Генератор водоника за крековање амонијака

Ammonia decomposition hydrogen production technology, as a mature and efficient gas preparation process, occupies an important position in the field of industrial production. Its core principle is to accurately decompose ammonia (NH₃) into a mixed gas consisting of 25% nitrogen (N₂) and 75% hydrogen (H₂) by volume under specific equipment and process conditions. This ratio is derived from the chemical formula of ammonia—each two molecules of ammonia decompose to form one molecule of nitrogen and three molecules of hydrogen, naturally forming a stable hydrogen-nitrogen mixture system. Thanks to its advantages such as easily available raw materials, environmentally friendly preparation process, and controllable gas purity, this technology has been widely applied in multiple industrial segments and has become one of the key technologies supporting the high-quality development of industries such as heat treatment, metallurgy, and glass manufacturing.

The complete process flow of ammonia decomposition hydrogen production can be divided into three core links: raw material pretreatment, ammonia decomposition reaction, and gas purification. These links are closely connected to jointly ensure the quality of the final gas product. In terms of raw materials, high-purity liquid ammonia is usually used as the reaction substrate. Liquid ammonia features convenient storage, safe transportation, and high hydrogen content—its hydrogen content can reach 17.6%, far exceeding that of most gaseous hydrogen sources. Moreover, liquid ammonia is in a liquid state at normal temperature and pressure, requiring much less storage space than gaseous hydrogen, which can effectively reduce the raw material storage cost of enterprises. In the raw material pretreatment stage, liquid ammonia is first centrally transported and vaporized through a dedicated manifold device. The manifold device can realize stable confluence and flow regulation of multi-path liquid ammonia, ensuring uniform and continuous supply of liquid ammonia and avoiding the impact of flow fluctuations on subsequent reaction efficiency. The vaporization process converts liquid ammonia into gaseous ammonia through low-temperature heating or low-pressure evaporation in a closed environment, while removing trace impurities that may be contained in the raw materials, providing a pure reaction substrate for the subsequent decomposition reaction.After entering the ammonia decomposition equipment, gaseous ammonia undergoes decomposition reaction under specific temperature, pressure, and catalyst conditions. The core of ammonia decomposition equipment consists of a reaction furnace body and a catalyst system. The furnace body is usually made of high-temperature and corrosion-resistant special steel, which can withstand physical and chemical losses in a high-temperature reaction environment and ensure the long-term stable operation of the equipment. During the reaction, the temperature inside the furnace needs to be controlled between 800-900℃, a temperature range that can effectively activate the catalyst activity and accelerate the ammonia decomposition reaction. Commonly used catalysts are mostly nickel-based, and some high-end equipment adopts ruthenium-based or iron-based composite catalysts. Such catalysts have the characteristics of high catalytic efficiency, long service life, and strong anti-poisoning ability, enabling the ammonia decomposition rate to reach more than 99.9% and minimizing the residue of undecomposed ammonia. Under the action of the catalyst, gaseous ammonia molecules undergo bond breaking and recombination to form a mixed gas of hydrogen and nitrogen. This process does not require the addition of other reagents, emits no harmful gases, and only produces hydrogen-nitrogen mixture, which is in line with the development concept of green production in modern industry.

Због редуцибилности водоника и инертног заштитног својства азота, смеша водоника и азота генерисана технологијом производње водоника разлагањем амонијака показала је снажну прилагодљивост у индустрији термичке обраде и постала је незаобилазан извор основног гаса за ову индустрију. Лемљење на високим температурама један је од најчешће коришћених процеса мешања водоника и азота у индустрији термичке обраде. Овај процес се углавном користи за прецизно спајање металних компоненти, посебно је погодан за заваривање делова од нерђајућег челика, легура бакра, легура алуминијума и других материјала. У процесу лемљења на високим температурама, смеша водоника и азота се користи као заштитна атмосфера. С једне стране, водоник може смањити оксидни филм на површини метала, избегавајући дефекте као што су поре и укључивања шљаке на завареном споју узроковане оксидацијом, и осигуравајући компактност и чврстоћу завареног споја. С друге стране, азот може изоловати ваздух, спречити реоксидацију металних компоненти у окружењу високе температуре и одржавати стабилан притисак унутар пећи, обезбеђујући добре услове за проток и влажење додатног метала за лемљење. Било да се ради о лемљењу прецизних делова у ваздухопловној области или заваривању компоненти мотора у аутомобилској индустрији, смеша водоника и азота може значајно побољшати квалитет лемљења, смањити стопу отпада и испунити строге захтеве врхунске производње за прецизност заваривања.

