氨分解制氢工艺流程
氨分解制氢工艺包括氨分解反应以及提纯氢气两部分。
图：氨分解制氢工艺流程
氨分解制氢工艺设备
氨分解的工艺设备包括：高温分解炉、冷凝器、换热器高温分解炉：氨分解制氢中的关键设备是高温分解炉。目前装置产气压力低于0.1MPa，与待净化气体压力不匹配，导致除氧效果不稳定。承压式分解反应器由反应罐、电热元件、保温层和外罐组成，反应罐内外壁通道相通，外壁绕电热元件，内装镍基催化剂。氨气先被电热元件加热，再进入装催化剂的反应罐分解。由于流通阻力小，内外压几乎相等，罐壁压力相互抵消，使反应罐无压力工作。氨分解炉分为外热式和内热式两种。内热式氨分解炉中，氨气通过喷孔喷出并被加热分解。氨气与催化剂接触后迅速分解，生成氢气和氮气混合气体流出。内热式相比外热式分解炉，残液少且节省约25%电量。
图：承压式氨分解反应器
图：外热式氨分解炉
冷凝器冷凝器的作用是将高压过热制冷剂蒸气冷却成液体。主要有两种类型：1. 水冷却式冷凝器：利用水带走制冷剂的热量，可一次性使用或循环使用。制冷剂在管外，冷却水在管内流动，逆向流动以增强热交换。
图：管壳式冷凝器结构
空气冷却式冷凝器：通过空气带走制冷剂的热量。空气在管外流动，制冷剂在管内冷凝，管外通常设有肋片以增强热交换。
图：强制流动式空气冷凝器结构
换热器
换热器是用于传递热量的设备，主要通过以下三种方式：1. 热传导：固体内部粒子传递热量。2. 热对流：流体中质点相对位移传递热量。3. 热辐射：高温物体通过电磁波传递热量，无需介质。换热器主要分为三种类型：1. 间壁式：流体被隔开，通过固体表面传递热量，如管壳式、板式换热器。2. 直接接触式：流体直接接触交换热量。3. 蓄热式：流体交替通过表面，贮存和释放热量。换热器的结构分类包括固定管板式、浮头式等多种。常用的换热器有：1. 管壳式换热器：由管束构成传热面，有固定管板式、浮头式等。2. 板式换热器：包括板片式、螺旋板式等，体积紧凑。选择换热器时，应考虑以下原则：1. 天然气换热：根据温度选择板翘式、螺旋板式或绕管式换热器。2. 原料气和凝液冷却：选择易清垢的换热器，或在不结垢的情况下使用密闭循环水冷却。3. 凝液间换热：选择板翘式、螺旋板式或板式换热器。4. 冷剂换热器：选择管壳式、螺旋板式、板翘式或绕管式换热器。
图：管壳式换热器
