氨分解制氢系统的升级应用

张洪超

摘 要：氨分解制氢系统顾名思义它是以液氨为原料，在容器内将液氨汽化后得到氨气并加热到一定温度，然后在催化剂的作用下分解成75%的氢气+25%的氮气的氢氮混合气。整套系统包括液氨储罐、氨中间罐、减压阀组、除油脱硫器、分解炉以及纯化器装置，此种工艺有成熟、流程简单、原料便宜、效率高、性能可靠的特性，提取氢气有很高的经济性，是保护气体最经济的来源。本文将从工艺方面深入剖析探讨氨分解制氢系统的升级应用，将设备多余的能量利用起来，最大化减少设备在能耗方面的损失，提升设备整体工作效率，达到节能降耗的目的。

关键词：氨分解系统;设备效率;节能降耗

液氨特性以及氨分解及纯化系统介绍

液氨特性：液氨又称无水氨，化学式：NH3，密度：0.64t/m?，熔点：-77.7℃，沸点：-33.5℃，是一种无色液体。液氨在储罐内存放时是处于低温的一种状态，而在氨分解工艺上需要一定的氨气压力，所以氨储罐或者氨中间罐需要有一个加热设备，用于保证罐内液氨时刻处于气化状态以保证供后续设备压力稳定;

氨分解炉工艺：分解炉运行时是高温状态，在800℃—830℃左右，氨气进入分解炉在高温和触媒的作用下分解成氮氢混合气，这部分气体出分解炉后温度大概在300℃—400℃左右，需要通过分解炉循环水冷却后进入中间罐再次冷却再进入纯化器，这部分热量的绝大部分是利用循环水冷却的;

氢气纯化器工艺：采用高分子分子筛过滤气体中的各项杂质，工艺上是两个工作筒，气体从筒内进入即可纯化，特性是常温吸附，在吸附饱和后需要再生，采用加热器将再生气持续加热到一定温度吹除筒内分子筛吸附的杂质，特性是高温解析、低温吹除。

氨分解制氢系统升级内容：利用分解炉分解后的高温氮氢混合气体给纯化器再生气加热，同时多余的热量引入氨罐内与液氨换热，实现节能降耗。

利用分解炉需要冷却的高温氮氢混合气体加热纯化器的再生气实现换热：制作一个单一的换热器，将分解炉分解后的高温气体引入该换热器内，同时该换热器内通入再生气（氮气），两种气体不能接触的同时进行换热，目的将分解后的氮氢混合气体冷却，同时将再生气加热至300℃—400℃给纯化器再生时使用，因为涉及到纯化器再生时是先加热后冷吹的步骤，所以换热器上需设置旁通管路以及进出口阀门和旁通阀门，在材质上应选择耐高温材质，以保证在纯化器非再生加热状态时，高温气体通过旁通管路再进入主管路进入后续设备。此种工艺升级减少了纯化器自身加热炉以及耗电的情况，同时还能回收分解后的高温氮氢混合气的温度，实现节能降耗。

氨储罐与氨中间罐升级：氨中间罐的作用是利用电汽化器将液氨变成氨气供后续分解炉设备，升级内容是取消氨中间罐，直接使用液氨储罐。设置两台大容量液氨储罐，氨罐使用状态是一用一备（如有意外或故障发生，直接将在用罐内液氨打送至备用罐），将上面升级内容换热器内出来的氮氢混合气引入氨罐内与罐内液氨进行换热，因為上面的纯化器加热时已经利用升级的设备吸收了一部分热量，所以进入氨罐内的氮氢混合气热量下降，气化效果随之也降低，所以需要给氨罐配备合适的电汽化器备用，以能保证氨罐内压力在0.4MPa左右。氨罐氨气出口管路上设置调压阀组能时刻保证供入分解炉氨气压力稳定。

结论：一、从节能降耗、减少投资角度来看，取消氨中间罐改用氨储罐气化液氨非常可行，本就是容器，只增加对应氨罐合适的汽化器即可;安全方面保证氨罐一用一备，以防止有突发情况时能将液氨进行倒罐也是合理的;同时后续设备调压阀组能保证进分解炉的氨气压力稳定，不必担心卸氨作业时氨气压力波动。二、多台运行的分解炉共同生产的氮氢混合气热量通过换热理论上是绝对能将再生气温度提升至300℃左右，同时在纯化器非加热时期，此热量引导至氨罐内进行换热，是完全可以将氮氢混合气冷却同时还能气化液氨。实现节能降耗，为企业增效。

结束语：

我国是一个发展中的大国，随着社会的高速发展，人们日常生活和企业生产所需要消耗的资源也越来越多，自然资源的消耗对生活对环境的影响也越来越大。现在国家正在推广落实节能减排，促进可持续发展，在这样的背景下，企业的节能降耗和降低成本显得尤为重要。同时，节能降耗也是企业提高经济效益的主要途径之一，是企业提高市场竞争力的重要手段，依靠科学技术进步，推动企业不断向前发展。