Генератор на водород за крекинг на амоняк

Технологията за производство на водород чрез разлагане на амоняк, като зрял и ефикасен процес за подготовка на газ, заема важно място в областта на промишленото производство. Основният ѝ принцип е точното разлагане на амоняка (NH₃) в смесен газ, състоящ се от 25% азот (N₂) и 75% водород (H₂) по обем при специфично оборудване и условия на процеса. Това съотношение се извлича от химичната формула на амоняка - всеки две молекули амоняк се разлагат, за да образуват една молекула азот и три молекули водород, образувайки естествено стабилна система от водород-азотна смес. Благодарение на своите предимства като леснодостъпни суровини, екологично чист процес на производство и контролируема чистота на газа, тази технология е широко приложена в множество индустриални сегменти и се е превърнала в една от ключовите технологии, подкрепящи висококачественото развитие на индустрии като термична обработка, металургия и производство на стъкло.

Пълният технологичен процес за производство на водород чрез разлагане на амоняк може да бъде разделен на три основни звена: предварителна обработка на суровината, реакция на разлагане на амоняк и пречистване на газ. Тези звена са тясно свързани, за да гарантират качеството на крайния газов продукт. Що се отнася до суровините, като реакционен субстрат обикновено се използва течен амоняк с висока чистота. Течният амоняк се характеризира с удобно съхранение, безопасно транспортиране и високо съдържание на водород - съдържанието му на водород може да достигне 17,6%, което значително надвишава това на повечето газообразни източници на водород. Освен това, течният амоняк е в течно състояние при нормална температура и налягане, което изисква много по-малко място за съхранение от газообразния водород, което може ефективно да намали разходите за съхранение на суровината в предприятията. В етапа на предварителна обработка на суровината, течният амоняк първо се транспортира централно и се изпарява чрез специално разпределително устройство. Разпределителното устройство може да реализира стабилно сливане и регулиране на потока на многопътен течен амоняк, осигурявайки равномерно и непрекъснато подаване на течен амоняк и избягвайки влиянието на колебанията в потока върху последващата ефективност на реакцията. Процесът на изпаряване превръща течния амоняк в газообразен амоняк чрез нискотемпературно нагряване или изпаряване при ниско налягане в затворена среда, като същевременно се отстраняват следи от примеси, които могат да се съдържат в суровините, осигурявайки чист реакционен субстрат за последващата реакция на разлагане. След като попадне в оборудването за разлагане на амоняк, газообразният амоняк претърпява реакция на разлагане при специфични условия на температура, налягане и катализатор. Ядрото на оборудването за разлагане на амоняк се състои от тяло на реакционната пещ и каталитична система. Тялото на пещта обикновено е изработено от високотемпературна и устойчива на корозия специална стомана, която може да издържи на физически и химични загуби във високотемпературна реакционна среда и да осигури дългосрочна стабилна работа на оборудването. По време на реакцията температурата вътре в пещта трябва да се контролира между 800-900℃, температурен диапазон, който може ефективно да активира катализаторната активност и да ускори реакцията на разлагане на амоняка. Често използваните катализатори са предимно на основата на никел, а някои високотехнологични съоръжения използват композитни катализатори на основата на рутений или желязо. Такива катализатори се характеризират с висока каталитична ефективност, дълъг експлоатационен живот и силна антиотравяща способност, което позволява скоростта на разлагане на амоняка да достигне над 99,9% и минимизира остатъците от неразложен амоняк. Под действието на катализатора, газообразните амонячни молекули претърпяват разкъсване на връзките и рекомбинация, за да образуват смесен газ от водород и азот. Този процес не изисква добавяне на други реагенти, не отделя вредни газове и произвежда само водородно-азотна смес, което е в съответствие с концепцията за развитие на зелено производство в съвременната индустрия.

Поради редуцируемостта на водорода и инертното защитно свойство на азота, водородно-азотната смес, генерирана чрез технология за производство на водород чрез разлагане на амоняк, е показала силна адаптивност в индустрията за термична обработка и се е превърнала в незаменим основен източник на газ за тази индустрия. Високотемпературното запояване е един от най-широко използваните процеси на водородно-азотна смес в индустрията за термична обработка. Този процес се използва главно за прецизно свързване на метални компоненти, особено подходящ за заваряване на части от неръждаема стомана, медни сплави, алуминиеви сплави и други материали. При високотемпературния процес на запояване водородно-азотната смес се използва като защитна атмосфера. От една страна, водородът може да намали оксидния филм върху металната повърхност, като избягва дефекти като пори и шлакови включвания в заваръчния шев, причинени от окисляване, и осигурява компактността и здравината на заваръчния шев. От друга страна, азотът може да изолира въздуха, да предотврати повторното окисляване на металните компоненти във високотемпературна среда и да поддържа стабилно налягане вътре в пещта, осигурявайки добри условия за потока и омокрянето на спояващия пълнежен метал. Независимо дали става въпрос за запояване на прецизни части в аерокосмическата област или заваряване на компоненти на двигатели в автомобилната индустрия, водородно-азотната смес може значително да подобри качеството на запояване, да намали процента на брак и да отговори на строгите изисквания на висококачественото производство за прецизност на заваряване.

