Uz sve veću globalnu težnju za čistom energijom i održivim razvojem, vodikova energija, kao učinkovit i čist nositelj energije, postupno ulazi u viziju ljudi. Kao ključna karika u lancu industrije vodikove energije, tehnologija pročišćavanja vodika ne odnosi se samo na sigurnost i pouzdanost vodikove energije, već također izravno utječe na opseg primjene i ekonomske koristi vodikove energije.
1. Zahtjevi za produkt vodik
Vodik, kao kemijska sirovina i nositelj energije, ima različite zahtjeve za čistoću i sadržaj nečistoća u različitim scenarijima primjene. U proizvodnji sintetičkog amonijaka, metanola i drugih kemijskih proizvoda, kako bi se spriječilo trovanje katalizatorom i osigurala kvaliteta proizvoda, sulfidi i druge otrovne tvari u ulaznom plinu moraju se unaprijed ukloniti kako bi se smanjio sadržaj nečistoća kako bi se zadovoljili zahtjevi. U industrijskim područjima kao što su metalurgija, keramika, staklo i poluvodiči, vodikov plin dolazi u izravan kontakt s proizvodima, a zahtjevi za čistoćom i sadržajem nečistoća su stroži. Na primjer, u industriji poluvodiča, vodik se koristi za procese kao što su priprema kristala i supstrata, oksidacija, žarenje, itd., koji imaju izuzetno visoka ograničenja u pogledu nečistoća kao što su kisik, voda, teški ugljikovodici, sumporovodik itd. u vodiku
2. Princip rada deoksigenacije
Pod djelovanjem katalizatora, mala količina kisika u vodiku može reagirati s vodikom i proizvesti vodu, postižući svrhu deoksigenacije. Reakcija je egzotermna reakcija, a jednadžba reakcije je sljedeća:
2H ₂+O ₂ (katalizator) -2H ₂ O+Q
Budući da se sastav, kemijska svojstva i kvaliteta samog katalizatora ne mijenjaju prije i nakon reakcije, katalizator se može koristiti kontinuirano bez regeneracije.
Deoksidizator ima strukturu unutarnjeg i vanjskog cilindra, s katalizatorom napunjenim između vanjskog i unutarnjeg cilindra. Električna grijaća komponenta otporna na eksploziju ugrađena je unutar unutarnjeg cilindra, a dva temperaturna senzora nalaze se na vrhu i dnu pakiranja katalizatora za otkrivanje i kontrolu temperature reakcije. Vanjski cilindar je omotan izolacijskim slojem kako bi se spriječio gubitak topline i izbjegle opekline. Sirovi vodik ulazi u unutarnji cilindar iz gornjeg ulaza deoksidizatora, zagrijava ga električni grijaći element i teče kroz sloj katalizatora odozdo prema gore. Kisik u sirovom vodiku reagira s vodikom pod djelovanjem katalizatora i proizvodi vodu. Sadržaj kisika u vodiku koji istječe iz donjeg izlaza može se smanjiti ispod 1 ppm. Voda nastala kombinacijom istječe iz deoksidizatora u plinovitom obliku s vodikovim plinom, kondenzira se u sljedećem hladnjaku vodika, filtrira u separatoru zrak-voda i ispušta se iz sustava.
3.Princip rada suhoće
Sušenje vodikovog plina usvaja metodu adsorpcije, koristeći molekularna sita kao adsorbente. Nakon sušenja, točka rosišta plinovitog vodika može doseći ispod -70 ℃. Molekularno sito je vrsta aluminosilikatnog spoja s kubičnom rešetkom, koja unutar sebe nakon dehidracije stvara mnogo šupljina iste veličine i ima vrlo veliku površinu. Molekularna sita se nazivaju molekularna sita jer mogu odvojiti molekule različitih oblika, promjera, polariteta, vrelišta i razina zasićenja.
Voda je visoko polarna molekula, a molekularna sita imaju jak afinitet prema vodi. Adsorpcija molekularnih sita je fizička adsorpcija, a kada je adsorpcija zasićena, potrebno je određeno vrijeme da se zagrije i regenerira prije nego što se može ponovno adsorbirati. Stoga su najmanje dva sušača uključena u uređaj za pročišćavanje, pri čemu jedan radi dok drugi regenerira, kako bi se osigurala kontinuirana proizvodnja vodika stabilnog rosišta.
