一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉，包括送料机构、加热还原机构和出料机构，所述送料机构的输出端与加热还原机构的输入端连接，所述加热还原机构的输出端与出料机构的输入端连接，所述加热还原机构上连接有氢气管，所述出料机构上连接有氮气管和用于加热还原机构的出料冷却的冷却系统。本实用新型专利技术中的氢化还原炉主要包括送料机构、加热还原机构与出料机构，结构简单，组成部件少，并且可实现氢化炉中的高效氢化还原，有利于促进锂离子电池正极材料的高效回收。

A hydrogen reduction furnace with ammonia decomposition hydrogen production system

【技术实现步骤摘要】
一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉
本技术属于锂离子电池回收领域，尤其涉及一种用于锂离子电池正极材料还原的氢化还原炉。
技术介绍
锂离子电池自商业化以来，由于其能量密度高，工作电压高，无记忆效应，循环寿命长被广泛用作各种移动设备的电源。锂离子电池的结构由正极和负极等主要部分组成，正极一般是正极活性物质、乙炔黑、粘结剂均匀混合涂布在铝箔集流体上。在锂离子电池体系中，正极材料的成本约占电池总成本的30-40％，因此如果需要将锂电池正极材料进行回收利用，以节约成本和保护环境。中国专利文献CN104577248A中公开了一种锂离子正极材料回收方法，该方法先将锂正极材料经前处理得到钴酸锂粉末，再将钴酸锂粉末经氢化处理、水解除锂、固液分离即可实现锂与钴的分离，并实现锂与钴的高效回收。该回收方法中，氢化过程中所用到的装置结构复杂，能源利用率不高，能耗较大，不符合可持续发展的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种结构简单、能源利用率高、可高效氢化锂离子正极材料的氢化还原炉。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉，包括送料机构、加热还原机构和出料机构，所述送料机构的输出端与加热还原机构的输入端连接，所述加热还原机构的输出端与出料机构的输入端连接，所述加热还原机构上连接有氢气管，所述出料机构上连接有氮气管和用于加热还原机构的出料冷却的冷却系统；所述氢气管上连接有氨分解制氢系统，所述氨分解制氢系统包括液氨储罐、液氨汽化器、换热器、氨分解装置与干燥器，所述液氨储罐通过液氨输送管与液氨汽化器连接，所述液氨汽化器通过氨气输送管与氨分解装置连接，所述氨分解装置通过氢氮混合气体管与干燥器连接，所述干燥器的通过干燥气出口管与所述氢气管连接。上述氢化还原炉中，优选的，所述氢氮混合气体管上设有换热系统，所述换热系统包括一级换热系统与二级换热系统，所述一级换热系统设于所述液氨汽化器内部，所述二级换热系统设于氨气输送管上。氨分解装置中出来的氢氮混合气体温度较高，在氢氮混合气体管中设置一级换热系统与二级换热系统用于气化液氨，可以大大提高能源利用率。上述氢化还原炉中，优选的，所述氨分解制氢系统还包括用于收集干燥器中吸收的残留液氨的再生还原管路，所述再生还原管路的一端连接所述干燥器的底部，另一端连接所述液氨输送管。再生还原管路的设置可以回收利用残留的液氨，减小液氨排放的同时，提高资源利用率。上述氢化还原炉中，优选的，所述氢化还原炉还包括用于控制加热还原机构内腔温度的温度控制系统、用于控制加热还原机构内腔氢气浓度的氢气流量控制系统和用于控制出料机构中氮气浓度的氮气流量控制系统。上述氢化还原炉中，优选的，所述温度控制系统包括设于加热还原机构内腔的自动温度感应器和用于依据自动温度感应器的反馈数据控制加热还原机构内腔温度的温控系统。在还原锂离子电池正极材料时，还原温度的控制是很重要的参数，上述温度控制系统可以方便的控制加热还原机构内腔的温度，以精确控制待加工物料的加热还原温度，达到氢化还原的效果。上述氢化还原炉中，优选的，所述氢气流量控制系统包括设于加热还原机构内腔的氢气浓度感应器与设有氢气管上的、用于依据氢气浓度感应器的反馈数据控制进入加热还原机构内腔氢气流量的氢气自动控制阀门。加热还原机构内腔的氢气浓度需要得到合理的控制，上述氢气流量控制系统可以实现加热还原机构内腔氢气浓度的控制。上述氢化还原炉中，优选的，所述氮气流量控制系统包括设于出料机构内腔的氮气浓度感应器与设有氮气管上的、用于依据氮气浓度感应器的反馈数据控制进入加热还原机构内腔氮气流量的氮气自动控制阀门。出料机构中的通入氮气是为了防止空气与加热还原炉中的氢气混合，防止爆炸，氮气的浓度一般控制为爆炸极限以外即可。上述氢化还原炉中，优选的，所述冷却系统为循环水冷却系统，所述循环水冷却系统包括设于出料机构外表面的水套、与水套连接的进水管和与水套连接的出水管。采用循环水冷却系统可以给出料机构内腔降温，另外，循环水冷却系统工艺操作简单，成本低，循环水中的热量还可以及时回收。上述氢化还原炉中，优选的，所述干燥器并联设有两个。与现有技术相比，本技术的优点在于：1、本技术中的氢化还原炉主要包括送料机构、加热还原机构与出料机构，结构简单，组成部件少，并且可实现氢化炉中的高效氢化还原，有利于促进锂离子电池正极材料的高效回收。