AQ-20/FC-20氨分解氣體發(fā)生裝置

使用說(shuō)明書(shū)

一、氨分解制氫的原理

在一定條件下將氨進(jìn)行分解可以獲得75％H₂、25％N₂的氫氮混合氣體，其反應式如下：

      2NH₃            3H₂+N₂-Q  

用此法制得的氣體是一種良好的還原性保護氣體，可以廣泛地應用于半導體工業(yè)、冶金工業(yè)、機械工業(yè)以及其它需要保護氣氛的生產(chǎn)和科研部門(mén)中。 

利用液氨來(lái)制取保護氣體，在工業(yè)上較容易實(shí)現，這是因為：

1. 氨容易分解：氨在催化劑的作用下，常壓加熱至300℃以上即能分解，并且隨著(zhù)溫度的升高，分解速度加快，分解也就越*。

2. 氣體精制容易：作為原料的液氨純度是很高的，其中揮發(fā)性雜質(zhì)只有少量的惰性氣體和水份，特別是含氧量極少。因此，氨分解后的混合氣體只需通過(guò)簡(jiǎn)單的凈化就可獲得純度很高的保護氣體。

3. 原料液氨容易得到，價(jià)格低廉，原料消耗比較少（每公斤液氨可產(chǎn)生2.6N m³混合氣體）。

二、工藝流程 （參見(jiàn)工藝流程圖）

氨氣源來(lái)自液氨鋼瓶或液氨貯罐，鑒于分解后產(chǎn)氣純度的要求和防止催化劑中毒的要求，要使用優(yōu)等品或優(yōu)等品以上的氨。

注意：用戶(hù)一定要在液氨鋼瓶上安裝鋼瓶減壓閥，否則設備將很難控制能使用。

當氨氣量較大或環(huán)境溫度較低時(shí)，液氨需經(jīng)氣化器氣化。氨氣經(jīng)鋼瓶減壓閥減壓后，壓力降至0.05MPa（表壓）左右，然后經(jīng)套管式換熱器予熱后進(jìn)入分解爐。分解爐是由爐膽、電熱元件和保溫材料組成，AQ20A氨分解爐有二組爐膽，內裝氨分解觸媒，爐膛二周是電熱扁帶，通電后使爐溫均勻上升。分解爐溫度控制在800～850℃之間，氨氣在高溫下分解，分解后的高溫混合氣體通過(guò)套管換熱器與低溫的氨氣進(jìn)行熱交換，再經(jīng)過(guò)列管式水冷卻器后溫度降至接近常溫，便可供用戶(hù)使用。如用戶(hù)對混合氣的純度和露點(diǎn)要求較高，則可在氨分解裝置后配純化裝置。

三、主要技術(shù)指標

1．產(chǎn)氣量：                                                  20m³ /h

2．原料氣體：                                          75 % H₂  25 % N₂

    雜質(zhì)殘氨 ＜ 1000PPm

                                                            露點(diǎn) ＜－10℃

3． 純化后氣體：                                          殘氨 ≤ 5PPm

                                                            露點(diǎn) ≤－60℃

4.純氣出口壓力：                                             ＜ 0.05Mpa

5分解爐工作溫度：                                            800℃ 

干燥器工作溫度：                 350℃

再生溫度：                                                 <350℃

6．干燥器工作周期：                                          24h×2

7. 電源：                                                 380V   50HZ

    8. 功率：                                                          27kw

四、氨分解裝置結構及特點(diǎn)

AQ-20/FC-20氨分解制氫裝置是長(cháng)方型，結構緊湊，操作維修都很方便。請參見(jiàn)工藝流程圖。

• 匯流排

在氨瓶與氨分解設備之間一般要求安裝匯流排，這樣既便于氨瓶之間的更換及使用，也便于進(jìn)氨流量的調節及放空。通常采用并聯(lián)的形式安裝于氨源出口處或氨分解設備的進(jìn)氨口中。進(jìn)氨閥V01、V02就是采用并聯(lián)的形式安裝于設備的進(jìn)氨口中。

本設備進(jìn)氨口可以直接套內徑φ10軟管，也可以接M18×1.5螺紋聯(lián)接內徑φ10的金屬軟管。

• 分解爐

是一臺溫控電爐，其內部為分解爐膽。加熱系統為高鎳鉻合金電熱扁帶，固定在特制的耐火材料上，稱(chēng)為電爐板。一旦電熱扁帶燒斷，電爐板就要更換。分解爐裝有測溫熱電偶TIC-01、TIC-02，進(jìn)行溫度控制與監控。