Sušilica ima strukturu unutarnjeg i vanjskog cilindra, s adsorbentom napunjenim između vanjskog i unutarnjeg cilindra. Električna grijaća komponenta otporna na eksploziju ugrađena je unutar unutarnjeg cilindra, a dva temperaturna senzora nalaze se na vrhu i dnu pakiranja molekularnog sita za otkrivanje i kontrolu temperature reakcije. Vanjski cilindar je omotan izolacijskim slojem kako bi se spriječio gubitak topline i izbjegle opekline. Protok zraka u stanju adsorpcije (uključujući primarno i sekundarno radno stanje) i stanju regeneracije je obrnut. U stanju adsorpcije, gornja krajnja cijev je izlaz plina, a donja krajnja cijev je ulaz plina. U stanju regeneracije, gornja krajnja cijev je ulaz plina, a donja krajnja cijev je izlaz plina. Sustav sušenja može se podijeliti na dva tornja za sušenje i tri tornja za sušenje prema broju sušara.
4. Proces s dva tornja
U uređaj su ugrađena dva sušača koji se izmjenjuju i regeneriraju unutar jednog ciklusa (48 sati) kako bi se postigao kontinuirani rad cijelog uređaja. Nakon sušenja, točka rosišta vodika može doseći ispod -60 ℃. Tijekom radnog ciklusa (48 sati), sušilice A i B prolaze kroz radna i regeneracijska stanja.
U jednom ciklusu uključivanja, sušilica prolazi kroz dva stanja: radno stanje i stanje regeneracije.
· Stanje regeneracije: Volumen procesnog plina je puni volumen plina. Stanje regeneracije uključuje stupanj grijanja i stupanj hlađenja puhanjem;
1) Stupanj grijanja – grijač unutar sušilice radi i automatski prestaje grijati kada gornja temperatura dosegne zadanu vrijednost ili vrijeme zagrijavanja dosegne zadanu vrijednost;
2) Faza hlađenja – Nakon što sušilica prestane grijati, strujanje zraka nastavlja teći kroz sušilicu izvornom putanjom kako bi se ohladilo dok se sušilica ne prebaci u način rada.
·Radni status: Količina zraka za obradu je punog kapaciteta, a grijač unutar sušilice ne radi.
5. Tijek rada s tri tornja
Trenutačno se široko koristi postupak s tri tornja. U uređaj su ugrađena tri sušača koja sadrže desikante (molekularna sita) velikog adsorpcijskog kapaciteta i dobre temperaturne postojanosti. Tri sušača izmjenjuju rad, regeneraciju i adsorpciju kako bi se postigao kontinuirani rad cijelog uređaja. Nakon sušenja, točka rosišta plinovitog vodika može doseći ispod -70 ℃.
Tijekom ciklusa prebacivanja, sušilica prolazi kroz tri stanja: rad, adsorpcija i regeneracija. Za svaku državu nalazi se prva sušara u koju ulazi sirovi vodikov plin nakon deoksigenacije, hlađenja i filtracije vode:
1) Radni status: Volumen plina za obradu je u punom kapacitetu, grijač unutar sušilice ne radi, a medij je sirovi vodikov plin koji nije dehidriran;
Drugi ulaz u sušaru nalazi se na adresi:
2) Stanje regeneracije: 20% volumena plina: Stanje regeneracije uključuje stupanj grijanja i stupanj hlađenja puhanjem;
Stupanj grijanja – grijač unutar sušilice radi i automatski prestaje grijati kada gornja temperatura dosegne zadanu vrijednost ili vrijeme zagrijavanja dosegne zadanu vrijednost;
Faza hlađenja – Nakon što sušilica prestane grijati, strujanje zraka nastavlja teći kroz sušilicu izvornom putanjom kako bi se ohladilo dok se sušilica ne prebaci u radni način rada; Kada je sušač u fazi regeneracije, medij je dehidrirani suhi vodikov plin;
Ulaz treće sušare nalazi se na adresi:
3) Stanje adsorpcije: Volumen plina za obradu je 20%, grijač u sušilici ne radi, a medij je vodikov plin za regeneraciju.
Vrijeme objave: 19. prosinca 2024
