氨分解工艺流程如何?

氨分解是一个在催化剂作用下的可逆反应，一般用含镍l4％以上的镍基催化剂。此反应是一个吸热反应，理想温度为800～860℃。同时又是一个气体体积增加的反应，反应前后气体体积增加约2倍，所以反应的压力不能过高，一般为0．05MPa左右，压力高了不利于氨气的分解，也会降低催化剂的寿命。反应式如下： 

 

这一反应为在随着氨气在分解炉内温度的升高而逐步进行的，表为氨分解时不同温度下气体混合物的成分，从中可以看出，氨气从270℃开始缓慢分解，而到625℃时就基本分解完成，所以分解温度一般都控制在800℃以上。最终产物的体积比为H275％，N225％。

 

氨分解时不同温度下气体混合物成分

   

   为了节省能耗，氨气进入分解炉之前先进行预热，采用套管式热交换器，用已分解的高温气体来适当提高氨气的温度，同时也可以使氨分解气适当冷却。

 

氨气进入炉内以后首先进入炉膛四周靠近电热元件处的蛇形管道中充分加热，温度上升到600℃以上，然后进入装有催化剂的中央炉胆内，炉胆内温度基本在800～850℃，在这里气体流速下降，与催化剂充分接触，从而在催化作用下发生分解反应，生成氨分解气。

 

氨分解以后的气体中仍有≤500ppm(1ppm=10^-3mL／L)的残余氨，露点为<-10℃，氧含量≤5ppm。有残余氨的保护气体通入加热炉，受热后又会分解，产生微量的原子氮，使辐射管等炉内钢件设施产生渗氮现象而变脆、开裂，影响设施寿命和产品质量。而且露点也不符合要求，所以氨分解气必须经纯化后才能使用。

 

采用氨分解法制氢操作中必须注意哪些事项?

(1)要严格控制液氨罐的液位，不能过高或过低，工作压力为0.3～0.5MPa。

 

(2)汽化器在工作中不能断水，工作压力为0.3～0.5MPa，过高必须停止加热，过低必须增加加热功率。

 

(3)氨分解炉出气口的水冷却夹套必须正常供水，严禁在高温状态下通人冷却水。

 

(4)密切注意氨分解炉温度，绝不允许超过850℃，氨分解炉温度低于600℃时，必须停止进氨，通人氮气置换气氛并排空。

 

(5)氨分解炉炉压控制在0.5MPa以内，若超过0.1MPa，必须打开放空阀排空降压。

 

(6)氨气的流量不允许超过额定的数值，否则不但影响产品质量，还会使催化剂失效。

 

(7)气体纯化器只有在再生分子筛时才能升温，正常工作时不允许升温，否则气体纯化效果不好，影响产品质量和设备的正常运转。

 

(8)纯化剂的工作和再生必须定时进行，在不具备自动功能的情况下，必须密切注意阀门的操作，以免因其它工作造成遗忘。

 

(9)催化剂使用一定的时间以后就会失效，引起氨分解效率的明显下降，还会使气流阻力增加，必须重新更换，更换后的新催化剂必须按活化条件进行活化后投入使用。

 

如何排除氨分解法制氢系统中的常见故障?

(1)如发现液氨罐压力下降，应检查汽化器的工作情况是否正常，有无断电、断水情况，相应进行处理。

(2)如发现氨分解炉入口压力升高、流量下降，有可能是因为催化剂老化或温度过高而破裂，造成阻力增加，也可能因为管道被气体带出的催化剂粉末堵塞。可先打开放空阀，如进口流量增加，很可能是管道堵塞，可以用高压氮气疏通，如进口流量不变，则可能是催化剂破损，应该更换催化剂。

 

(3)如发现氨分解炉温度突然升高，很可能是电热丝断路，应立即停机检修。

 

(4)如发现纯化器出口的气体露点升高，必须先检查氨分解流量是否在规定的范围之内，然后更换吸附塔，将原使用中的吸附塔转入再生状态。

 

    (5)如发现管道、法兰等处有漏气现象，应根据严重程度确定是停气处理还是继续供气。但不管如何，都应确保安全生产，遵守安全操作规程。如果找到了泄漏点，且是法兰螺栓松动，可以采用铜质工具紧固螺栓。如感到泄漏气体较严重。且暂不能确定泄漏点，必须立即停气，切断电源，转入氮气置换和排空状态，待温度冷却后用高压氮气检漏，找到泄漏点后再根据具体情况确定采用紧固螺栓、更换密封件、补焊等措施。补焊前必须用氮气吹清管道内原有的氨气或氢气，补焊以后还必须继续用氮气吹除渗漏的空气等杂质。

 

如何进行氨分解气的纯化?

