氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法
【專(zhuān)利摘要】一種氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法。該系統(tǒng)包括冷卻器和壓力傳感器，當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始脫氫的第一條件時(shí)，將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，為處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣，當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，將該氫化爐從氫氣循環(huán)系統(tǒng)斷開(kāi)，當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始吸氫的第三條件時(shí)，將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從氫氣循環(huán)系統(tǒng)提供氫氣。本發(fā)明的氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法，能夠以低成本、高效率循環(huán)氫氣，減少氫氣使用量，并且避免使用大容量的儲(chǔ)氣瓶來(lái)儲(chǔ)存氫氣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法，具體而言，涉及一種在制備稀土材料永磁體的工藝中使氫氣循環(huán)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如釹鐵硼永磁體的生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)釹鐵硼稀土材料進(jìn)行氫破碎。所謂"氫破碎"，指的是利用稀土材料具有吸氫特性，吸氫后發(fā)生膨脹，在膨脹的過(guò)程中沿晶界斷裂，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土材料進(jìn)行破碎的目的。
[0003]在上述氫破碎的過(guò)程中，需要使用氫氣。然而，現(xiàn)有的氫氣使用方式需要消耗大量的氫氣，并且需要專(zhuān)門(mén)的、大容量的儲(chǔ)氣瓶來(lái)儲(chǔ)存氫氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而作出的，其目的在于提供一種氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法，以低成本、高效率循環(huán)氫氣，減少氫氣使用量，并且避免使用大容量的儲(chǔ)氣瓶來(lái)儲(chǔ)存氫氣。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氫氣循環(huán)系統(tǒng)，用于在兩個(gè)或三個(gè)以上氫化爐之間循環(huán)氫氣，包括:冷卻器(4)，用于冷卻流過(guò)其中的氣體，所述冷卻器與氫化爐一一對(duì)應(yīng)，其一端連接到相應(yīng)的氫化爐，另一端通過(guò)閥門(mén)(3)相互連接；以及壓力傳感器(35)，用于測(cè)量壓力，所述壓力傳感器與氫化爐和冷卻器一一對(duì)應(yīng)，位于相應(yīng)的冷卻器的所述另一端附近，當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始脫氫的第一條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而為處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣，當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)將該氫化爐從氫氣循環(huán)系統(tǒng)斷開(kāi)，當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始吸氫的第三條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而從氫氣循環(huán)系統(tǒng)提供氫氣。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種使用上述氫氣循環(huán)系統(tǒng)的氫氣循環(huán)方法，包括如下步驟:當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始脫氫的第一條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而為處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣，當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)將該氫化爐從氫氣循環(huán)系統(tǒng)斷開(kāi)，當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始吸氫的第三條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而從氫氣循環(huán)系統(tǒng)提供氫氣。