1）爐膽

分解爐的核心部件，為三組U型的耐高溫不銹鋼管，內裝氨分解鎳基催化劑約30kg，催化劑在800℃～850℃的溫度下工作，其正常使用壽命為3～5年。催化劑會(huì )因為分解用氨不純而發(fā)生中毒失效，一旦催化劑失效，則必須更換催化劑或爐膽。

2）電熱扁帶

電熱扁帶為高鎳鉻合金材料，固定在特制的爐管上。均勻分布。

3）爐體結構及保溫材料

爐體中間采用成型耐火磚,四周選用纖維毯、纖維氈做保溫層，結構緊湊，保溫性能良好。

3. 水冷卻器

  其內部為列管式換熱器，管程通水（下進(jìn)上出），殼程通氣（上進(jìn)下出）。氣體排污閥V06應處于關(guān)閉狀態(tài)。在通氣前，首先應接通冷卻水，工作中應保證冷卻水的循環(huán)與不間斷。需要定期排放氣體冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水—使用氣體排污閥排放。（注30m³以上的分解爐才有冷卻器）

五、設備安裝及使用前準備

• 本套設備可直接放置在室內平整水泥地面上。房間要求寬敞，周?chē)h(huán)境通風(fēng)良好且水電到位。連接裝置進(jìn)出氣管，放空口必須用管路接至室外，向上排放。氨瓶要求安放在寬敞、通風(fēng)的室內或有棚的平臺上。通?？稍谄渖弦試娏茏詠?lái)水的形式以保持其恒溫，防止結霜。

進(jìn)氨所用管道及連接件對氨都應有耐腐蝕性，例如耐腐蝕金屬軟管、不銹鋼管等，不能用含銅材料。設備的出氣管和放空管采用無(wú)縫碳鋼管。     

• 安裝完畢，系統作氣密性試驗：用鋼瓶氮氣接通進(jìn)氨口，打開(kāi)進(jìn)氨閥、鋼瓶上減壓閥，對系統充入0.4 Mpa的氮氣，在各管道連接處用肥皂水檢漏，以不泄漏為合格。

試驗結束后，關(guān)閉各進(jìn)出口閥。

• 做好使用前的準備工作

1） 熟悉本設備原理、構造，認真檢查設備氣、電各系統是否暢通或是否有漏氣，電氣接觸不良或儀表失靈等現象，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)修復。

2） 氣路系統各閥門(mén)應處于關(guān)閉狀態(tài)。

3） 設備運行前，用戶(hù)應將電源線(xiàn)按電器接線(xiàn)圖接入控制箱，做好接地保護，爐體的絕緣電阻應不小于0.5MΩ。合格后方可使用。

4） 檢測電熱元件三項電阻是否平衡，如嚴重不平衡應檢查電熱絲是否斷路或短路。

5）接好進(jìn)出水管道，打開(kāi)冷卻系統閥門(mén)。

6） 接通外部電源。

7）將氨瓶與設備并聯(lián)接好。

六、操作方法（分解爐）

1．管路吹掃

用氮氣吹掃分解爐和氣體管路，以置換系統中的空氣，吹掃時(shí)間1-2小時(shí)。

2. 觸媒活化

1）接通電源，打開(kāi)電控箱電源開(kāi)關(guān)，溫控儀指示燈亮，分解爐加溫指示燈亮，觀(guān)察電流表工作是否正常，設備開(kāi)始加熱升溫。升溫前，應詳細閱讀溫控儀的使用說(shuō)明書(shū)。監控溫度設置應比溫控設置高20～50℃。

2）開(kāi)減壓閥、排污閥，使設備內的殘余氣體在升溫過(guò)程中放空至室外。

觸媒活化過(guò)程溫度和氣量控制如下：

 * 表中數據供參考，用戶(hù)在操作時(shí)可根據實(shí)際情況靈活調整。

爐膛溫度較低時(shí)，氨不易分解，不能通氣；爐溫升至500℃以上時(shí)，緩慢打開(kāi)進(jìn)氨閥，進(jìn)氣流量調整在放空口無(wú)濃烈氨味為準，所產(chǎn)生的分解氣和水由排污閥V06放至室外。隨著(zhù)爐溫的升高，進(jìn)氣流量逐漸增大；當爐溫達到800℃時(shí)，將進(jìn)氣流量盡量開(kāi)大（仍以放空口無(wú)濃烈氨味為準），并在此狀態(tài)下穩定1-2小時(shí)，待放空口氣體用鼻嗅無(wú)明顯的氨味或觀(guān)察氣體燃燒時(shí)火焰呈桔紅色或取樣分析測定殘氨＜0.1％時(shí)，觸媒已得到充分活化。

