AQ-20/FC-20氨分解氣體發生裝置

使用說明書

一、氨分解制氫的原理

在一定條件下將氨進行分解可以獲得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、冶金工業、機械工業以及其它需要保護氣氛的生產和科研部門中。 

利用液氨來制取保護氣體，在工業上較容易實現，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，其中揮發性雜質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簡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，價格低廉，原料消耗比較少（每公斤液氨可產生2.6N m³混合氣體）。

二、工藝流程 （參見工藝流程圖）

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

注意：用戶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。

當氨氣量較大或環境溫度較低時，液氨需經氣化器氣化。氨氣經鋼瓶減壓閥減壓后，壓力降至0.05MPa（表壓）左右，然后經套管式換熱器予熱后進入分解爐。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套管換熱器與低溫的氨氣進行熱交換，再經過列管式水冷卻器后溫度降至接近常溫，便可供用戶使用。如用戶對混合氣的純度和露點要求較高，則可在氨分解裝置后配純化裝置。

三、主要技術指標

1．產氣量：                                                  20m³ /h

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

    雜質殘氨 ＜ 1000PPm

                                                            露點 ＜－10℃

3． 純化后氣體：                                          殘氨 ≤ 5PPm

                                                            露點 ≤－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

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

• 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，也便于進氨流量的調節及放空。通常采用并聯的形式安裝于氨源出口處或氨分解設備的進氨口中。進氨閥V01、V02就是采用并聯的形式安裝于設備的進氨口中。

本設備進氨口可以直接套內徑φ10軟管，也可以接M18×1.5螺紋聯接內徑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。催化劑會因為分解用氨不純而發生中毒失效，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（下進上出），殼程通氣（上進下出）。氣體排污閥V06應處于關閉狀態。在通氣前，首先應接通冷卻水，工作中應保證冷卻水的循環與不間斷。需要定期排放氣體冷卻過程中產生的冷凝水—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，周圍環境通風良好且水電到位。連接裝置進出氣管，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、通風的室內或有棚的平臺上。通?？稍谄渖弦試娏茏詠硭男问揭员３制浜銣?，防止結霜。

進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縫碳鋼管。     

• 安裝完畢，系統作氣密性試驗：用鋼瓶氮氣接通進氨口，打開進氨閥、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，關閉各進出口閥。

• 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，發現問題及時修復。

2） 氣路系統各閥門應處于關閉狀態。

3） 設備運行前，用戶應將電源線按電器接線圖接入控制箱，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）接好進出水管道，打開冷卻系統閥門。

6） 接通外部電源。

7）將氨瓶與設備并聯接好。

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，吹掃時間1-2小時。

2. 觸媒活化

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

2）開減壓閥、排污閥，使設備內的殘余氣體在升溫過程中放空至室外。

觸媒活化過程溫度和氣量控制如下：

 * 表中數據供參考，用戶在操作時可根據實際情況靈活調整。

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

3. 正常工作

觸媒活化結束后，即可進入正常工作。

首先，打開排污閥，檢查進氨閥是否關閉。接通總電源，將分解爐的溫控儀調至800℃～850℃，開始對分解爐加熱。待分解爐升溫至800℃后，逐慚緩慢地打開進氨閥、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：流量不能增加過快，以保證氨氣充分分解)，此時氨氣開始分解，并經排污閥V06排至窒外，過了幾分鐘后，關閉排污閥，

四．操作方法：

  開機準備

1）Ⅰ組干燥器再生：

  ⑴關閉純氣出口閥V10。順序開啟干燥器Ⅱ工作出口閥V06、進口閥V02、干燥器Ⅰ再生出口閥V03、再生進口閥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干燥器升溫選擇開關撥向Ⅰ組，打開干燥器加熱開關，調節溫控儀，開始加熱再生。再生溫度高有利于再生*，但溫度過高使吸附劑使用壽命縮短，甚至燒壞；而且也會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350℃。從開始加溫至再生加熱結束一般要5小時左右，5小時侯關閉干燥器加熱開關，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關撥向中間空檔。關閉干燥器Ⅰ再生進口閥V07、再生出口閥V03、打開干燥器Ⅰ工作出口閥V06、進口閥V02、關閉干燥器Ⅱ工作進口閥V02、出口閥V06，打開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

  順序開啟純氣出口閥V10、干燥器Ⅰ工作出口閥V05、工作進口閥V01

并調好其流量，產品氣即可送至使用點。

②開啟干燥器Ⅱ再生出口閥V04、再生進口閥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，關閉干燥器加熱開關，仃止升溫，即進入Ⅰ組干燥器工作、Ⅱ組干燥器吹冷（所有閥門不變動）。

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關撥向中間空檔，關閉干燥器Ⅱ再生進口閥V08、再生出口閥V04，即進入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小時為準），即轉入Ⅱ組工作、Ⅰ組再生。

開干燥器Ⅱ工作出口閥V06、工作進口閥V02，關干燥器Ⅰ工作進口閥V01、工作出口閥V05，此時Ⅱ打組即正常工作；并同時對Ⅰ組進行再生，此時打開干燥器加熱開關。打開干燥器Ⅰ再生出口閥V03、再生進口閥V07、按上述“Ⅰ組干燥器再生”的方法進行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，關閉干燥器加熱開關，仃止升溫，即進入Ⅱ組工作、Ⅰ組吹冷(所有閥門不變動)。

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關撥向中間空檔，關閉再生流量計閥V09、Ⅰ組干燥器再生進口閥V07、再生出口閥V03，即進入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，又進入Ⅰ組干燥器工作、Ⅱ組干燥器再生狀態，如此循環可連續運轉。一般每24h切換一次（也可視實際情況確定時間）

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

4. 停機

1） 關閉進氨閥V01和V02 、再打開排污閥V06，使設備內的殘余氣體排至室外。

2）關閉分解爐電源，再關閉總電源。

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

• 關閉所有閥門，整個裝置盡可能地處于不與外部空氣接觸的狀態。便于下次使用時觸媒不再活化。

七、設備維護

用戶在使用維護過程中，如有疑問或需求可隨時與我公司服務部聯系。

電話：

觸媒更換：觸媒使用一定時間后就會失效，引起氨分解效率明顯下降，觸媒破碎粉化會使氣流阻力增加。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，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，否則會使皮膚灼傷。

2. 經常檢查和保持裝置氣路系統氣密性，氨氣泄漏有剌激臭味，而分解氣體無色無味，卻是易燃易爆氣體。因此要防止泄漏以免發生事故，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際溫度的不一致，以至溫度過高燒壞分解爐及觸媒，一旦發現應立即切斷電源檢修。分解爐在升溫過程中決不能超過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、電氣接線圖。