A tiszta energia és a fenntartható fejlődés iránti növekvő globális törekvéssel a hidrogénenergia, mint hatékony és tiszta energiahordozó, fokozatosan bekerül az emberek látókörébe. A hidrogénenergia-ipari lánc kulcsfontosságú láncszemeként a hidrogéntisztító technológia nemcsak a hidrogénenergia biztonságát és megbízhatóságát érinti, hanem közvetlenül befolyásolja a hidrogénenergia alkalmazási körét és gazdasági előnyeit is.
1. A termék hidrogénjére vonatkozó követelmények
A hidrogén, mint kémiai alapanyag és energiahordozó, különböző alkalmazási forgatókönyvekben eltérő tisztasági és szennyeződés-tartalommal szemben támasztott követelményeket. A szintetikus ammónia, metanol és más vegyipari termékek előállításakor a katalizátormérgezés megelőzése és a termékminőség biztosítása érdekében a betáplált gázban lévő szulfidokat és egyéb mérgező anyagokat előzetesen el kell távolítani, hogy a szennyeződés-tartalom csökkenjen a követelményeknek megfelelően. Az olyan ipari területeken, mint a kohászat, a kerámia, az üveg és a félvezetők, a hidrogéngáz közvetlenül érintkezik a termékekkel, és a tisztasági és szennyeződés-tartalomra vonatkozó követelmények szigorúbbak. Például a félvezetőiparban a hidrogént olyan folyamatokhoz használják, mint a kristály- és szubsztrát-előkészítés, az oxidáció, a hőkezelés stb., amelyek rendkívül magas korlátozásokkal rendelkeznek a hidrogénben lévő szennyeződések, például az oxigén, a víz, a nehéz szénhidrogének, a hidrogén-szulfid stb. tekintetében.
2. Az oxigénmentesítés működési elve
Katalizátor hatására a hidrogénben lévő kis mennyiségű oxigén reakcióba léphet a hidrogénnel, vizet képezve, elérve az oxigénmentesítés célját. A reakció exoterm, és a reakcióegyenlet a következő:
2H₂+O₂ (katalizátor) -2H₂ O+Q
Mivel a katalizátor összetétele, kémiai tulajdonságai és minősége nem változik a reakció előtt és után, a katalizátor folyamatosan használható regenerálás nélkül.
A dezoxidáló berendezés belső és külső hengeres szerkezettel rendelkezik, a katalizátor a külső és belső hengerek között helyezkedik el. A robbanásbiztos elektromos fűtőelem a belső henger belsejében található, a katalizátor töltet tetején és alján pedig két hőmérséklet-érzékelő található a reakcióhőmérséklet érzékelésére és szabályozására. A külső hengert szigetelőréteg borítja a hőveszteség megakadályozása és az égési sérülések elkerülése érdekében. A nyers hidrogén a dezoxidáló berendezés felső bemenetén keresztül jut be a belső hengerbe, egy elektromos fűtőelem melegíti, majd alulról felfelé áramlik a katalizátorágyon. A nyers hidrogénben lévő oxigén a katalizátor hatására reakcióba lép a hidrogénnel, vizet képezve. Az alsó kimeneten kiáramló hidrogén oxigéntartalma 1 ppm alá csökkenthető. A kombináció során keletkező víz gáz formájában áramlik ki a dezoxidáló berendezésből a hidrogéngázzal, kondenzálódik a következő hidrogénhűtőben, szűrődik a levegő-víz szeparátorban, és kiürül a rendszerből.
3. A szárazság működési elve
A hidrogéngáz szárítása adszorpciós módszerrel történik, molekulaszűrőket használva adszorbensként. Szárítás után a hidrogéngáz harmatpontja -70 ℃ alá csökkenhet. A molekulaszűrő egy köbös rácsú alumínium-szilikát vegyület, amely szárítás után számos azonos méretű üreget képez belül, és nagyon nagy felülettel rendelkezik. A molekulaszűrőket azért nevezik molekulaszűrőknek, mert képesek különböző alakú, átmérőjű, polaritású, forráspontú és telítettségi szintű molekulákat elválasztani.
A víz egy erősen poláris molekula, és a molekulaszűrők erős affinitással rendelkeznek a vízhez. A molekulaszűrők adszorpciója fizikai adszorpció, és amikor az adszorpció telített, egy bizonyos időbe telik, amíg felmelegszik és regenerálódik, mielőtt újra adszorbeálódhatna. Ezért egy tisztítóberendezésben legalább két szárító található, az egyik működik, míg a másik regenerálódik, hogy biztosítsák a harmatpont-stabil hidrogéngáz folyamatos termelését.