[0007]本發(fā)明的氫氣循環(huán)系統(tǒng)和氫氣循環(huán)方法，能夠以低成本、高效率循環(huán)氫氣，減少氫氣使用量，并且避免使用大容量的儲(chǔ)氣瓶來(lái)儲(chǔ)存氫氣。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0008]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下將結(jié)合【具體實(shí)施方式】來(lái)對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。需要指出的是，本發(fā)明的各實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非用來(lái)限定本發(fā)明。
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。需要說(shuō)明的是，該氫氣循環(huán)系統(tǒng)由兩組基本相同的部件對(duì)稱(chēng)組成。在以下的說(shuō)明中，針對(duì)各組中相同的部件(例如，氫化爐)，當(dāng)不需要區(qū)分該部件所在的組時(shí)，使用相同的附圖標(biāo)記(例如，氫化爐2)，當(dāng)需要區(qū)分該部件所在的組時(shí)，在附圖標(biāo)記的后面加上表示該部件所在的組的標(biāo)記(例如，氫化爐2-1、氫化爐2-2)。
[0011]如圖1所示，氫氣循環(huán)系統(tǒng)I通過(guò)管路連接到氫化/脫氫爐2 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)為"氫化爐")，用于向氫化爐2供給使稀土材料氫破碎所需的氫氣和其它氣體(例如氬氣等)，以及從氫化爐2排出氫氣和其它氣體。
[0012]氫化爐2用于放置例如釹鐵硼稀土材料的稀土材料，供稀土材料吸氫、脫氫使用。在氫化爐2中，設(shè)有溫度傳感器21，用于檢測(cè)氫化爐2中的溫度。
[0013]真空泵5通過(guò)冷卻器4連接到氫化爐2，用于從氫化爐2抽出氣體。在連接氫化爐2和真空泵5的管路中靠近真空泵5附近，設(shè)有閥門(mén)51。當(dāng)閥門(mén)51打開(kāi)時(shí)，將真空泵5連接到管路，從而抽出氣體，當(dāng)閥門(mén)51關(guān)閉時(shí)，將真空泵5從管路斷開(kāi)，從而不能抽出氣體。
[0014]氫氣循環(huán)系統(tǒng)I包括冷卻器4，用于對(duì)流經(jīng)冷卻器4的氣體進(jìn)行冷卻。冷卻器4具有閥門(mén)41和42，用于控制向冷卻器4供給冷卻水。當(dāng)閥門(mén)41和42打開(kāi)時(shí)，向冷卻器4供給冷卻水，從而冷卻器4工作，當(dāng)閥門(mén)41和42關(guān)閉時(shí)，不向冷卻器4供給冷卻水，從而冷卻器4不工作。
[0015]在冷卻器4遠(yuǎn)離氫化爐2的一端附近，設(shè)有壓力傳感器35。
[0016]氫氣循環(huán)系統(tǒng)I還包括氫罐6,用于儲(chǔ)存氫氣。氫罐6通過(guò)閥門(mén)61連接到冷卻器4的上述一端，從而可將氫罐6連接到管路，或者從管路斷開(kāi)。
[0017]氫氣循環(huán)系統(tǒng)I還包括惰性氣體罐7，用于儲(chǔ)存惰性氣體，例如氬氣(Ar)。惰性氣體罐7通過(guò)閥門(mén)71連接到冷卻器4的上述一端，從而可將惰性氣體罐7連接到管路，或者從管路斷開(kāi)。
[0018]下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的氫氣循環(huán)系統(tǒng)I進(jìn)行氫氣循環(huán)時(shí)的工藝流程。
[0019]假設(shè)氫化爐2-1已完成吸氫前的全部準(zhǔn)備工作，處于規(guī)定的真空狀態(tài)。并且，氫化爐2-2已加熱到了預(yù)定溫度，壓力也達(dá)到了預(yù)定數(shù)值，做好了釋放氫氣的全部準(zhǔn)備工作:
[0020](I)打開(kāi)閥門(mén)41-2、42_2，向冷卻器4_2供水，從而冷卻器4_2開(kāi)始冷卻。
[0021](2)為了控制反應(yīng)速度，可打開(kāi)閥門(mén)71-1，向氫化爐2-1補(bǔ)充適量氬氣。
[0022](3)當(dāng)壓力傳感器35-2檢測(cè)到的壓力值大于等于IlOkPa時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)3，從而氫化爐2-2向氫化爐2-1供氣。
[0023]當(dāng)溫度傳感器21-1檢測(cè)到的溫度恒定在大約200°C、壓力傳感器35-1檢測(cè)到的壓力值小于等于130kPa，并且壓力傳感器35-2檢測(cè)到的值連續(xù)5?10分鐘低于130kPa時(shí)，表示氫化爐2-1還需要繼續(xù)吸氫，而氫化爐2-2已基本完成脫氫。此時(shí)，并行地進(jìn)行如下操作:
[0024]對(duì)于氫化爐2-2，因其還需要繼續(xù)脫氫，因而進(jìn)行:
[0025](4a_l)關(guān)閉閥門(mén) 3。
[0026](4a-2)啟動(dòng)真空泵，抽真空，充氬，冷卻，檢測(cè)合格后出料。
[0027](4a-3)出料后的氫化爐2_2重新裝入稀土材料原料，打開(kāi)閥門(mén)51_2抽真空，直至壓力傳感器35-2檢測(cè)到的壓力值小于10Pa，然后充氬氣至30kPa，再抽真空至lOPa，檢測(cè)合格后，作好下一輪吸氫準(zhǔn)備。
[0028]在氫化爐2-2進(jìn)行上述步驟4a_l?4a_3的同時(shí)，對(duì)于氫化爐2-1，進(jìn)行如下操作:
[0029](4b-l)當(dāng)壓力傳感器35-1檢測(cè)到的壓力值小于等于IlOkPa時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)61_1，向氫化爐2-1補(bǔ)充氫氣。
