供應制氫裝置

一、安全事項及設備安放場所

    1、本設備的操作人員必須先經(jīng)過崗前安全培訓，熟悉安全操作知識，并經(jīng)考核合格。

    2、本設備必須安放在通風良好的場所，屋頂必須安裝防爆型換氣扇。

    3、設備周圍發(fā)生火災或其他不安全因素請立即停車并關閉所有進出口閥門。 

    4、電控箱內(nèi)有高壓，非電工人員請勿打開電控箱門，以免遭電擊。

5、用壓縮空氣試漏時，壓力不得超過0.4MPa以免流量計玻璃碎裂。

A、氨分解制氫

二、氨分解工作原理：

                   1摩爾氨（氣態(tài)）在一定的壓力和溫度及鎳觸媒催化作用下，可分解為3/2摩爾的氫氣和1/2摩爾的氮氣，并吸收一定的熱量。其化學方程式如下：

               2NH3 催化劑 3H2 ＋N2－Q

                   分解后的氫、氮混合氣利用變溫吸附再生的原理，經(jīng)13X分子篩床吸附其中的水份及殘氨，并保持其性質不變，從而達到干燥純化的目的，而13X分子篩經(jīng)加熱，用純化氣沖洗、解吸被分子篩吸附的水分、殘氨，從而達到再生重復使用的目的。

               三、氨分解制氫的優(yōu)點：

                   用此法制得的氣體是一種良好的保護氣體，可以廣泛地應用于半導體工業(yè)，冶金工業(yè)，以及需用保護氣氛的其它工業(yè)和科學研究中。

                   氨分解制取保護氣體，在工業(yè)上是很容易實現(xiàn)的，這是因為：

    1、氨易分解：分解壓力不高，在催化劑作用下，溫度控制在800-850℃時氨可大部分解，其分解率可達99.9%。

    2、氣體精制容易：作為原料的液態(tài)氨，純度是很高的，其中揮發(fā)性雜質只有溶解在液氨中的少量惰性氣體和水分，幾乎不含氧，同時，在此條件下，氨分解是不可逆的。由此可見，氨分解后氣體經(jīng)13X分子篩床吸附可除去其中的水分，其露點達-60℃，殘氨小于5PPM即為精制的氫氮混合氣，這樣可以實現(xiàn)半導體工業(yè)上所不希望存在的有害的非金屬元素。如：氯和氧。

                   3、在我國，原料液氨容易得到，價格低廉，而且原料消耗也比較少（每公斤氨可產(chǎn)生2.5Nm3混合氣體）。

               四、氨分解工藝流程：

                   液態(tài)氨經(jīng)減壓后經(jīng)過汽化器汽化成氣態(tài)氨（汽化器外層水套里有80℃循環(huán)水），汽化好的高壓氣氨再經(jīng)過汽化器后級減壓，然后送往熱交換器進入分解爐，分解爐內(nèi)裝有活化過的鎳觸煤，在800℃～850℃溫度下進行分解，分解后高溫氣體在熱交換器內(nèi)與氣態(tài)氨進行熱交換，此時分解氣降溫，氣氨回收熱量并升溫后進入分解爐分解，熱交換后的分解氣進入除氧器進一步除掉微量氧，然后在冷卻器內(nèi)冷卻后，進入干燥器（13X分子篩床）除去殘余水分及其它雜質。其純度可達到如下：露點：-60℃，殘氨5PPM以下。而干燥器一般設置二臺，一臺將送入的分解氣吸附、干燥后送往使用點，另一臺取一部分干燥后的合格氣通過加熱再生（一般在250～300℃）釋放出其中的水份及殘氨，二臺交替（一臺工作一臺再生）使用從而達到重復利用的效果。

               五、技術指標：

    1、氨分解額定產(chǎn)氣量：  50Nm3/h    (25%N2，75%H2)

    2、配比裝置額定產(chǎn)氣量：50Nm3/h

    3、氨分解氣體純度：    露點≤-60℃  ，殘氨≤5PPM                   

    4、分解爐操作溫度：    800-850℃ 

    5、分解爐額定功率:     60KW（電壓：380V，50Hz）

    6、干燥器額定功率：3.6KW, 電壓220V(一組工作另一組再生或備用)

    7、額定氨耗：         20Kg/h  

    8、氨分解工作壓力：   ＜0.09MPa

    9、干燥器工作溫度：  常溫

    10、干燥器再生溫度：  250-300℃  

    11、干燥器工作周期：  24h  

    12、氨分解裝置重量    約4T   

六、氨分解帶純化裝置：

                   1、原始開車：

    1）仔細閱讀使用說明書,熟悉設備的原理和構造。

    2）檢查氣、電各系統(tǒng)是否暢通，消除泡、冒、點、漏，并接通電源。

    3）鎳觸媒的活化：分解爐內(nèi)裝的觸媒在出廠時已經(jīng)還原，但因設備在運輸，庫存期間總有水分、氧氣等解入，觸媒活性略有下降，因此原始開車時要進行觸媒的活化。

    4）觸媒活化操作如下：接通電源，關閉氨分解閥，設備開始升溫，此時打開放空閥并檢查設備內(nèi)氣體因受熱膨脹而有否放空，升溫至500-600℃時，通入少量氣氨進行充壓、置換、并進行不完全氨分解，因氨分解是吸熱反應，從而達到控制分解爐的升溫速度，防止因升溫速度過快而損壞設備。在活化過程中，其通氨量與升溫過程如下：

