氨分解及纯化说明书

氨分解制氢与气体纯化设备（AQ-80/FC-160）

一．前言

1.1 适用范围

本手册的主要内容是指导使用者如何正确地使用本设备及做一般性保养工作。其目的在确保设备正确和安全的使用，延长设备使用寿命，减少设备故障。本手册同时提供设备之相关资料，以备参考查询。在使用设备前必须先熟读本手册，并严格按照指示操作及保养，以免造成设备故障。

如果发生本手册没有明确包括的修改或变更，其后果应有变更方负责。用户要想对本系统的某些部分或部件进行本说明书没有直接叙述的变更或修改时，可与本公司技术部联系，求得帮助。

1.2 保密性

本手册包含本公司的技术资料。没有本公司的书面允许，手册其中的资料，不论是全部还是部分，均不得复制或传播。

二、基本原理

AQ系列氨分解制氢炉以液氨为原料，在催化剂的作用下，加热分解得到含氢75%、含氮25%的氢氮混合气体。

FC系列气体纯化装置与AQ系列氨分解制氢炉配套使用，可以脱除分解后混合气体中的残余氨和微量水份等气体杂质。

用该系列装置制取氢氮混合气体，具有结构简单、操作方便、投资少、效率高等特点，容易获得较满意的纯净的保护气体。可以广泛地应用于半导体工业、玻璃工业、冶金工业以及其它需要保护气氛的生产和科研部门中。

2.1利用液氨分解来制取保护气体，在工业上较容易实现，这是因为：

2.1.1氨易分解。氨在催化剂存在的情况下，常压加热至300℃以上即能分解并且随着温度的升高，分解速度加快，分解也就越完全。反应式如下：

2.1.2 气体精制容易。作为原料的液氨纯度是很高的，其中挥发性杂质只有少量的惰性气体和水份，特别是含氧量极少。因此，氨分解后的混合气体只需通过简单的净化就可获得比较满意的保护气体。

2.1.3原料液氨容易得到，价格低廉，原料消耗量比较少（每公斤液氨可产生2.6m3混合气体）。

2.2 氨分解制氢系统流程图（见附图）

2.3 氨分解制氢及气体纯化系统流程介绍

2.3.1液态氨从氨储罐经汽化器水浴加热和自身汽化后成气态，经减压阀减压，压力降至0.1Mpa（表压），然后经套管换热器预热进入分解炉。

分解炉芯是由分解单元并联而成。内装催化剂，四周用电热丝加热。分解炉温度控制在800℃—850℃，经分解后的高温混合气体通过套管换热器和中间罐内换热管冷却后，再经过气体纯化器。

2.3.2 气体纯化器内装具高吸附性的分子筛, 分子筛能充分吸附混合气中的微量水和残余氨。分子筛吸附结束后必须经过再生处理才能再次使用,该产品设计成两只吸附器，一只在吸附时，另一只作再生处理，两只循环使用，实现气体的连续处理。最后气体经过滤除尘后便可供用户使用。

三、技术资料

3.1 AQ-80氨分解制氢炉炉技术参数：

产气量： 80Nm3/h

产品气组分： H2 75% N2 25%

残氨含量：≤500ppm

露点：≤-10℃

氧含量：≤3ppm

功率： 75kW

电源： 380V 50Hz

工作压力： 0.1Mpa(表压)

分解温度： 800℃-850℃

冷却水耗量： 1t/h

3.2 FC-160纯化装置技术参数：

处理气量： 160Nm3/h

产品气组分： H2 75% N2 25%

残氨含量：≤2ppm

露点：≤-65℃

氧含量：≤3ppm

工作压力： 0.1Mpa(表压)

工作温度：常温

再生温度： 300-350℃

再生气量：≥16m3/h

再生时间： 8小时

工作周期： 24 小时

电源： 380V 50Hz

功率： 12kW

附：汽化器功率： 42kW（全套系统共用一台）

四、系统工程配置及一般要求

保证高质量的气源是使本系统装置正常使用的前提条件。为达到本系统装置能够正常的运行，必要的工程配置是必须的。

4.1 气源

本系统所用气体原料为液态氨，用大容积储罐盛装。

4.1.1分解用氨要求：

对原料氨的要求，主要鉴于两点，一是分解后产气纯度的要求；二是防止催化剂中毒的要求。

原料氨中的含氧量、含水量，直接影响分解后产品气的含氧量和露点。杂质过高，会增加后级气体处理负担，造成设备故障。

催化剂中毒，是由于表面吸附一些物质而使一部分表面不起作用，即使是一小部分，也能使催化剂丧失活性。能引起催化剂中毒的物质有：水蒸汽、CO、CO2、O2和S、H2S、As、P、PH3和油等。其中水蒸汽、CO、CO2、O2是暂时性中毒；S、H2S、As、P、PH3和油是永久性中毒，无法再生。

因此，分解用原料氨，要求是高纯度氨。建议用户采用氨过滤器和氨纯化器，以得到高纯度氨。

一般要求用户使用优等品或优等品以上的氨。

不同等级氨的杂质指标

4.2氨储罐与汽化器

氨储罐是一配有安全阀、液位计以及阀门系统的压力容器。

汽化器实际是一列管式换热器，氨汽化是通过热水与液氨充分换热实现的，电加热器的通断是由系统的压力来控制的。压力低时汽化蒸发不完全，电加热器

加热水浴，提高换热温度使压力提高。汽化装置应注意不能断水。同时汽化器、氨储罐也是一组连通器，应注意液位关系。氨储罐为保证有最大的蒸发面积，液位控制在罐体容积2/5—3/5之间。氨储罐内的液氨的液位应与汽化器的主体的上沿在同一水平面。

平衡相中气态氨的压力随温度变化而变化（详见下表）。

汽化器的加热器共两组,每组21KW。可根据实际情况改变加热功率，使加热引起的系统压力波动减小。

液位计及氨储罐下部均有排污口，应定期排污。

4.3 AQ-80氨分解制氢炉

氨分解气体发生装置主要包括以下部分：

4.3.1耐火及保温材料部分

耐火材料为轻质高铝砖，保温材料为硅酸铝保温棉。

4.3.2热交换器

氨气进入分解炉之前需要预热，而分解制取的高温混合气需要冷却。热交换器使两种气体充分换热，达到节省能源的作用。

4.3.3电热元件部分

加热系统为高镍铬合金电热丝，固定在特制的耐火材料上。分解炉带有测温热电偶，进行温度控制与监控。

4.3.4分解炉芯

分解炉的核心部件，为耐高温合金制成的催化反应器，内装镍基催化剂，催化剂在800℃~850℃的温度下工作。催化剂会因为分解用氨不纯而易发生中毒失效，一旦催化剂失效，则必须更换催化剂或炉胆。

氨的分解率与分解温度、压力有直接的关系：

总压对氨平衡分解率的影响

4.3.5安全阀、流量计及压力表等附件

4.4 FC-160纯化装置

FC系列气体纯化装置与AQ系列氨分解气体发生装置配套使用，可以脱除分