AQ-20/FC-20氨分解气体发生装置

使用说明书

一、氨分解制氢的原理

在一定条件下将氨进行分解可以获得75％H₂、25％N₂的氢氮混合气体，其反应式如下：

      2NH₃            3H₂+N₂-Q  

用此法制得的气体是一种良好的还原性保护气体，可以广泛地应用于半导体工业、冶金工业、机械工业以及其它需要保护气氛的生产和科研部门中。 

利用液氨来制取保护气体，在工业上较容易实现，这是因为：

1. 氨容易分解：氨在催化剂的作用下，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*。

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纯度很高的保护气体。

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

二、工艺流程 （参见工艺流程图）

氨气源来自液氨钢瓶或液氨贮罐，鉴于分解后产气纯度的要求和防止催化剂中毒的要求，要使用优等品或优等品以上的氨。

注意：用户一定要在液氨钢瓶上安装钢瓶减压阀，否则设备将很难控制能使用。

当氨气量较大或环境温度较低时，液氨需经气化器气化。氨气经钢瓶减压阀减压后，压力降至0.05MPa（表压）左右，然后经套管式换热器予热后进入分解炉。分解炉是由炉胆、电热元件和保温材料组成，AQ20A氨分解炉有二组炉胆，内装氨分解触媒，炉膛二周是电热扁带，通电后使炉温均匀上升。分解炉温度控制在800～850℃之间，氨气在高温下分解，分解后的高温混合气体通过套管换热器与低温的氨气进行热交换，再经过列管式水冷却器后温度降至接近常温，便可供用户使用。如用户对混合气的纯度和露点要求较高，则可在氨分解装置后配纯化装置。

三、主要技术指标

1．产气量：                                                  20m³ /h

2．原料气体：                                          75 % H₂  25 % N₂

    杂质残氨 ＜ 1000PPm

                                                            露点 ＜－10℃

3． 纯化后气体：                                          残氨 ≤ 5PPm

                                                            露点 ≤－60℃

4.纯气出口压力：                                             ＜ 0.05Mpa

5分解炉工作温度：                                            800℃ 

干燥器工作温度：                 350℃

再生温度：                                                 <350℃

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

7. 电源：                                                 380V   50HZ

    8. 功率：                                                          27kw

四、氨分解装置结构及特点

AQ-20/FC-20氨分解制氢装置是长方型，结构紧凑，操作维修都很方便。请参见工艺流程图。

• 汇流排

在氨瓶与氨分解设备之间一般要求安装汇流排，这样既便于氨瓶之间的更换及使用，也便于进氨流量的调节及放空。通常采用并联的形式安装于氨源出口处或氨分解设备的进氨口中。进氨阀V01、V02就是采用并联的形式安装于设备的进氨口中。

本设备进氨口可以直接套内径φ10软管，也可以接M18×1.5螺纹联接内径φ10的金属软管。

• 分解炉

是一台温控电炉，其内部为分解炉胆。加热系统为高镍铬合金电热扁带，固定在特制的耐火材料上，称为电炉板。一旦电热扁带烧断，电炉板就要更换。分解炉装有测温热电偶TIC-01、TIC-02，进行温度控制与监控。

1）炉胆

分解炉的核心部件，为三组U型的耐高温不锈钢管，内装氨分解镍基催化剂约30kg，催化剂在800℃～850℃的温度下工作，其正常使用寿命为3～5年。催化剂会因为分解用氨不纯而发生中毒失效，一旦催化剂失效，则必须更换催化剂或炉胆。

2）电热扁带

电热扁带为高镍铬合金材料，固定在特制的炉管上。均匀分布。

3）炉体结构及保温材料

炉体中间采用成型耐火砖,四周选用纤维毯、纤维毡做保温层，结构紧凑，保温性能良好。

3. 水冷却器

  其内部为列管式换热器，管程通水（下进上出），壳程通气（上进下出）。气体排污阀V06应处于关闭状态。在通气前，首先应接通冷却水，工作中应保证冷却水的循环与不间断。需要定期排放气体冷却过程中产生的冷凝水—使用气体排污阀排放。（注30m³以上的分解炉才有冷却器）

五、设备安装及使用前准备

• 本套设备可直接放置在室内平整水泥地面上。房间要求宽敞，周围环境通风良好且水电到位。连接装置进出气管，放空口必须用管路接至室外，向上排放。氨瓶要求安放在宽敞、通风的室内或有棚的平台上。通常可在其上以喷淋自来水的形式以保持其恒温，防止结霜。

