Tổng quan

Sản xuất khí hỗn hợp bảo vệ thông qua quá trình Cracking amoniac là một phương pháp chuẩn bị khí công nghiệp dễ thực hiện vì ba lý do cốt lõi sau:

1. Hiệu suất nứt amoniac cao: Amoniac có thể bị phân hủy hoàn toàn dưới áp suất thấp bằng chất xúc tác niken ở nhiệt độ không đổi 780 ~ 800oC, với tốc độ phân hủy lên tới 99,9%.

2. Quy trình lọc khí đơn giản: Nguyên liệu thô amoniac lỏng có độ tinh khiết cực cao. Các tạp chất dễ bay hơi của nó chỉ bao gồm một lượng nhỏ khí trơ và nước hòa tan, với hàm lượng oxy gần như bằng không. Ngoài ra, nứt amoniac là phản ứng hóa học không thể đảo ngược trong điều kiện làm việc. Chỉ cần một quá trình hút ẩm để loại bỏ vết ẩm khỏi khí bị nứt để thu được khí hỗn hợp hydro-nitơ tinh chế. Điều này giúp loại bỏ các nguyên tố phi kim loại có hại như clo và oxy gây ra khuyết tật trong sản xuất chất bán dẫn.

3. Cung cấp nguyên liệu thô đầy đủ và tiết kiệm chi phí ở Trung Quốc: Amoniac lỏng được cung cấp rộng rãi với giá thị trường thấp, mức tiêu thụ đơn vị thấp. 1 kg amoniac lỏng có thể tạo ra khí bảo vệ hỗn hợp hydro-nitơ có công suất 2,67 Nm³.

Nguyên tắc làm việc

Dưới áp suất, nhiệt độ xác định và sự xúc tác của chất xúc tác niken, 1 mol khí amoniac phân hủy thành 1,5 mol hydro và 0,5 mol nitơ khi hấp thụ nhiệt. Công thức phản ứng hóa học được thể hiện dưới đây:

2NH₃ —Chất xúc tác→ 3H₂ + N₂ – Q

Tiêu chuẩn quốc gia GB 536-86 cho nguyên liệu thô Amoniac lỏng

Mục chỉ mục	Hạng cao cấp	Lớp Một	Lớp hai
Hàm lượng NH₃ (%)	99.9	99.8	99.6
Độ ẩm và hàm lượng dầu (%)	0.1	0.2	0.4

Lưu ý: Amoniac lỏng cho máy tạo hydro bẻ khóa amoniac phải đạt Cấp Một hoặc cao hơn theo tiêu chuẩn GB536-86.

Nhiệt độ bão hòa (°C):-30,-25,-20,-15,-10,30,-5,0,5,10,15,20,25,30

Áp suất bão hòa (kgf/cm2): 1,21,1,54,1,94,2,41,2,96,3,61,4,37,5,25,6,27,7,4,8,74,10,22,11,89

Khí hỗn hợp hydro-nitơ được tạo ra bởi quá trình nứt amoniac là bầu không khí bảo vệ giảm thiểu cao cấp, được áp dụng rộng rãi trong sản xuất chất bán dẫn, luyện kim, gia công cơ khí, xử lý nhiệt và các phòng thí nghiệm nghiên cứu và sản xuất phụ thuộc vào khí khác.

Quy trình công nghệ

Khí amoniac từ xi lanh amoniac hoặc bể chứa đi qua van giảm áp amoniac để điều chỉnh áp suất. Khí amoniac đã qua xử lý đi vào áo khí và bộ trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với khí nứt ở nhiệt độ cao, sau đó chảy vào lò nứt chứa đầy chất xúc tác niken hoạt tính. Ở 800oC, amoniac bị phân hủy hoàn toàn thành hỗn hợp hydro và nitơ.

Khí hỗn hợp bị nứt ở nhiệt độ cao chảy ngược trở lại bộ trao đổi nhiệt và vỏ khí để tiến hành trao đổi nhiệt với amoniac thô đi vào. Nó làm mát khí bị nứt trong khi làm nóng trước khí amoniac để thu hồi nhiệt thải nhằm tiết kiệm năng lượng. Sau khi trao đổi nhiệt, khí crack được làm mát thêm thông qua bộ tản nhiệt và bộ làm mát, sau đó được đưa đến máy lọc để loại bỏ nước dư và theo dõi amoniac không phản ứng, cuối cùng được chuyển đến thiết bị đầu cuối sản xuất để sử dụng.