从氨分解炉热交换器出来的氨分解气温度仍然较高，必须进入水冷却器进一步冷却。水冷却器是管式换热器，管程通水，壳程通气，实现气体的冷却。

 

氨分解气的纯化采用分子筛吸附器，以充分吸附气体中的水和残余氨气。分子筛吸附饱和以后必须进行再生脱附后才能再次使用，因而设计有两台吸附器，一台工作，一台再生，交替循环使用。  

 

氨分解气的纯化吸附是在常温、低压下进行的，工作压力为0.5MPa左右，一般情况下，再生过的吸附塔可连续工作24h以上，因而每天至少必须切换一次。若正常生产中吸附作用失效，即出口氨含量上升，露点也上升，必须立即再生，并查明原因。

 

氨分解气吸附塔的再生方法与氮气纯化吸附塔基本相同，即在通入氮气的条件下升温至350℃，保温5h后停止加热，继续吹氮气至室温。

 

    经过纯化过滤过的氨分解气残余氨含量≤3ppm，露点≤-65℃，氧含量≤5ppm，这样就能完全满足镀锌线退火炉保护气体的需要。

 

如何安全使用氨气?

加热炉最危险的区域是冷却段，一是因为此区域温度低，低于氢气的燃点，一旦有空气进入，不能及时被燃烧去除，造成积聚。二是此区域内风机入口至炉壁一段处于负压状态，只要有极小的孔洞就会造成外界空气的渗入。三是冷却段的法兰、接头、孔洞、阀门较多，如果结合面密封不良，极有可能造成泄漏。

 

加热炉最危险的时段是停炉后的修理和开炉期间，这期间炉内的温度、压力都很不正常，而且最容易造成操作上的遗忘、失误、疏忽，因而这期间要严格管理，每项作业都必须再三确认，一丝不苟。

 

要安全使用氢气，必须做好以下措施：

 

(1)对于含氢量较高的加热炉，必须在冷却段、炉鼻等处设置防爆孔，用强度很低的铝箔密封孔口。万一发生爆炸，炉内巨大的压力首先使薄弱的铝箔爆破，于是立即泄压，防止其它设施发生破坏。

 

(2)在没有电阻丝加热的冷却段、热张力辊室、炉鼻等处安装点火器，并保持工作状态。它是一种低电压的电加热器，其电阻丝的温度达到800℃以L，超过了氢气的燃点，万一有少量的氧气进入炉内，则会在点火器处与氢气反应去除，不致使氧气发生积聚而发生爆炸。

 

(3)保证炉子的密封性能和炉压，以防空气进入炉内。如炉压发生波动，必须仔细查找原因，采取措施以后才能生产。

 

(4)在通入保护气体之前必须充分用氮气置换炉内的空气，直至炉内氧气含量低于0．5％，还原炉温高于650℃，炉压高于5mmHz0，且点火器处于正常工作状态的情况下才能通入氢气，这一点非常重要。

 

(5)加热炉一旦停炉，就必须立即停止进入保护气体，改用氮气置换炉内的氢气，并保证炉温在650℃以上，直至炉内的氢气含量低于2％为止。

 

(6)停炉以后不但要关闭氢气的自动阀门，还要关闭其手动总阀，以防因自动控制不灵而造成氢气泄漏到炉内。

 

    (7)任何情况下都必须坚持测量炉内氢气含量，并密切注意其变化情况，一有异常，立即处理。

 

制氢对液氨和氨气质量有什么要求?

为了保证产品质量，同时防止氨分解炉内的催化剂中毒，对液氨和氨气质量有严格的要求。

 

氨气中的含氧量、含水量，直接影响到分解后气体的含氧量和露点，甚至影响到最终保护气体的质量。氨气中的一些杂质会吸附到催化剂表面，使其一部分表面不起作用，即造成催化剂中毒现象。其中H₂0、C0、C0₂、0₂会导致催化剂暂时中毒，可以通过再生去除，而油和S、H₂S、As、P、NH₃则会导致催化剂永久中毒，无法再生。

 

氨气的质量等级有优等品、一等品、合格品三个级别，不同等级氨的杂质指标如表所示。作为镀锌退火炉保护气体的原料，氨必须达到优等品以上的水平。最好在汽化以后再进行过滤、纯化，得到高纯度的氨气后使用。

 

不同等级氨的杂质指标

	指标
指标名称	优等品	一等品	合格品
氨含量／％    ≥	99.9	99.8	99.6
残留物含量／％  ≤	0.1(重量法)	0.2	0.4
水分／％    ≤	0.1
油含量／(mg／kg)≤	5(重量法) 2(红外光谱法)
铁含量／(mg／kg)≤	1