进氨所用管道及连接件对氨都应有耐腐蚀性，例如耐腐蚀金属软管、不锈钢管等，不能用含铜材料。设备的出气管和放空管采用无缝碳钢管。     

• 安装完毕，系统作气密性试验：用钢瓶氮气接通进氨口，打开进氨阀、钢瓶上减压阀，对系统充入0.4 Mpa的氮气，在各管道连接处用肥皂水检漏，以不泄漏为合格。

试验结束后，关闭各进出口阀。

• 做好使用前的准备工作

1） 熟悉本设备原理、构造，认真检查设备气、电各系统是否畅通或是否有漏气，电气接触不良或仪表失灵等现象，发现问题及时修复。

2） 气路系统各阀门应处于关闭状态。

3） 设备运行前，用户应将电源线按电器接线图接入控制箱，做好接地保护，炉体的绝缘电阻应不小于0.5MΩ。合格后方可使用。

4） 检测电热元件三项电阻是否平衡，如严重不平衡应检查电热丝是否断路或短路。

5）接好进出水管道，打开冷却系统阀门。

6） 接通外部电源。

7）将氨瓶与设备并联接好。

六、操作方法（分解炉）

1．管路吹扫

用氮气吹扫分解炉和气体管路，以置换系统中的空气，吹扫时间1-2小时。

2. 触媒活化

1）接通电源，打开电控箱电源开关，温控仪指示灯亮，分解炉加温指示灯亮，观察电流表工作是否正常，设备开始加热升温。升温前，应详细阅读温控仪的使用说明书。监控温度设置应比温控设置高20～50℃。

2）开减压阀、排污阀，使设备内的残余气体在升温过程中放空至室外。

触媒活化过程温度和气量控制如下：

 * 表中数据供参考，用户在操作时可根据实际情况灵活调整。

炉膛温度较低时，氨不易分解，不能通气；炉温升至500℃以上时，缓慢打开进氨阀，进气流量调整在放空口无浓烈氨味为准，所产生的分解气和水由排污阀V06放至室外。随着炉温的升高，进气流量逐渐增大；当炉温达到800℃时，将进气流量尽量开大（仍以放空口无浓烈氨味为准），并在此状态下稳定1-2小时，待放空口气体用鼻嗅无明显的氨味或观察气体燃烧时火焰呈桔红色或取样分析测定残氨＜0.1％时，触媒已得到充分活化。

3. 正常工作

触媒活化结束后，即可进入正常工作。

首先，打开排污阀，检查进氨阀是否关闭。接通总电源，将分解炉的温控仪调至800℃～850℃，开始对分解炉加热。待分解炉升温至800℃后，逐惭缓慢地打开进氨阀、调节减压阀，使分解炉的压力为0.05 Mpa，氨气流量缓慢上升 (注意：流量不能增加过快，以保证氨气充分分解)，此时氨气开始分解，并经排污阀V06排至窒外，过了几分钟后，关闭排污阀，

四．操作方法：

  开机准备

1）Ⅰ组干燥器再生：

  ⑴关闭纯气出口阀V10。顺序开启干燥器Ⅱ工作出口阀V06、进口阀V02、干燥器Ⅰ再生出口阀V03、再生进口阀V07、再生流量计阀V09，并调节阀V09使再生气流量至1．5～2m³/h。

  ⑵干燥器升温选择开关拨向Ⅰ组，打开干燥器加热开关，调节温控仪，开始加热再生。再生温度高有利于再生*，但温度过高使吸附剂使用寿命缩短，甚至烧坏；而且也会降低电加热棒的使用寿命，Ⅰ组干燥器电加热棒的加热温度由干燥器顶部热电偶TIC－01显示，可以设定在300℃左右，不得超过350℃。从开始加温至再生加热结束一般要5小时左右，5小时侯关闭干燥器加热开关，可根据设备运行情况作调整。当冷吹至室温后，将干燥器升温选择开关拨向中间空档。关闭干燥器Ⅰ再生进口阀V07、再生出口阀V03、打开干燥器Ⅰ工作出口阀V06、进口阀V02、关闭干燥器Ⅱ工作进口阀V02、出口阀V06，打开纯气出口阀调节所需得流量即可正常工作。