3. 正常工作

觸媒活化結束后，即可進(jìn)入正常工作。

首先，打開(kāi)排污閥，檢查進(jìn)氨閥是否關(guān)閉。接通總電源，將分解爐的溫控儀調至800℃～850℃，開(kāi)始對分解爐加熱。待分解爐升溫至800℃后，逐慚緩慢地打開(kāi)進(jìn)氨閥、調節減壓閥，使分解爐的壓力為0.05 Mpa，氨氣流量緩慢上升 (注意：流量不能增加過(guò)快，以保證氨氣充分分解)，此時(shí)氨氣開(kāi)始分解，并經(jīng)排污閥V06排至窒外，過(guò)了幾分鐘后，關(guān)閉排污閥，

四．操作方法：

  開(kāi)機準備

1）Ⅰ組干燥器再生：

  ⑴關(guān)閉純氣出口閥V10。順序開(kāi)啟干燥器Ⅱ工作出口閥V06、進(jìn)口閥V02、干燥器Ⅰ再生出口閥V03、再生進(jìn)口閥V07、再生流量計閥V09，并調節閥V09使再生氣流量至1．5～2m³/h。

  ⑵干燥器升溫選擇開(kāi)關(guān)撥向Ⅰ組，打開(kāi)干燥器加熱開(kāi)關(guān)，調節溫控儀，開(kāi)始加熱再生。再生溫度高有利于再生*，但溫度過(guò)高使吸附劑使用壽命縮短，甚至燒壞；而且也會(huì )降低電加熱棒的使用壽命，Ⅰ組干燥器電加熱棒的加熱溫度由干燥器頂部熱電偶TIC－01顯示，可以設定在300℃左右，不得超過(guò)350℃。從開(kāi)始加溫至再生加熱結束一般要5小時(shí)左右，5小時(shí)侯關(guān)閉干燥器加熱開(kāi)關(guān)，可根據設備運行情況作調整。當冷吹至室溫后，將干燥器升溫選擇開(kāi)關(guān)撥向中間空檔。關(guān)閉干燥器Ⅰ再生進(jìn)口閥V07、再生出口閥V03、打開(kāi)干燥器Ⅰ工作出口閥V06、進(jìn)口閥V02、關(guān)閉干燥器Ⅱ工作進(jìn)口閥V02、出口閥V06，打開(kāi)純氣出口閥調節所需得流量即可正常工作。

2．正常工作： 

1）Ⅰ組工作、Ⅱ組再生

  順序開(kāi)啟純氣出口閥V10、干燥器Ⅰ工作出口閥V05、工作進(jìn)口閥V01

并調好其流量，產(chǎn)品氣即可送至使用點(diǎn)。

②開(kāi)啟干燥器Ⅱ再生出口閥V04、再生進(jìn)口閥V08、再生流量計閥V09，并調節再生氣流量至1．5～2 m³ /h左右，按上述“Ⅰ組干燥器再生”的方法進(jìn)行Ⅱ組干燥器加熱，直至再生加熱結束。

2）Ⅰ組工作、Ⅱ組吹冷

當Ⅱ組干燥器再生加熱結束后，關(guān)閉干燥器加熱開(kāi)關(guān)，仃止升溫，即進(jìn)入Ⅰ組干燥器工作、Ⅱ組干燥器吹冷（所有閥門(mén)不變動(dòng)）。

3）Ⅰ組工作、Ⅱ組待用

當Ⅱ組吹冷結束后(即干燥器吹至室溫后) ，將干燥器升溫選擇開(kāi)關(guān)撥向中間空檔，關(guān)閉干燥器Ⅱ再生進(jìn)口閥V08、再生出口閥V04，即進(jìn)入Ⅰ組工作、Ⅱ組待用。