A szárító belső és külső hengeres szerkezettel rendelkezik, az adszorbens a külső és belső hengerek között helyezkedik el. A robbanásbiztos elektromos fűtőelem a belső henger belsejében található, és két hőmérséklet-érzékelő található a molekulaszűrő töltet tetején és alján a reakcióhőmérséklet érzékelésére és szabályozására. A külső hengert szigetelőréteg borítja a hőveszteség megakadályozása és az égési sérülések elkerülése érdekében. Az adszorpciós állapotban (beleértve az elsődleges és másodlagos működési állapotot is) és a regenerációs állapotban a légáramlás felcserélődik. Az adszorpciós állapotban a felső csővég a gázkimenet, az alsó csővég pedig a gázbemenet. Regenerációs állapotban a felső csővég a gázbemenet, az alsó csővég pedig a gázkimenet. A szárítórendszer a szárítók száma szerint két toronyszárítóra és három toronyszárítóra osztható.
4. Két torony folyamat
A készülékben két szárító található, amelyek egy cikluson (48 óra) belül váltakozva regenerálódnak, hogy a teljes készülék folyamatos működjön. Szárítás után a hidrogén harmatpontja -60 ℃ alá csökkenhet. Egy munkaciklus (48 óra) alatt az A és a B szárító rendre munka-, illetve regenerációs állapoton megy keresztül.
Egy kapcsolási ciklus alatt a szárító két állapotot tapasztal: működési állapotot és regenerációs állapotot.
·Regenerációs állapot: A feldolgozó gáz térfogata teljes gáztérfogat. A regenerációs állapot magában foglalja a fűtési szakaszt és a fúvásos hűtési szakaszt;
1) Fűtési fokozat – a szárítógép belsejében található fűtőberendezés működik, és automatikusan leállítja a fűtést, amikor a felső hőmérséklet eléri a beállított értéket, vagy a fűtési idő eléri a beállított értéket;
2) Hűtési szakasz – Miután a szárítógép leállítja a fűtést, a légáram továbbra is az eredeti útvonalon áramlik át rajta, hogy lehűtse, amíg a szárítógép működési üzemmódba nem kapcsol.
·Működési állapot: A feldolgozó levegő mennyisége teljes kapacitáson van, és a szárítógépben lévő fűtőelem nem működik.
5. Három torony munkafolyamata
Jelenleg széles körben alkalmazzák a háromtornyos eljárást. A berendezésben három szárító található, amelyek nagy adszorpciós kapacitású és jó hőmérséklet-tűrésű szárítószereket (molekuláris szűrőket) tartalmaznak. Három szárító váltakozik működés, regeneráció és adszorpció között, hogy a teljes berendezés folyamatos üzemét biztosítsa. Szárítás után a hidrogéngáz harmatpontja -70 ℃ alá is csökkenhet.
Egy kapcsolási ciklus során a szárító három állapoton megy keresztül: működés, adszorpció és regeneráció. Minden állapothoz az első szárító, amelybe a nyers hidrogéngáz az oxigénmentesítés, a hűtés és a vízszűrés után belép, a következő helyen található:
1) Működési állapot: A feldolgozógáz mennyisége teljes kapacitással működik, a szárítóban lévő fűtőelem nem működik, és a közeg nyers hidrogéngáz, amelyet nem dehidratáltak;
A második szárítógép bejárata a következő címen található:
2) Regenerációs állapot: 20% gáztérfogat: A regenerációs állapot magában foglalja a fűtési szakaszt és a fúvásos hűtési szakaszt;
Fűtési fokozat – a szárítógép belsejében lévő fűtőberendezés működik, és automatikusan leállítja a fűtést, amikor a felső hőmérséklet eléri a beállított értéket, vagy a fűtési idő eléri a beállított értéket;
Hűtési szakasz – Miután a szárító leállítja a fűtést, a légáramlás tovább áramlik a szárítón az eredeti útvonalon, hogy lehűtse azt, amíg a szárító át nem kapcsol működési üzemmódba; Amikor a szárító regenerációs szakaszban van, a közeg dehidratált, száraz hidrogéngáz;
A harmadik szárítógép bejárata itt található:
3) Adszorpciós állapot: A feldolgozógáz térfogata 20%, a szárítóban lévő fűtőelem nem működik, és a közeg hidrogéngáz a regeneráláshoz.
Közzététel ideje: 2024. dec. 19.