2、本技术氢化还原炉的氢气来源采用氨分解制氢系统供应，氨分解制氢系统结构简单，氢气纯度高，供应量充足，与氢化还原炉一起配合使用，可降低锂离子电池氢化还原的成本。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例中氢化还原炉的结构示意图。图2为实施例中压缩空气制氮系统的结构示意图。图3为实施例中氨分解制氢系统的结构示意图。图例说明：1、送料机构；2、加热还原机构；3、出料机构；4、氢气管；5、氮气管；6、冷却系统；61、水套；62、进水管；63、出水管；7、自动温度感应器；8、温控系统；9、氢气浓度感应器；10、氢气自动控制阀门；11、氮气浓度感应器；12、氮气自动控制阀门；13、装料托盘；101、空气压缩机；102、第一空气储罐；103、冻干机；104、活性炭过滤器；105、第二空气储罐；106、吸附塔；107、氮气储罐；108、过滤器；1001、第一管路；1002、第二管路；1003、第三管路；1004、第四管路；1005、第五管路；1006、第六管路；1007、第七管路；201、液氨储罐；202、液氨汽化器；204、氨分解装置；205、干燥器；206、一级换热系统；207、二级换热系统；2001、液氨输送管；2002、氨气输送管；2003、氢氮混合气体管；2004、干燥气出口管；2005、再生还原管路。具体实施方式为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本技术作更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本技术的保护范围。除非另有特别说明，本技术中用到的各种仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例：如图1所示，本实施例的带氨分解制氢系统的氢化还原炉，包括送料机构1(通过装料托盘13送料)、加热还原机构2和出料机构3，送料机构1的输出端与加热还原机构2的输入端连接，加热还原机构2的输出端与出料机构3的输入端连接，加热还原机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉，其特征在于，包括送料机构(1)、加热还原机构(2)和出料机构(3)，所述送料机构(1)的输出端与加热还原机构(2)的输入端连接，所述加热还原机构(2)的输出端与出料机构(3)的输入端连接，所述加热还原机构(2)上连接有氢气管(4)，所述出料机构(3)上连接有氮气管(5)和用于加热还原机构(2)的出料冷却的冷却系统(6)；/n所述氢气管(4)上连接有氨分解制氢系统，所述氨分解制氢系统包括液氨储罐(201)、液氨汽化器(202)、氨分解装置(204)与干燥器(205)，所述液氨储罐(201)通过液氨输送管(2001)与液氨汽化器(202)连接，所述液氨汽化器(202)通过氨气输送管(2002)与氨分解装置(204)连接，所述氨分解装置(204)通过氢氮混合气体管(2003)与干燥器(205)连接，所述干燥器(205)的通过干燥气出口管(2004)与所述氢气管(4)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带氨分解制氢系统的氢化还原炉，其特征在于，包括送料机构(1)、加热还原机构(2)和出料机构(3)，所述送料机构(1)的输出端与加热还原机构(2)的输入端连接，所述加热还原机构(2)的输出端与出料机构(3)的输入端连接，所述加热还原机构(2)上连接有氢气管(4)，所述出料机构(3)上连接有氮气管(5)和用于加热还原机构(2)的出料冷却的冷却系统(6)；
所述氢气管(4)上连接有氨分解制氢系统，所述氨分解制氢系统包括液氨储罐(201)、液氨汽化器(202)、氨分解装置(204)与干燥器(205)，所述液氨储罐(201)通过液氨输送管(2001)与液氨汽化器(202)连接，所述液氨汽化器(202)通过氨气输送管(2002)与氨分解装置(204)连接，所述氨分解装置(204)通过氢氮混合气体管(2003)与干燥器(205)连接，所述干燥器(205)的通过干燥气出口管(2004)与所述氢气管(4)连接。


2.根据权利要求1所述的氢化还原炉，其特征在于，所述氢氮混合气体管(2003)上设有换热系统，所述换热系统包括一级换热系统(206)与二级换热系统(207)，所述一级换热系统(206)设于所述液氨汽化器(202)内部，所述二级换热系统(207)设于氨气输送管(2002)上。


3.根据权利要求1所述的氢化还原炉，其特征在于，所述氨分解制氢系统还包括用于收集干燥器(205)中吸收的残留液氨的再生还原管路(2005)，所述再生还原管路(2005)的一端连接所述干燥器(205)的底部，另一端连接所述液氨输送管(2001)。

【专利技术属性】
技术研发人员：张家顺，
申请(专利权)人：湖南五创循环科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43