū)102上分開(kāi)，轉(zhuǎn)移和連接至另一個(gè)工業(yè)體系100或處理區(qū)102。或者，氫氣回收裝置104可以同時(shí)連接至相應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)工業(yè)體系100的多個(gè)處理區(qū)102。
圖4說(shuō)明了氫氣回收裝置104在連續(xù)退火體系200中的使用。軌道201將待處理的制品或材料209運(yùn)送到退火爐206內(nèi)并從爐206中取出經(jīng)處理的材料。爐206排出富氫廢氣，該富氫廢氣經(jīng)橫向管道210被送入氫氣回收裝置104。氫氣回收裝置104接收來(lái)自爐206的輸出氣體，從廢氣流中分離氫氣，并經(jīng)由返回管道236將回收的氫氣送回爐206，在退火工藝中再次利用。
相似地，可以在粉末金屬燒結(jié)體系或在氫氣的存在下操作的其它任何高溫處理體系中使用氫氣回收裝置104。氫氣回收裝置104可以連續(xù)補(bǔ)充由廢氣流損失的氫氣，可以進(jìn)行操作用來(lái)補(bǔ)充單獨(dú)的氫氣源，或者可以在需要時(shí)用來(lái)代替單獨(dú)的氫氣源。
盡管為了說(shuō)明而不是限制本發(fā)明描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，可以在本發(fā)明的原則和范圍內(nèi)對(duì)細(xì)節(jié)、部件的材料和布置進(jìn)行各種變化。因此，上述描述并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物確定。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)體系，該體系包括用于在氫氣的存在下處理制品的處理區(qū)，所述處理區(qū)排放含氫輸出氣體；以及氫氣回收裝置，其包括接收至少一部分輸出氣體并排放壓縮氣體的壓縮機(jī)；包括氫氣金屬膜的分離區(qū)，所述分離區(qū)接收壓縮氣體并排放透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體；以及將透過(guò)氣體從氫氣回收裝置輸送到處理區(qū)的流體通道。
2.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其中氫氣回收裝置是便攜裝置。
3.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其中處理區(qū)包括退火爐。
4.權(quán)利要求3的工業(yè)體系，其中退火爐是連續(xù)式退火爐。
5.權(quán)利要求3的工業(yè)體系，其中退火爐是間歇式退火爐。
6.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其中處理區(qū)包括粉末金屬燒結(jié)爐。
7.權(quán)利要求6的工業(yè)體系，其中燒結(jié)爐是連續(xù)式燒結(jié)爐。
8.權(quán)利要求6的工業(yè)體系，其中燒結(jié)爐是間歇式燒結(jié)爐。
9.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括介于處理區(qū)和壓縮機(jī)之間的預(yù)濾器。
10.權(quán)利要求9的工業(yè)體系，其還包括介于處理區(qū)和預(yù)濾器之間的水蒸汽分離區(qū)。
11.權(quán)利要求9的工業(yè)體系，其還包括介于壓縮機(jī)和分離區(qū)之間的緩沖罐。
12.權(quán)利要求9的工業(yè)體系，其還包括介于壓縮機(jī)和分離區(qū)之間的背壓調(diào)節(jié)器。
13.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括介于壓縮機(jī)和分離區(qū)之間的線內(nèi)濾器。
14.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括介于壓縮機(jī)和分離區(qū)之間的脫濕區(qū)。
15.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括接收透過(guò)氣體和殘余氣體的換熱器。
16.權(quán)利要求15的工業(yè)體系，其還包括控制換熱器下游的殘余氣體的回火保險(xiǎn)器。
17.權(quán)利要求15的工業(yè)體系，其還包括控制換熱器下游的透過(guò)氣體的回火保險(xiǎn)器。
18.權(quán)利要求15的工業(yè)體系，其還包括用于介于換熱器和回火保險(xiǎn)器之間的殘余氣流的脫濕區(qū)。
19.權(quán)利要求15的工業(yè)體系，其還包括獲取換熱器下游的殘余氣體的取樣口。
20.權(quán)利要求15的工業(yè)體系，其還包括獲取換熱器下游的透過(guò)氣體的取樣口。
21.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括在分離區(qū)內(nèi)支承氫氣金屬膜的隔振底座。
22.權(quán)利要求1的工業(yè)體系，其還包括排放第二含氫輸出氣體的第二處理區(qū)，所述第二含氫輸出氣體被壓縮機(jī)接收。