Lưu ý quan trọng:

1.Chỉ có thể đưa khí amoniac vào thiết bị hydro bẻ khóa amoniac. Nếu amoniac lỏng được thải ra từ bể chứa hoặc xi lanh, trước tiên nó phải được làm bay hơi hoàn toàn qua thiết bị hóa hơi, sau đó được giảm áp suất trước khi đi vào bộ phận crackinh.

2.Khi nhiệt độ môi trường xung quanh thấp hoặc mức tiêu thụ amoniac tăng cao, việc cung cấp khí amoniac từ xi lanh/bể chứa có thể không đáp ứng được nhu cầu thiết bị. Cần phải hóa hơi amoniac cưỡng bức để giải quyết tình trạng cung cấp khí không đủ; máy hóa hơi vòi sen nước là giải pháp hóa hơi phụ trợ phổ biến nhất.

Thông số kỹ thuật chính (Model: AQ/FC-20)

Lò nung Amoniac tiết kiệm năng lượng AQ/FC-20 với bộ lọc tự động

Mục	Đặc điểm kỹ thuật
Sản lượng khí định mức	≥20 Nm³/h
Điểm sương của khí tinh khiết	≤ -60oC (chỉ số độ ẩm)
Hàm lượng amoniac dư trong khí tinh khiết	5 trang/phút
Áp suất làm việc	≤ 0,05 MPa
Nguồn điện	380V, 50Hz
Tổng công suất	Lò Cracking: 21 KWThiết bị lọc: 2.0 KW
Tiêu thụ Amoniac lỏng (dưới sản lượng định mức)	8,0 kg/giờ
Nhiệt độ hoạt động của lò nứt	800 ~ 850oC
Nhiệt độ làm việc của máy sấy	Nhiệt độ môi trường xung quanh
Nhiệt độ tái sinh máy sấy	200 ~ 250oC
Kích thước bên ngoài tổng thể	1450 × 2100 × 1900 mm (tùy theo thiết bị thực tế)

Ưu điểm kỹ thuật

1. Bảo trì dễ dàng và đại tu thuận tiện.

2. Lớp cách nhiệt dày: Lớp cách nhiệt 350mm cho thân lò, lớp cách nhiệt 300mm cho vỏ lò.

3. Bảo vệ nguồn cung cấp khí liên tục: Thiết bị tiếp tục tự động cung cấp khí bảo vệ trong trường hợp mất điện hoặc cắt khí nén.

4. Tiêu thụ amoniac thấp hơn trong quá trình tái tạo rây phân tử để tiết kiệm chi phí nguyên liệu thô.

Linh kiện thiết bị chính

1.Lò lót / Tàu nứt

2. Bộ phận làm nóng bằng điện (Dây điện trở)

3. Trao đổi nhiệt

4. Bộ làm mát tản nhiệt

5. Chất hấp phụ rây phân tử

6. Van điều khiển khí nén

7. Màn hình cảm ứng HMI

8. Tủ phát hiện dòng chảy và điều khiển điện

Chức năng của từng thành phần

1.Lớp lót lò: Cracking xúc tác hoàn toàn amoniac thành khí bảo vệ hỗn hợp 75% hydro và 25% nitơ.

2. Bộ phận làm nóng bằng điện: Cung cấp năng lượng nhiệt ổn định để duy trì nhiệt độ nứt tối ưu bên trong lớp lót lò.

3. Bộ trao đổi nhiệt: Làm nóng trước khí amoniac thô và thu hồi nhiệt thải để làm mát khí nứt ở nhiệt độ cao để tiết kiệm năng lượng.

4. Bộ làm mát tản nhiệt: Làm mát thứ cấp khí nứt thải ra từ bộ trao đổi nhiệt.

5. Sàng phân tử: Hấp thụ độ ẩm còn sót lại và theo dõi amoniac không phản ứng để làm sạch khí bảo vệ đầu ra.

6. Van khí nén: Thực hiện chu trình chuyển đổi, gia nhiệt và tái sinh tự động của máy sấy rây phân tử kép.

7. Màn hình cảm ứng HMI: Đặt thông số nhiệt độ của lò nứt & máy sấy, điều chỉnh thời gian làm việc hấp phụ của máy sấy và thời gian chu kỳ tái sinh.

8. Mô-đun phát hiện dòng chảy: Hiển thị thời gian thực tốc độ dòng khí hỗn hợp nứt amoniac đầu ra.

Thiết bị phân hủy Amoniac tiết kiệm năng lượng tự động 20Nm³/h

20Nm³ / h Bộ phận phân hủy amoniac tiết kiệm năng lượng tự động Máy tạo hydro