溫度范圍（℃）   升溫及保溫時間(h)             分解爐流量(m3/h)

室溫-200℃           2             0

200-500℃            3             0

500-600℃            3             1-10

600-700℃            3             10-15

700-750℃            3             15-30

750-850℃            3             30-50

    樣氣檢驗:可用化學分析或經(jīng)驗方法,其中經(jīng)驗方法為,從放空口嗅不到明顯的氨臭味或觀察分解氣燃燒時火焰呈橙色,若符合上述現(xiàn)象則分解氣合格，合格后既可關閉放空閥、打開分解氣出口閥、工作Ⅱ進閥,工作Ⅱ出閥，經(jīng)流量計送入后級純化，此時流量大小根據(jù)實際情況，調(diào)節(jié)進氨壓力來控制分解氣流量。

    5）干燥器內(nèi)13X分子篩活化再生：氨分解開車正常后，取小部份合格的分解氣送入“干燥器Ⅱ”，吸附干燥其中的水份、殘氨（處低負荷工作），利用這部氣體來加熱沖洗”干燥器Ⅰ”中的13X分子篩，此時干燥器升溫選擇開關撥向1組 ，這部分氣體經(jīng)“放空閥”放空。具體操作如下：

    打開“分解氣出口閥”“工作Ⅱ進”、“工作Ⅱ出、”“再生閥”“再生Ⅰ進、”“再生Ⅰ出”、“放空閥”并調(diào)節(jié)再生流量約5m3/h。將干燥器升溫選擇開關撥向Ⅰ組，其升溫過程如下：

溫度范圍（℃）   升溫及保溫時間

室溫-100               2

100-200 2

250-300 4

    6）干燥器Ⅰ活化（再生）結束后，所有閥門不變,本系統(tǒng)在干燥器溫度到達指定溫度后會自動轉入冷卻狀態(tài)，并可繼續(xù)用經(jīng)干燥器Ⅱ純化的小氣量吹冷”干燥器Ⅰ”至常溫（也可讓“Ⅰ組干燥器”自然冷卻至常溫）；然后關閉“工作Ⅱ進”、“工作Ⅱ出”、“再生閥”“再生Ⅰ進”、“再生Ⅰ出”和“放空閥”， Ⅰ組干燥器即可投入正常工作。

    7）Ⅱ組干燥器再生活化步驟與Ⅰ組干燥器活化相同，但閥門相應變?yōu)?ldquo;工

作Ⅰ進”、“工作Ⅰ出”、“再生閥”“再生Ⅱ進”、“再生Ⅱ出”和“放空閥”。并將干燥器選擇開關撥向Ⅱ組 

                   2、正常運轉:

                   氨分解部分：

    1）接通電源、調(diào)節(jié)溫控儀溫度（具體操作請參見溫控儀使用說明書）分解爐溫度升到800-850℃。

    2）打開氨瓶，調(diào)節(jié)汽化器前級調(diào)壓閥，讓液氨進入汽化器進行汽化，再調(diào)節(jié)汽化器后級調(diào)壓閥（一般壓力為：能夠供上后級用氣為止，但是前級不能超過6公斤，后級不能超過3公斤）。

    3）通氨放空：打開放空閥，然后慢慢打開進氨閥。汽化好的氣氨進入熱交換器，在熱交換器內(nèi)分解氣與氣氨進行熱量交換，再進入分解爐進行分解。大約放空半小時（放空流量大約為20m3h）。

    4）大約放空半小時后，通過取樣口取樣檢驗，如分解氣合格，即可關閉放空閥，打開分解氣閥，向后級純化裝置送出合格分解氣。

    純化部份：

    5）干燥器Ⅰ組工作，Ⅱ組再生步驟：

    打開“分解氣出口閥”“工作Ⅰ進閥”、“工作Ⅰ出閥”、“純氣出口閥”，純化后的氣體即可送往使用點；并打開“再生Ⅱ進閥”，“再生Ⅱ出閥”，‘再生閥’將再生流量調(diào)至5m3/h左右，然后將干燥器升溫選擇開關撥向Ⅱ組，調(diào)節(jié)溫控儀至250～300℃。按干燥器升溫活化過程進行，將Ⅱ組干燥器升溫再生。

    6）純化裝置Ⅰ組工作，Ⅱ組吹冷步驟：

    Ⅰ組工作仍按原操作閥門操作，Ⅱ組再生到溫后，系統(tǒng)將自動轉入冷卻狀態(tài)所有閥門開關狀態(tài)不變，繼續(xù)吹冷至室溫。

    7）純化裝置Ⅱ組工作，Ⅰ組再生步驟：

    打開“工作Ⅱ進閥”、“工作Ⅱ出閥”、“純氣出口閥”，并調(diào)節(jié)純氣流量，向使用點送氣。并打開“再生閥”、“再生Ⅰ進閥”、“再生Ⅰ出閥”并調(diào)節(jié)再生流量至15m3/h，將電源選擇開關撥到Ⅰ組，調(diào)節(jié)溫控儀至250～300℃。

    8）純化裝置Ⅱ組工作，Ⅰ組吹冷步驟：

                   Ⅱ組工作仍按原操作閥門操作。Ⅰ組再生升溫結束后，系統(tǒng)將自動轉入冷卻狀態(tài)。所有閥門開關狀態(tài)不變，繼續(xù)吹冷至常溫。然后轉入下一個周期。

3、停機：切斷總電源 , 關閉所有進出口閥門。