23.一種工業(yè)體系，該體系包括第一處理區(qū)，其中在氫氣存在下處理第一制品，所述第一處理區(qū)排放第一含氫輸出氣體；第二處理區(qū)，其中在氫氣存在下處理第二制品，所述第二處理區(qū)排放第二含氫輸出氣體；以及氫氣回收裝置，其包括接收至少一部分第一和第二輸出氣體并排放壓縮氣體的壓縮機(jī)；包括氫氣金屬膜的分離區(qū)，所述分離區(qū)接收壓縮氣體并排放透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體；以及將部分透過(guò)氣體輸送至第一和第二處理區(qū)的流體通道。
24.權(quán)利要求23的工業(yè)體系，其中氫氣回收裝置是便攜裝置。
25.一種連續(xù)退火體系，其包括適用于在氫氣的存在下對(duì)制品進(jìn)行退火且排放含氫輸出氣體的爐；將制品輸送至爐且從爐中取出制品的軌道；以及氫氣回收裝置，其包括接收至少一部分輸出氣體并排放壓縮氣體的壓縮機(jī)；包括氫氣金屬膜的分離區(qū)，所述分離區(qū)接收壓縮氣體并排放透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體；以及將透過(guò)氣體輸送至爐的流體通道。
26.一種用在工業(yè)體系中的便攜式氫氣回收裝置，所述工業(yè)體系包括排放含氫輸出氣體的處理區(qū)，所述回收裝置包括外殼；由外殼支承的、接收輸出氣體并排放壓縮氣體的壓縮機(jī)；包括由外殼支承的氫氣金屬膜的分離區(qū)，所述分離區(qū)接收壓縮氣體并排放透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體；以及將透過(guò)氣體從該工業(yè)體系的分離區(qū)輸送到處理區(qū)的流體通道。
27.權(quán)利要求26的裝置，其還包括介于壓縮機(jī)和分離區(qū)之間的線內(nèi)濾器。
28.權(quán)利要求26的裝置，其還包括接收透過(guò)氣體和殘余氣體的換熱器。
29.權(quán)利要求28的裝置，其還包括控制換熱器下游的殘余氣體的回火保險(xiǎn)器。
30.權(quán)利要求28的裝置，其還包括控制換熱器下游的透過(guò)氣體的回火保險(xiǎn)器。
31.權(quán)利要求28的裝置，其還包括獲取換熱器下游的殘余氣體的取樣口。
32.權(quán)利要求28的裝置，其還包括獲取換熱器下游的透過(guò)氣體的取樣口。
33.權(quán)利要求26的裝置，其還包括在分離區(qū)內(nèi)支承氫氣金屬膜的隔振底座。
34.權(quán)利要求26的裝置，其還包括接收壓縮機(jī)上游的輸出氣體的脫水蒸汽區(qū)。
35.權(quán)利要求35的裝置，其還包括接收壓縮氣體的第一脫濕區(qū)。
36.權(quán)利要求36的裝置，其還包括位于分離區(qū)下游的、接收殘余氣體的第二脫濕區(qū)。
37.一種用在工業(yè)體系中的便攜式純化裝置，所述工業(yè)體系包括排放含氫輸出氣體的處理區(qū)，所述純化裝置包括外殼；由外殼支承的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)接收輸出氣體并排放壓縮氣體；以及包括由外殼支承的氫氣金屬膜的分離區(qū)，所述分離區(qū)接收壓縮氣體并排放透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體。
38.權(quán)利要求37的裝置，其還包括用于存儲(chǔ)透過(guò)氣體的區(qū)域。
39.一種用于回收在處理制品的工業(yè)方法中使用的氫氣的方法，其中所述工業(yè)方法利用將含氫輸出氣體排放至第一排氣區(qū)的第一處理區(qū)，所述方法包括將氫氣回收裝置連接至第一排氣區(qū)；壓縮輸出氣體并向氫氣回收裝置輸出壓縮氣體；使氫氣金屬膜與壓縮氣體接觸，以在氫氣回收裝置中提供貧氫殘余氣體和透過(guò)氣體；以及將至少第一部分透過(guò)氣體輸送至第一處理區(qū)。
40.權(quán)利要求39的方法，其中連接氫氣回收裝置包括將氫氣回收裝置轉(zhuǎn)移至第一處理區(qū)附近。
41.權(quán)利要求39的方法，其還包括將氫氣回收裝置連接至第二處理區(qū)的第二排氣區(qū)；以及將第二部分透過(guò)氣體輸送至第二處理區(qū)。
全文摘要
一種工業(yè)體系，包括用于在氫氣的存在下處理制品的處理區(qū)和氫氣回收裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述氫氣回收裝置包括壓縮機(jī)和具有氫氣金屬膜的分離區(qū)。所述壓縮機(jī)接收和壓縮從處理區(qū)排出的含氫輸出氣體。壓縮氣體被輸送到分離區(qū)，在那里被分離為透過(guò)氣體和貧氫殘余氣體。在一個(gè)實(shí)施方案中，透過(guò)氣體被送回處理區(qū)。
文檔編號(hào)C21D1/76GK1754004SQ200480005452
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者布雷特·R·克魯格, 約翰尼·T·費(fèi)拉拉, 加里·D·麥克道爾 申請(qǐng)人:Ati資產(chǎn)公司