Процесът на светло отгряване е неразделна част от водородно-азотната смес, генерирана от разлагането на амоняк и производството на водород. Светлото отгряване е важна връзка в дълбоката обработка на метални материали, целяща да елиминира вътрешното напрежение, генерирано по време на обработката на метала, като валцоване и щамповане, да подобри жилавостта, пластичността и повърхностното покритие на материалите и често се използва за обработка на метални материали като неръждаема стомана, медни ленти и стоманени ленти. При процеса на светло отгряване водородно-азотната смес се въвежда в пещта за отгряване като защитна атмосфера. В среда с висока температура водородът може да намали следите от окислителни примеси върху металната повърхност, докато азотът играе роля в разреждането и изолирането на въздуха, предотвратявайки образуването на оксиден цвят върху металната повърхност и гарантирайки, че металният материал запазва ярка повърхностна текстура след отгряване. В сравнение с чистата водородна атмосфера, използвана в традиционните процеси на отгряване, сместа от водород и азот не само има по-ниска цена, но и по-висока безопасност, като ефективно намалява риска от горене и експлозия на чиста водородна атмосфера при високи температури и може да постигне същия или дори по-добър ефект на отгряване, което я прави предпочитаната защитна атмосфера за процеси на светло отгряване.

Процесите на редукция на метален прах и обработка с разтвор на алуминиеви сплави също са важни сценарии на приложение на водородно-азотната смес от разлагането на амоняк. Процесът на редукция на метален прах се използва главно за получаване на високочисти метални прахове, като железен прах, меден прах, никелов прах и др., които се използват широко в области като прахова металургия, електронни компоненти и магнитни материали. В процеса на редукция водородът в водородно-азотната смес действа като редуциращ агент, който може да намали окислителните примеси (като железен оксид и меден оксид) в металния прах до чист метал. В същото време азотът действа като защитен газ, за ​​да предотврати повторното окисление на редуцирания метален прах, осигурявайки чистотата и активността на металния прах. Процесът на обработка с разтвор на алуминиева сплав подобрява организационната структура на алуминиевата сплав и повишава нейната здравина и твърдост чрез високотемпературно нагряване и бързо охлаждане. В процеса на обработка с разтвор водородно-азотната смес може ефективно да предотврати окисляването и обезцветяването на алуминиевата сплав при високи температури, да насърчи хомогенизирането на вътрешната структура на алуминиевата сплав, да подобри ефекта на обработката с разтвор и да позволи на материалите от алуминиева сплав да се адаптират по-добре към последващите изисквания за обработка и приложение.

В индустрията за прахова металургия, приложението на водородно-азотна смес от разлагане на амоняк преминава през множество основни звена, като подготовка на суровините, формоване и синтероване. Праховата металургия е процес за получаване на метални продукти чрез прахово пресоване и синтероване, който се използва широко в машиностроенето, производството на автомобилни части, аерокосмическата индустрия и други области. В процеса на синтероване, водородно-азотната смес се използва като атмосфера за синтероване. От една страна, водородът може да намали оксидния филм върху повърхността на металния прах, да подобри силата на свързване между частиците на праха и да подобри компактността и механичните свойства на продукта. От друга страна, азотът може да регулира атмосферното налягане вътре в пещта, да потисне растежа на зърната на металния прах и да осигури равномерна и фина организационна структура на продукта. Освен това, водородно-азотната смес може ефективно да отстрани летливите примеси, генерирани по време на синтероването, да подобри чистотата на продукта и да позволи на продуктите от праховата металургия да отговарят на изискванията за висока прецизност и висока якост. В сравнение с други атмосфери за синтероване, водородно-азотната смес има предимствата на ниска цена и силна адаптивност и се е превърнала в основен избор на атмосфера в индустрията за прахова металургия.

