氨分解制氫系統(tǒng)的升級應(yīng)用

張洪超

摘?要：氨分解制氫系統(tǒng)顧名思義它是以液氨為原料，在容器內(nèi)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(tǒng)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(jīng)濟性，是保護氣體最經(jīng)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(tǒng)的升級應(yīng)用，將設(shè)備多余的能量利用起來，最大化減少設(shè)備在能耗方面的損失，提升設(shè)備整體工作效率，達到節(jié)能降耗的目的。

關(guān)鍵詞：氨分解系統(tǒng);設(shè)備效率;節(jié)能降耗

液氨特性以及氨分解及純化系統(tǒng)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(nèi)存放時是處于低溫的一種狀態(tài)，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(shè)備，用于保證罐內(nèi)液氨時刻處于氣化狀態(tài)以保證供后續(xù)設(shè)備壓力穩(wěn)定;

氨分解爐工藝：分解爐運行時是高溫狀態(tài)，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(huán)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(huán)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(zhì)，工藝上是兩個工作筒，氣體從筒內(nèi)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(xù)加熱到一定溫度吹除筒內(nèi)分子篩吸附的雜質(zhì)，特性是高溫解析、低溫吹除。

氨分解制氫系統(tǒng)升級內(nèi)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(nèi)與液氨換熱，實現(xiàn)節(jié)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(xiàn)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(nèi)，同時該換熱器內(nèi)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(shè)置旁通管路以及進出口閥門和旁通閥門，在材質(zhì)上應(yīng)選擇耐高溫材質(zhì)，以保證在純化器非再生加熱狀態(tài)時，高溫氣體通過旁通管路再進入主管路進入后續(xù)設(shè)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(xiàn)節(jié)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(xù)分解爐設(shè)備，升級內(nèi)容是取消氨中間罐，直接使用液氨儲罐。設(shè)置兩臺大容量液氨儲罐，氨罐使用狀態(tài)是一用一備（如有意外或故障發(fā)生，直接將在用罐內(nèi)液氨打送至備用罐），將上面升級內(nèi)容換熱器內(nèi)出來的氮氫混合氣引入氨罐內(nèi)與罐內(nèi)液氨進行換熱，因為上面的純化器加熱時已經(jīng)利用升級的設(shè)備吸收了一部分熱量，所以進入氨罐內(nèi)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(nèi)壓力在0.4MPa左右。氨罐氨氣出口管路上設(shè)置調(diào)壓閥組能時刻保證供入分解爐氨氣壓力穩(wěn)定。

結(jié)論：一、從節(jié)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(yīng)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(fā)情況時能將液氨進行倒罐也是合理的;同時后續(xù)設(shè)備調(diào)壓閥組能保證進分解爐的氨氣壓力穩(wěn)定，不必擔心卸氨作業(yè)時氨氣壓力波動。二、多臺運行的分解爐共同生產(chǎn)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(dǎo)至氨罐內(nèi)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(xiàn)節(jié)能降耗，為企業(yè)增效。

結(jié)束語：

我國是一個發(fā)展中的大國，隨著社會的高速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ詈推髽I(yè)生產(chǎn)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(huán)境的影響也越來越大。現(xiàn)在國家正在推廣落實節(jié)能減排，促進可持續(xù)發(fā)展，在這樣的背景下，企業(yè)的節(jié)能降耗和降低成本顯得尤為重要。同時，節(jié)能降耗也是企業(yè)提高經(jīng)濟效益的主要途徑之一，是企業(yè)提高市場競爭力的重要手段，依靠科學技術(shù)進步，推動企業(yè)不斷向前發(fā)展。