Descripción general

La producción de gas mixto protector mediante craqueo de amoníaco es un método de preparación de gas industrial de fácil implementación, por las tres razones principales siguientes:

1. Alta eficiencia de craqueo de amoníaco: el amoníaco se puede descomponer completamente a baja presión con catalizador de níquel a una temperatura constante de 780 ~ 800 ℃, con una tasa de descomposición de hasta 99,9%.

2.Proceso simple de purificación de gas: la materia prima de amoníaco líquido presenta una pureza ultraalta. Sus impurezas volátiles consisten sólo en pequeñas cantidades de gas inerte y agua disuelta, con un contenido de oxígeno casi nulo. Además, el craqueo del amoníaco es una reacción química irreversible en las condiciones de trabajo. Solo se requiere un proceso de deshumidificación para eliminar trazas de humedad del gas craqueado para obtener gas mixto de hidrógeno y nitrógeno refinado. Esto elimina elementos no metálicos dañinos como el cloro y el oxígeno que causan defectos en la fabricación de semiconductores.

3. Suministro de materia prima suficiente y rentable en China: el amoníaco líquido está ampliamente disponible a precios de mercado bajos y con un bajo consumo unitario. De 1 kg de amoníaco líquido se pueden producir 2,67 Nm³ de gas protector mixto de hidrógeno y nitrógeno.

Principio de funcionamiento

Bajo presión, temperatura y catálisis específicas del catalizador de níquel, 1 mol de amoníaco gaseoso se descompone en 1,5 moles de hidrógeno y 0,5 moles de nitrógeno con absorción de calor. La fórmula de la reacción química se muestra a continuación:

2NH₃ —Catalizador→ 3H₂ + N₂ – Q

Norma nacional GB 536-86 para materia prima de amoníaco líquido

Elemento de índice	Grado premium	primer grado	segundo grado
Contenido de NH₃ (%)	99.9	99.8	99.6
Contenido de humedad y aceite (%)	0.1	0.2	0.4

Nota: El amoníaco líquido para los generadores de hidrógeno con craqueador de amoníaco debe alcanzar el primer grado o superior según el estándar GB536-86.

Temperatura de saturación (°C): -30,-25,-20,-15,-10,30,-5,0,5,10,15,20,25,30

Presión de saturación (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

El gas mixto de hidrógeno y nitrógeno generado por el craqueo de amoníaco es una atmósfera protectora reductora de primera calidad, ampliamente adoptada en la fabricación de semiconductores, metalurgia, procesamiento mecánico, tratamiento térmico y otros laboratorios de producción e investigación que dependen del gas.

Flujo de procesos tecnológicos

El amoníaco gaseoso del cilindro de amoníaco o del tanque de almacenamiento pasa a través de una válvula reductora de presión de amoníaco para regular la presión. El amoníaco gaseoso tratado ingresa a la camisa de gas y al intercambiador de calor para intercambiar calor con el gas craqueado a alta temperatura y luego fluye hacia un horno de craqueo lleno de catalizador de níquel activado. A 800 ℃, el amoníaco se descompone completamente en una mezcla de hidrógeno y nitrógeno.

El gas mezclado craqueado a alta temperatura regresa al intercambiador de calor y a la camisa de gas para realizar el intercambio de calor con el amoníaco crudo entrante. Enfría el gas craqueado mientras precalienta el amoníaco gaseoso para recuperar el calor residual y ahorrar energía. Después del intercambio de calor, el gas craqueado se enfría aún más mediante un radiador y un enfriador, luego se envía al purificador para eliminar el agua residual y rastrear el amoníaco sin reaccionar, y finalmente se entrega a las terminales de producción para su uso.

Notas importantes:

1.Solo se puede alimentar amoníaco gaseoso al equipo de hidrógeno para craqueo de amoníaco. Si sale amoníaco líquido del tanque o cilindro, primero se debe vaporizar completamente mediante un vaporizador y luego despresurizarlo antes de ingresar a la unidad de craqueo.

2. Cuando la temperatura ambiente es baja o el consumo de amoníaco aumenta, el suministro de amoníaco gaseoso del cilindro/tanque puede no satisfacer la demanda del equipo. Se requiere la vaporización forzada de amoníaco para solucionar el suministro insuficiente de gas; El vaporizador de ducha de agua es la solución de vaporización auxiliar más común.

Principales Especificaciones Técnicas (Modelo: AQ/FC-40)

Horno de craqueo de amoníaco de bajo consumo AQ/FC-40 con unidad de purificación automática

Artículo	Especificación
Salida nominal de gas	≥40 Nm³/h
Punto de rocío del gas purificado	≤ -60 ℃ (índice de humedad)
Contenido de amoníaco residual en gas purificado	≤ 5 ppm
Presión de trabajo	≤ 0,05MPa
Fuente de alimentación	380V, 50Hz
potencia total	Horno de craqueo: 42 KW Dispositivo de purificación: 2,0 KW
Consumo de amoníaco líquido (producción inferior a la nominal)	16,0 kg/hora
Temperatura de funcionamiento del horno de craqueo	800 ~ 850 ℃
Temperatura de trabajo de la secadora	Temperatura ambiente
Temperatura de regeneración del secador	200 ~ 250 ℃
Dimensión externa general	1850 × 2200 × 2000 mm (sujeto al equipamiento real)

Ventajas técnicas

1.Fácil mantenimiento y revisión conveniente.

2.Aislamiento térmico grueso: capa de aislamiento de 350 mm para el cuerpo del horno, capa de aislamiento de 300 mm para la cubierta del horno.

3.Protección continua del suministro de gas: La unidad sigue suministrando gas protector automáticamente en caso de corte de energía o corte de aire comprimido.

4.Reducir el consumo de amoníaco durante la regeneración del tamiz molecular para ahorrar costos de materia prima.

Componentes principales del equipo

1. Revestimiento del horno/recipiente de craqueo

2.Elementos calefactores eléctricos (cable de resistencia)

3.Intercambiador de calor

4.Enfriador de radiador

5.Adsorbente de tamiz molecular

6.Válvulas de control neumáticas

7.Pantalla táctil HMI

8.Gabinete de control eléctrico y detección de flujo

Función de cada componente

1. Revestimiento del horno: craqueo catalítico completo de amoníaco en un gas protector mixto de 75 % de hidrógeno y 25 % de nitrógeno.

2. Elemento calefactor eléctrico: proporciona energía térmica estable para mantener una temperatura de craqueo óptima dentro del revestimiento del horno.

3. Intercambiador de calor: Precaliente el amoníaco gaseoso crudo y recupere el calor residual para enfriar el gas craqueado a alta temperatura para ahorrar energía.

4.Enfriador del radiador: enfriamiento secundario del gas craqueado descargado del intercambiador de calor.

5. Tamiz molecular: Adsorbe la humedad residual y rastrea el amoníaco sin reaccionar para purificar el gas protector de salida.

6.Válvulas neumáticas: realice ciclos automáticos de conmutación, calentamiento y regeneración de secadores de tamiz molecular dual.

7.Pantalla táctil HMI: establezca los parámetros de temperatura del horno de craqueo y el secador, ajuste el tiempo de trabajo de adsorción del secador y el tiempo del ciclo de regeneración.

8.Módulo de detección de flujo: visualización en tiempo real del caudal de gas mixto de craqueo de amoníaco de salida.