4）Ⅱ組工作、Ⅰ組再生

當Ⅰ組工作失效后（以24小時(shí)為準），即轉入Ⅱ組工作、Ⅰ組再生。

開(kāi)干燥器Ⅱ工作出口閥V06、工作進(jìn)口閥V02，關(guān)干燥器Ⅰ工作進(jìn)口閥V01、工作出口閥V05，此時(shí)Ⅱ打組即正常工作；并同時(shí)對Ⅰ組進(jìn)行再生，此時(shí)打開(kāi)干燥器加熱開(kāi)關(guān)。打開(kāi)干燥器Ⅰ再生出口閥V03、再生進(jìn)口閥V07、按上述“Ⅰ組干燥器再生”的方法進(jìn)行Ⅰ組干燥器再生加熱，直至再生加熱結束。

 5）Ⅱ組工作、Ⅰ組吹冷

當Ⅰ組干燥器再生加熱結束后，關(guān)閉干燥器加熱開(kāi)關(guān)，仃止升溫，即進(jìn)入Ⅱ組工作、Ⅰ組吹冷(所有閥門(mén)不變動(dòng))。

6）Ⅱ組工作、Ⅰ組待用

當Ⅰ組吹冷結束后(即干燥器吹至室溫后) ，將干燥器升溫選擇開(kāi)關(guān)撥向中間空檔，關(guān)閉再生流量計閥V09、Ⅰ組干燥器再生進(jìn)口閥V07、再生出口閥V03，即進(jìn)入Ⅱ組干燥器工作、Ⅰ組干燥器待用。當Ⅱ組干燥器工作失效后，又進(jìn)入Ⅰ組干燥器工作、Ⅱ組干燥器再生狀態(tài)，如此循環(huán)可連續運轉。一般每24h切換一次（也可視實(shí)際情況確定時(shí)間）

注意：用戶(hù)需經(jīng)常觀(guān)察氨壓表，以保證供氣壓力正常。壓力過(guò)高時(shí)，用戶(hù)需檢查并調節鋼瓶減壓閥，以保證閥后壓力不至于過(guò)高從而影響氨的分解率。

4. 停機

1） 關(guān)閉進(jìn)氨閥V01和V02 、再打開(kāi)排污閥V06，使設備內的殘余氣體排至室外。

2）關(guān)閉分解爐電源，再關(guān)閉總電源。

3）待分解爐內殘氨基本分解完畢后關(guān)閉排污閥。否則由于殘氨的分解引起壓力升高，導致儀表設備損壞。

• 關(guān)閉所有閥門(mén)，整個(gè)裝置盡可能地處于不與外部空氣接觸的狀態(tài)。便于下次使用時(shí)觸媒不再活化。

七、設備維護

用戶(hù)在使用維護過(guò)程中，如有疑問(wèn)或需求可隨時(shí)與我公司服務(wù)部聯(lián)系。

電話(huà)：

觸媒更換：觸媒使用一定時(shí)間后就會(huì )失效，引起氨分解效率明顯下降，觸媒破碎粉化會(huì )使氣流阻力增加。在這種情況下，觸媒不能繼續使用，應重新更換。更換新觸媒使用前，必須進(jìn)行活化。

電熱扁帶的更換：加熱元件為易損件，當三相電流嚴重不平衡時(shí)，可能某根電熱扁帶燒斷了，應檢查并更換電熱扁帶。

八、注意事項

1. 氨是一種具有剌激臭味的有毒氣體， 對人的眼睛和呼吸器官有傷害，應防止泄漏，特別要防止人體與液氨接觸，否則會(huì )使皮膚灼傷。

2. 經(jīng)常檢查和保持裝置氣路系統氣密性，氨氣泄漏有剌激臭味，而分解氣體無(wú)色無(wú)味，卻是易燃易爆氣體。因此要防止泄漏以免發(fā)生事故，不合格氣和廢氣放空必須排至室外。

3. 嚴格控制溫度對氨氣的充分分解是*的條件，所以必須注意控溫儀是否正常工作，若控溫儀失靈或熱電偶接觸不良，易造成指示溫度與實(shí)際溫度的不一致，以至溫度過(guò)高燒壞分解爐及觸媒，一旦發(fā)現應立即切斷電源檢修。分解爐在升溫過(guò)程中決不能超過(guò)850℃。

4. 設備外殼必須接地，以免造成用電事故，用氣必須符合氣體安全規程。

九、附圖 設備裝置總圖、工藝流程圖、電氣原理圖、電氣接線(xiàn)圖。