Процес светлог жарења је такође неодвојив од смеше водоника и азота која настаје разлагањем амонијака у процесу производње водоника. Светло жарење је важна карика у дубокој обради металних материјала, циљајући елиминисање унутрашњег напрезања насталог током обраде метала као што су ваљање и штанцање, побољшање жилавости, дуктилности и површинске обраде материјала, и често се користи за обраду металних материјала као што су нерђајући челик, бакарна трака и челична трака. У процесу светлог жарења, смеша водоника и азота се уводи у пећ за жарење као заштитна атмосфера. У окружењу високе температуре, водоник може смањити трагове оксидативних нечистоћа на површини метала, док азот игра улогу у разблаживању и изолацији ваздуха, спречавајући стварање оксидне боје на површини метала и осигуравајући да метални материјал одржи светлу површинску текстуру након жарења. У поређењу са чистом водоничном атмосфером која се користи у традиционалним процесима жарења, смеша водоника и азота не само да има нижу цену већ и већу безбедност, ефикасно смањујући ризик од сагоревања и експлозије чисто водоничне атмосфере на високим температурама, и може постићи исти или чак бољи ефекат жарења, што је чини преферираном заштитном атмосфером за процесе светлог жарења.

Процеси редукције металног праха и обраде раствором алуминијумских легура такође су важни сценарији примене за смешу водоника и азота из разлагања амонијака. Процес редукције металног праха се углавном користи за припрему металних прахова високе чистоће, као што су гвоздени прах, бакарни прах, никлов прах итд., који се широко користе у областима као што су металургија праха, електронске компоненте и магнетни материјали. У процесу редукције, водоник у смеши водоника и азота делује као редукционо средство, које може смањити оксидативне нечистоће (као што су оксид гвожђа и оксид бакра) у металном праху до чистог метала. Истовремено, азот делује као заштитни гас како би спречио реоксидацију редукованог металног праха, осигуравајући чистоћу и активност металног праха. Процес обраде раствором алуминијумских легура побољшава организациону структуру алуминијумске легуре и повећава њену чврстоћу и тврдоћу кроз загревање на високој температури и брзо хлађење. У процесу обраде раствором, смеша водоника и азота може ефикасно спречити оксидацију и промену боје алуминијумске легуре на високим температурама, промовисати хомогенизацију унутрашње структуре алуминијумске легуре, побољшати ефекат обраде раствором и омогућити материјалима од алуминијумских легура да се боље прилагоде накнадним захтевима обраде и примене.

У индустрији металургије праха, примена смеше водоника и азота из разлагања амонијака пролази кроз више основних карика као што су припрема сировина, обликовање и синтеровање. Металургија праха је процес за припрему металних производа путем пресовања и синтеровања праха, који се широко користи у машинској производњи, производњи ауто-делова, ваздухопловству и другим областима. У процесу синтеровања, смеша водоника и азота се користи као атмосфера за синтеровање. С једне стране, водоник може смањити оксидни филм на површини металног праха, побољшати силу везивања између честица праха и побољшати компактност и механичка својства производа. С друге стране, азот може подесити атмосферски притисак унутар пећи, инхибирати раст зрна металног праха и осигурати уједначену и фину организациону структуру производа. Поред тога, смеша водоника и азота може ефикасно уклонити испарљиве нечистоће настале током синтеровања, побољшати чистоћу производа и омогућити производима металургије праха да испуне захтеве високе прецизности и високе чврстоће. У поређењу са другим атмосферама за синтеровање, смеша водоника и азота има предности ниске цене и велике прилагодљивости, те је постала главни избор атмосфере у индустрији металургије праха.