[0030](4b-2)當(dāng)溫度傳感器21-1檢測(cè)到的溫度恒定在約200°C、壓力傳感器35_1檢測(cè)到的壓力值連續(xù)5?10分鐘為130kPa而不再下降時(shí)，表示稀土材料吸氫已經(jīng)飽和，應(yīng)該轉(zhuǎn)入脫氫程序。
[0031](4b-3)對(duì)氫化爐2-1進(jìn)行加熱，向冷卻器4-1供水，作好釋放氫氣的準(zhǔn)備工作。
[0032]采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，能夠回收稀土材料吸氫和脫氫工藝中95%以上的氫氣。
[0033]此外，因?yàn)橹恍鑼?duì)二臺(tái)傳統(tǒng)的氫化爐進(jìn)行簡(jiǎn)單連接即可實(shí)現(xiàn)氫氣的高效循環(huán)和利用，因而降低了系統(tǒng)的成本。
[0034]以上以連接兩臺(tái)傳統(tǒng)的氫化爐為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于連接兩臺(tái)氫化爐，而是可以連接更多臺(tái)氫化爐。例如，當(dāng)連接三臺(tái)以上的氫化爐時(shí)，可以在其中二臺(tái)進(jìn)行吸、放氫操作時(shí)，另一臺(tái)則作好出料、裝料等吸氫準(zhǔn)備工作。
【權(quán)利要求】
1.一種氫氣循環(huán)系統(tǒng)，用于在兩個(gè)或三個(gè)以上氫化爐之間循環(huán)氫氣，包括: 冷卻器(4)，用于冷卻流過(guò)其中的氣體，所述冷卻器與氫化爐一一對(duì)應(yīng)，其一端連接到相應(yīng)的氫化爐，另一端通過(guò)閥門(mén)(3)相互連接；以及 壓力傳感器(35)，用于測(cè)量壓力，所述壓力傳感器與氫化爐和冷卻器 對(duì)應(yīng)，位于相應(yīng)的冷卻器的所述另一端附近， 當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始脫氫的第一條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而為處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣， 當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)將該氫化爐從氫氣循環(huán)系統(tǒng)斷開(kāi)， 當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始吸氫的第三條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而從氫氣循環(huán)系統(tǒng)提供氫氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括氫罐(6),用于向所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)充氫氣，所述氫罐通過(guò)各氫罐閥門(mén)出1)連接到各氫化爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力和氫化爐內(nèi)的溫度不滿(mǎn)足結(jié)束吸氫的第四條件，并且處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，打開(kāi)與該處于吸氫狀態(tài)的氫化爐相對(duì)應(yīng)的氫罐閥門(mén)，從氫罐向該處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括惰性氣體罐(7)，用于向所述氫氣循環(huán)系統(tǒng)供給惰性氣體，所述惰性氣體罐通過(guò)各惰性氣體罐閥門(mén)(71)連接到各氫化爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐吸氫時(shí)，打開(kāi)與該處于吸氫狀態(tài)的氫化爐相對(duì)應(yīng)的惰性氣體罐閥門(mén)，從而向該處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供惰性氣體。
6.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的氫氣循環(huán)系統(tǒng)的氫氣循環(huán)方法，包括如下步驟: 當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始脫氫的第一條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而為處于吸氫狀態(tài)的氫化爐提供氫氣， 當(dāng)處于脫氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足結(jié)束脫氫的第二條件時(shí)，通過(guò)關(guān)閉閥門(mén)將該氫化爐從氫氣循環(huán)系統(tǒng)斷開(kāi)， 當(dāng)處于吸氫狀態(tài)的氫化爐的壓力傳感器測(cè)量到的壓力滿(mǎn)足開(kāi)始吸氫的第三條件時(shí)，通過(guò)打開(kāi)閥門(mén)將該氫化爐連接到氫氣循環(huán)系統(tǒng)，從而從氫氣循環(huán)系統(tǒng)提供氫氣。
【文檔編號(hào)】B22F9/04GK103752835SQ201110459950
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月31日
【發(fā)明者】李西敏 申請(qǐng)人:天津三環(huán)樂(lè)喜新材料有限公司, 北京中科三環(huán)高技術(shù)股份有限公司