氨分解制氫系統的升級應用

張洪超

摘?要：氨分解制氫系統顧名思義它是以液氨為原料，在容器內將液氨汽化后得到氨氣并加熱到一定溫度，然后在催化劑的作用下分解成75%的氫氣+25%的氮氣的氫氮混合氣。整套系統包括液氨儲罐、氨中間罐、減壓閥組、除油脫硫器、分解爐以及純化器裝置，此種工藝有成熟、流程簡單、原料便宜、效率高、性能可靠的特性，提取氫氣有很高的經濟性，是保護氣體最經濟的來源。本文將從工藝方面深入剖析探討氨分解制氫系統的升級應用，將設備多余的能量利用起來，最大化減少設備在能耗方面的損失，提升設備整體工作效率，達到節能降耗的目的。

關鍵詞：氨分解系統;設備效率;節能降耗

液氨特性以及氨分解及純化系統介紹

液氨特性：液氨又稱無水氨，化學式：NH3，密度：0.64t/m?，熔點：-77.7℃，沸點：-33.5℃，是一種無色液體。液氨在儲罐內存放時是處于低溫的一種狀態，而在氨分解工藝上需要一定的氨氣壓力，所以氨儲罐或者氨中間罐需要有一個加熱設備，用于保證罐內液氨時刻處于氣化狀態以保證供后續設備壓力穩定;

氨分解爐工藝：分解爐運行時是高溫狀態，在800℃—830℃左右，氨氣進入分解爐在高溫和觸媒的作用下分解成氮氫混合氣，這部分氣體出分解爐后溫度大概在300℃—400℃左右，需要通過分解爐循環水冷卻后進入中間罐再次冷卻再進入純化器，這部分熱量的絕大部分是利用循環水冷卻的;

氫氣純化器工藝：采用高分子分子篩過濾氣體中的各項雜質，工藝上是兩個工作筒，氣體從筒內進入即可純化，特性是常溫吸附，在吸附飽和后需要再生，采用加熱器將再生氣持續加熱到一定溫度吹除筒內分子篩吸附的雜質，特性是高溫解析、低溫吹除。

氨分解制氫系統升級內容：利用分解爐分解后的高溫氮氫混合氣體給純化器再生氣加熱，同時多余的熱量引入氨罐內與液氨換熱，實現節能降耗。

利用分解爐需要冷卻的高溫氮氫混合氣體加熱純化器的再生氣實現換熱：制作一個單一的換熱器，將分解爐分解后的高溫氣體引入該換熱器內，同時該換熱器內通入再生氣（氮氣），兩種氣體不能接觸的同時進行換熱，目的將分解后的氮氫混合氣體冷卻，同時將再生氣加熱至300℃—400℃給純化器再生時使用，因為涉及到純化器再生時是先加熱后冷吹的步驟，所以換熱器上需設置旁通管路以及進出口閥門和旁通閥門，在材質上應選擇耐高溫材質，以保證在純化器非再生加熱狀態時，高溫氣體通過旁通管路再進入主管路進入后續設備。此種工藝升級減少了純化器自身加熱爐以及耗電的情況，同時還能回收分解后的高溫氮氫混合氣的溫度，實現節能降耗。

氨儲罐與氨中間罐升級：氨中間罐的作用是利用電汽化器將液氨變成氨氣供后續分解爐設備，升級內容是取消氨中間罐，直接使用液氨儲罐。設置兩臺大容量液氨儲罐，氨罐使用狀態是一用一備（如有意外或故障發生，直接將在用罐內液氨打送至備用罐），將上面升級內容換熱器內出來的氮氫混合氣引入氨罐內與罐內液氨進行換熱，因為上面的純化器加熱時已經利用升級的設備吸收了一部分熱量，所以進入氨罐內的氮氫混合氣熱量下降，氣化效果隨之也降低，所以需要給氨罐配備合適的電汽化器備用，以能保證氨罐內壓力在0.4MPa左右。氨罐氨氣出口管路上設置調壓閥組能時刻保證供入分解爐氨氣壓力穩定。

結論：一、從節能降耗、減少投資角度來看，取消氨中間罐改用氨儲罐氣化液氨非常可行，本就是容器，只增加對應氨罐合適的汽化器即可;安全方面保證氨罐一用一備，以防止有突發情況時能將液氨進行倒罐也是合理的;同時后續設備調壓閥組能保證進分解爐的氨氣壓力穩定，不必擔心卸氨作業時氨氣壓力波動。二、多臺運行的分解爐共同生產的氮氫混合氣熱量通過換熱理論上是絕對能將再生氣溫度提升至300℃左右，同時在純化器非加熱時期，此熱量引導至氨罐內進行換熱，是完全可以將氮氫混合氣冷卻同時還能氣化液氨。實現節能降耗，為企業增效。

結束語：

我國是一個發展中的大國，隨著社會的高速發展，人們日常生活和企業生產所需要消耗的資源也越來越多，自然資源的消耗對生活對環境的影響也越來越大。現在國家正在推廣落實節能減排，促進可持續發展，在這樣的背景下，企業的節能降耗和降低成本顯得尤為重要。同時，節能降耗也是企業提高經濟效益的主要途徑之一，是企業提高市場競爭力的重要手段，依靠科學技術進步，推動企業不斷向前發展。