В допълнение към термичната обработка и металургията, водородно-азотната смес от разлагането на амоняк също играе важна роля в производството на флоат стъкло. Флоат стъклото е вид стъкло, широко използван в строителството, автомобилостроенето, електрониката и други индустрии. Производственият му процес има изключително високи изисквания към атмосферната среда, което пряко влияе върху прозрачността, плоскостта и качеството на повърхността на стъклото. В производството на флоат стъкло с калай, водородно-азотната смес се въвежда във ваната като защитна атмосфера. Азотът може да изолира въздуха, да предотврати окисляването на калаена течност при висока температура до образуване на калаен оксид и да предотврати прилепването на калаен оксид към повърхността на стъклото, което да повлияе на качеството на стъклото. Водородът може да намали следите от калаен оксид, които могат да се генерират в калаената вана, и да регулира редуцируемостта на атмосферата във ваната, осигурявайки гладка и чиста стъклена повърхност и подобрявайки оптичните характеристики и механичната якост на стъклото. Освен това, водородно-азотната смес може да поддържа стабилно налягане във ваната с калай, да предотвратява навлизането на външен въздух, да осигурява непрекъснат и стабилен процес на производство на флоат стъкло и да подобрява ефективността на производството и степента на качество на продукта.

Водородно-азотната смес от разлагането на амоняк също има важно приложно значение в процесите, свързани с азотиращи пещи, което се отразява главно в два аспекта: регулиране на атмосферата в азотиращата пещ и обработка на остатъчния газ. Азотирането е важен процес за повърхностно укрепване на метални материали. Чрез проникване на азотни атоми в металната повърхност под висока температура и богата на азот атмосфера се образува втвърден слой, подобряващ износоустойчивостта, корозионната устойчивост и якостта на умора на металните материали. При регулиране на атмосферата в азотиращата пещ, водородно-азотната смес може да се използва като основна атмосфера, смесена с амоняк, азот и други газове, за да се регулира точно азотният потенциал вътре в пещта, отговаряйки на изискванията на различните метални материали и различните процеси на азотиране и гарантирайки, че дебелината, твърдостта и еднородността на азотирания слой отговарят на проектните стандарти. В същото време, азотиращите пещи ще генерират остатъчен газ, съдържащ следи от амоняк, цианид и други вредни вещества по време на производството. Директните емисии ще причинят замърсяване на околната среда и ще представляват опасност за безопасността. С помощта на оборудване за пречистване на остатъчни газове, свързано с технологията за производство на водород чрез разлагане на амоняк, остатъчният газ от азотиращата пещ може да бъде разложен и изгорен, превръщайки вредните вещества в остатъчния газ в безвредна вода, азот и въглероден диоксид, реализирайки екологично чисти емисии на остатъчен газ. Това не само отговаря на изискванията на националната политика за опазване на околната среда, но и намалява разходите за екологично третиране на предприятията.

Широкото приложение на технологията за производство на водород чрез разлагане на амоняк в множество индустрии се дължи не само на стабилната производителност на процеса и висококачествените газови продукти, но и на значителните ѝ икономически и екологични предимства. По отношение на цената, суровините за течен амоняк са сравнително евтини, удобни за транспортиране и съхранение, което може значително да намали разходите за суровини на предприятията в сравнение с газообразните суровини като чист водород и чист азот. В същото време, оборудването за производство на водород чрез разлагане на амоняк има сравнително проста структура, удобна работа и ниски разходи за поддръжка, което го прави подходящо за мащабно промишлено производство. По отношение на опазването на околната среда, целият процес на приготвяне не отделя вредни газове, а използването на водородно-азотна смес може също да намали потреблението на окислителни газове в традиционните процеси, което е в съответствие с тенденцията за развитие на индустриалната зелена трансформация в рамките на целта за двойно въглеродно отделяне.

С непрекъснатото усъвършенстване на индустриалните технологии, изискванията на различните индустрии за качество на газа, ефективност на производството и ниво на опазване на околната среда се увеличават с всеки изминал ден, а технологията за производство на водород чрез разлагане на амоняк също непрекъснато се оптимизира и обновява. В бъдеще, чрез изследвания и разработки на високоефективни катализатори, оптимизиране на структурата на оборудването и подобряване на нивото на автоматично управление, технологията за производство на водород чрез разлагане на амоняк ще подобри допълнително чистотата на газа, ще намали потреблението на енергия, ще разшири обхвата на приложение, ще играе по-голяма роля в развиващите се области като новата енергия и висок клас производство, и ще осигури силна подкрепа за зеленото и ефективно развитие на индустриалното производство.

Спояване на желязо/мед/неръждаема стомана

Светло отгряване/редукция на тръбни фитинги

Синтероване на прахова металургия

Производствена линия за флоат стъкло