氣體保護站

氣體保護站，本氣氛保護系統專為鍍鋅鋼帶連續退火爐提供保護氣體。產品氣組份為氮氣與氫氣可調配比氣，是一種良好的還原性氣體。

基本介紹

• 中文名：氣體保護站
• 外文名：Gas station
• 保護：還原性氣體

設計思路

根據生產線用氣量要求，制氮機二套純度定為99%，既保證了系統的經濟性和可靠性，又確保後續氮氣純化系統的除氧負荷在正常範圍，從而保證純化系統正常穩定工作。

制氫工段採用二套氨分解制氫裝置並聯，主要作為配氣系統的氫氣來源，一小部分用於氮氣純化工段用於除氧。

設計規模

配比保護氣系統由氨分解制氫系統、制氮機系統、氫氮配比裝置等組成，整套配比保護氣能力為150Nm3/h，密封氮氣為50Nm3/h.

制氮能力：	260 Nm3/h	露 點：	£-60℃
氧 含 量：	£5ppm	壓 力：	0.05-0.5（可調）
氮氣純度：	99.9995%
制氫能力：	160 Nm3/h	露 點：	£-60℃
氧 含 量：	£2ppm	殘 氨：	£3ppm
出口壓力：	0-0.05Mpa（可調）
氫氮配比氣量：	150 Nm3/h含氫量5%~25%（可調）

原理

制氮機系統原理

變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進的氣體分離技術，以優質進口碳分子篩（CMS）為吸附劑，採用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣製取高純度的氮氣。

氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內吸附量的變化差異曲線：

一段時間後，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。根據再生壓力的不同，可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利於分子篩的徹底再生，易於獲得高純度氣體。

變壓吸附制氮機（簡稱PSA制氮機）是按變壓吸附技術設計、製造的氮氣發生設備。通常使用兩吸附塔並聯，由全自動控制系統按特定可程式序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。

碳分子篩（CMS）的動態吸附量和分離係數的性能優劣決定了制氮機的好壞。

鐵觸媒工藝原理

鈀觸媒除氧純化工藝原理：一定流量、純度的普氮和氫氣同時進入裝置中，在混合器中充分混合後，進入裝有鈀觸媒除氧器裝置，在脫氧催化劑的作用下產生2H2+O2=2H2O的化學反應，達到脫氧目的。脫氧後氮氣中的水氣經過冷卻器脫水，然後氮氣繼續進入乾燥器乾燥，使氮氣露點達-60℃左右，乾燥器配置兩台，其中一台乾燥器進行吸附乾燥，另一台把已吸附飽和水氣的乾燥器進行再生，為下一周期吸附工作做好準備。經乾燥後的氮氣通過過濾器除塵，最後得到的便是高純氮氣。

氨分解制氫原理

氨分解氣體發生裝置以液氨為原料，經汽化後將氨氣加熱到一定溫度，在催化劑作用下，氨發生分解成氫氮混合氣體，氨分解的化學方程式如下：

2NH3==3H2+N2-22080卡

即在標準狀況下，1千摩爾氨完全分解可產生氫氮混合氣體44.8Nm3，並吸收熱量11040千卡。也就是1kg液氨完全分解能產生2.64Nm3氫氮混合氣體，根據化學方程式，分解氣體由75%H2,和25%N2組成。

氨分解制氫裝置是根據氨氣發生分解反應的基本原理進行精心設計製作的組合裝置。氨分解在工業裝置條件下不可能100%完全分解，存在微量的殘餘氨，工業液氨中含有少量的水，配套使用氣體純化器，可脫除混合氣中的殘餘氨和水分，獲得滿意的保護氣體，滿足工業生產的需要（如對雜質氧有較高要求，還可在純化器中增加除氧器）。

以該產品氣的混合氣氛直接作還原保護氣氛，是需要氫氣作保護氣氛場合最經濟的方法。該產品也可作為富氫原料氣，提取純氫，是一種經濟的制氫方法。

氨分解純化裝置原理

純化裝置利用5A分子篩的大比表面積和極性吸附達到對水和殘餘氨的深度吸附。分解後的氮氫混合氣進入乾燥器，除去殘餘水分及其他雜質。純化裝置採用雙吸附塔流程，一台吸附乾燥氨分解氣，另一台在加熱狀態下（一般在300-350℃）解吸出其中的水分及殘餘氨，從而達到再生的目的。吸附塔採用內外筒式結構，避免了分子篩的過熱燒結，保證了分子篩的使用壽命。選用優質閥門，密封可靠，無內泄露，保證了產品氣的純度。

氮氫配比系統

氮氣純化裝置來的高純氮氣及純化後的氨分解氣分別通過閥門調節、流量計計量後進入混合罐，形成生產線所需的保護氣氛，並根據生產需要控制氮、氫比例，適應不同的共況需要。