Поред индустрије термичке обраде и металургије, смеша водоника и азота из разлагања амонијака такође игра важну улогу у производњи флоат стакла. Флоат стакло је врста стакла која се широко користи у грађевинарству, аутомобилској, електронској и другим индустријама. Његов производни процес има изузетно високе захтеве у погледу атмосферског окружења, што директно утиче на транспарентност, равност и квалитет површине стакла. У лименом купатилу за производњу флоат стакла, смеша водоника и азота се уводи у купатило као заштитна атмосфера. Азот може изоловати ваздух, спречити оксидацију калајне течности на високој температури и формирање калај оксида, и спречити да се калај оксид прилепи за површину стакла и утиче на квалитет стакла. Водоник може смањити трагове калај оксида који се могу створити у калајном купатилу и подесити редукцију атмосфере у купатилу, осигуравајући глатку и чисту површину стакла и побољшавајући оптичке перформансе и механичку чврстоћу стакла. Поред тога, смеша водоника и азота може одржавати стабилан притисак унутар калајног купатила, спречити улазак спољашњег ваздуха, осигурати континуирани и стабилни напредак производње флоат стакла и побољшати ефикасност производње и стопу квалификације производа.

Смеша водоника и азота из разлагања амонијака такође има важну применску вредност у процесима везаним за нитрирајуће пећи, што се углавном огледа у два аспекта: подешавању атмосфере нитрирајуће пећи и обради отпадног гаса. Нитрирање је важан процес за површинско јачање металних материјала. Омогућавањем атомима азота да продру у металну површину под високом температуром и атмосфером богатом азотом, формира се очврсли слој, побољшавајући отпорност на хабање, отпорност на корозију и чврстоћу на замор металних материјала. Приликом подешавања атмосфере нитрирајуће пећи, смеша водоника и азота може се користити као основна атмосфера, помешана са амонијаком, азотом и другим гасовима за прецизно подешавање потенцијала азота унутар пећи, испуњавајући захтеве различитих металних материјала и различитих процеса нитрирања, и осигуравајући да дебљина, тврдоћа и уједначеност нитрираног слоја испуњавају пројектне стандарде. Истовремено, нитрирајуће пећи ће током производње генерисати отпадни гас који садржи трагове амонијака, цијанида и других штетних материја. Директна емисија ће изазвати загађење животне средине и представљати опасност по безбедност. Коришћењем опреме за третман отпадног гаса повезане са технологијом производње водоника разлагањем амонијака, отпадни гас из пећи за нитрирање може се разложити и спалити, претварајући штетне супстанце у отпадном гасу у безопасну воду, азот и угљен-диоксид, остварујући еколошки прихватљиву емисију отпадног гаса. Ово не само да је у складу са захтевима националне политике заштите животне средине, већ и смањује трошкове третмана животне средине предузећа.

Широка примена технологије производње водоника разлагањем амонијака у више индустрија није само због стабилних перформанси процеса и висококвалитетних гасних производа, већ и због значајних економских и еколошких предности. Што се тиче трошкова, сировине за течни амонијак су релативно јефтине, погодне за транспорт и складиштење, што може значајно смањити трошкове сировина предузећа у поређењу са гасовитим сировинама као што су чисти водоник и чисти азот. Истовремено, опрема за производњу водоника разлагањем амонијака има релативно једноставну структуру, погодан рад и ниске трошкове одржавања, што је чини погодном за индустријску производњу великих размера. Што се тиче заштите животне средине, цео процес припреме не емитује штетне гасове, а употреба смеше водоника и азота такође може смањити потрошњу оксидационих гасова у традиционалним процесима, што је у складу са трендом развоја индустријске зелене трансформације у оквиру циља двоструког угљеника.

Са континуираним унапређењем индустријске технологије, захтеви различитих индустрија за квалитет гаса, ефикасност производње и ниво заштите животне средине расту из дана у дан, а технологија производње водоника разлагањем амонијака се такође континуирано оптимизује и унапређује. У будућности, кроз истраживање и развој високоефикасних катализатора, оптимизацију структуре опреме и побољшање нивоа аутоматске контроле, технологија производње водоника разлагањем амонијака ће додатно побољшати чистоћу гаса, смањити потрошњу енергије, проширити обим примене, играти већу улогу у новим областима као што су нова енергија и производња високе класе, и пружити снажну подршку зеленом и ефикасном развоју индустријске производње.

Лемљење гвожђа/бакра/нерђајућег челика

Светло жарење/смањење цевних фитинга

Синтеровање металургијом праха

Линија за производњу флоат стакла