2．正常工作： 

1）Ⅰ组工作、Ⅱ组再生

  顺序开启纯气出口阀V10、干燥器Ⅰ工作出口阀V05、工作进口阀V01

并调好其流量，产品气即可送至使用点。

②开启干燥器Ⅱ再生出口阀V04、再生进口阀V08、再生流量计阀V09，并调节再生气流量至1．5～2 m³ /h左右，按上述“Ⅰ组干燥器再生”的方法进行Ⅱ组干燥器加热，直至再生加热结束。

2）Ⅰ组工作、Ⅱ组吹冷

当Ⅱ组干燥器再生加热结束后，关闭干燥器加热开关，仃止升温，即进入Ⅰ组干燥器工作、Ⅱ组干燥器吹冷（所有阀门不变动）。

3）Ⅰ组工作、Ⅱ组待用

当Ⅱ组吹冷结束后(即干燥器吹至室温后) ，将干燥器升温选择开关拨向中间空档，关闭干燥器Ⅱ再生进口阀V08、再生出口阀V04，即进入Ⅰ组工作、Ⅱ组待用。

4）Ⅱ组工作、Ⅰ组再生

当Ⅰ组工作失效后（以24小时为准），即转入Ⅱ组工作、Ⅰ组再生。

开干燥器Ⅱ工作出口阀V06、工作进口阀V02，关干燥器Ⅰ工作进口阀V01、工作出口阀V05，此时Ⅱ打组即正常工作；并同时对Ⅰ组进行再生，此时打开干燥器加热开关。打开干燥器Ⅰ再生出口阀V03、再生进口阀V07、按上述“Ⅰ组干燥器再生”的方法进行Ⅰ组干燥器再生加热，直至再生加热结束。

 5）Ⅱ组工作、Ⅰ组吹冷

当Ⅰ组干燥器再生加热结束后，关闭干燥器加热开关，仃止升温，即进入Ⅱ组工作、Ⅰ组吹冷(所有阀门不变动)。

6）Ⅱ组工作、Ⅰ组待用

当Ⅰ组吹冷结束后(即干燥器吹至室温后) ，将干燥器升温选择开关拨向中间空档，关闭再生流量计阀V09、Ⅰ组干燥器再生进口阀V07、再生出口阀V03，即进入Ⅱ组干燥器工作、Ⅰ组干燥器待用。当Ⅱ组干燥器工作失效后，又进入Ⅰ组干燥器工作、Ⅱ组干燥器再生状态，如此循环可连续运转。一般每24h切换一次（也可视实际情况确定时间）

注意：用户需经常观察氨压表，以保证供气压力正常。压力过高时，用户需检查并调节钢瓶减压阀，以保证阀后压力不至于过高从而影响氨的分解率。

4. 停机

1） 关闭进氨阀V01和V02 、再打开排污阀V06，使设备内的残余气体排至室外。

2）关闭分解炉电源，再关闭总电源。

3）待分解炉内残氨基本分解完毕后关闭排污阀。否则由于残氨的分解引起压力升高，导致仪表设备损坏。

• 关闭所有阀门，整个装置尽可能地处于不与外部空气接触的状态。便于下次使用时触媒不再活化。

七、设备维护

用户在使用维护过程中，如有疑问或需求可随时与我公司服务部联系。

电话：

触媒更换：触媒使用一定时间后就会失效，引起氨分解效率明显下降，触媒破碎粉化会使气流阻力增加。在这种情况下，触媒不能继续使用，应重新更换。更换新触媒使用前，必须进行活化。

电热扁带的更换：加热元件为易损件，当三相电流严重不平衡时，可能某根电热扁带烧断了，应检查并更换电热扁带。

八、注意事项

1. 氨是一种具有剌激臭味的有毒气体， 对人的眼睛和呼吸器官有伤害，应防止泄漏，特别要防止人体与液氨接触，否则会使皮肤灼伤。

2. 经常检查和保持装置气路系统气密性，氨气泄漏有剌激臭味，而分解气体无色无味，却是易燃易爆气体。因此要防止泄漏以免发生事故，不合格气和废气放空必须排至室外。

3. 严格控制温度对氨气的充分分解是*的条件，所以必须注意控温仪是否正常工作，若控温仪失灵或热电偶接触不良，易造成指示温度与实际温度的不一致，以至温度过高烧坏分解炉及触媒，一旦发现应立即切断电源检修。分解炉在升温过程中决不能超过850℃。

4. 设备外壳必须接地，以免造成用电事故，用气必须符合气体安全规程。

九、附图 设备装置总图、工艺流程图、电气原理图、电气接线图。