С нарастващия глобален стремеж към чиста енергия и устойчиво развитие, водородната енергия, като ефективен и чист енергиен носител, постепенно навлиза във визията на хората. Като ключова връзка във веригата на водородната енергийна индустрия, технологията за пречистване на водород не само засяга безопасността и надеждността на водородната енергия, но също така пряко засяга обхвата на приложение и икономическите ползи от водородната енергия.
1. Изисквания към продукта водород
Водородът, като химическа суровина и енергиен носител, има различни изисквания за чистота и съдържание на примеси в различни сценарии на приложение. При производството на синтетичен амоняк, метанол и други химически продукти, за да се предотврати отравяне на катализатора и да се гарантира качеството на продукта, сулфидите и други токсични вещества в захранващия газ трябва да бъдат отстранени предварително, за да се намали съдържанието на примеси, за да се изпълнят изискванията. В промишлени области като металургията, керамиката, стъклото и полупроводниците водородният газ влиза в пряк контакт с продуктите и изискванията за чистота и съдържание на примеси са по-строги. Например в полупроводниковата промишленост водородът се използва за процеси като подготовка на кристали и субстрати, окисляване, отгряване и др., които имат изключително големи ограничения за примеси като кислород, вода, тежки въглеводороди, сероводород и др. във водорода
2. Принципът на работа на деоксигенацията
Под действието на катализатор, малко количество кислород във водорода може да реагира с водорода, за да произведе вода, постигайки целта на деоксигенирането. Реакцията е екзотермична реакция и уравнението на реакцията е следното:
2H ₂+O ₂ (катализатор) -2H ₂ O+Q
Тъй като съставът, химичните свойства и качеството на самия катализатор не се променят преди и след реакцията, катализаторът може да се използва непрекъснато без регенерация.
Дезоксидаторът има структура на вътрешен и външен цилиндър, като катализаторът е зареден между външния и вътрешния цилиндър. Взривобезопасният електрически нагревателен компонент е монтиран вътре във вътрешния цилиндър и два температурни сензора са разположени в горната и долната част на опаковката на катализатора, за да открият и контролират реакционната температура. Външният цилиндър е обвит с изолационен слой, за да се предотврати загубата на топлина и да се избегнат изгаряния. Необработеният водород навлиза във вътрешния цилиндър от горния вход на дезоксидатора, нагрява се от електрически нагревателен елемент и протича през слоя на катализатора отдолу нагоре. Кислородът в суровия водород реагира с водорода под действието на катализатора, за да се получи вода. Съдържанието на кислород във водорода, изтичащ от долния изход, може да бъде намалено до под 1ppm. Водата, генерирана от комбинацията, изтича от дезоксидатора в газообразна форма с водородния газ, кондензира в последващия водороден охладител, филтрира се в сепаратора въздух-вода и се изпуска от системата.
3. Принцип на работа на сухота
Сушенето на водороден газ приема метод на адсорбция, като се използват молекулярни сита като адсорбенти. След изсушаване точката на оросяване на водородния газ може да достигне под -70 ℃. Молекулярното сито е вид алуминосиликатно съединение с кубична решетка, което образува много кухини с еднакъв размер вътре след дехидратация и има много голяма повърхност. Молекулярните сита се наричат молекулярни сита, защото могат да разделят молекули с различни форми, диаметри, полярности, точки на кипене и нива на насищане.
Водата е силно полярна молекула и молекулярните сита имат силен афинитет към водата. Адсорбцията на молекулярните сита е физическа адсорбция и когато адсорбцията е наситена, е необходим период от време за нагряване и регенериране, преди да може да се адсорбира отново. Следователно, най-малко два изсушителя са включени в пречиствателното устройство, като единият работи, докато другият се регенерира, за да се осигури непрекъснато производство на водороден газ, стабилен при точката на оросяване.
Сушилнята има структура на вътрешен и външен цилиндър, като адсорбентът е зареден между външния и вътрешния цилиндър. Взривозащитеният електрически нагревателен компонент е монтиран вътре във вътрешния цилиндър и два температурни сензора са разположени в горната и долната част на опаковката на молекулярното сито за откриване и контрол на реакционната температура. Външният цилиндър е обвит с изолационен слой, за да се предотврати загубата на топлина и да се избегнат изгаряния. Въздушният поток в състояние на адсорбция (включително първично и вторично работно състояние) и състояние на регенерация е обърнат. В състояние на адсорбция горната крайна тръба е изходът на газа, а долната крайна тръба е входът на газа. В състояние на регенерация горната крайна тръба е входът на газа, а долната крайна тръба е изходът на газа. Системата за сушене може да бъде разделена на две кулови сушилни и три кулови сушилни според броя на сушилните.
4. Процес с две кули
В уреда са монтирани два изсушителя, които се редуват и регенерират в рамките на един цикъл (48 часа) за постигане на непрекъсната работа на целия уред. След изсушаване точката на оросяване на водорода може да достигне под -60 ℃. По време на работен цикъл (48 часа) сушилните A и B преминават съответно в работни и регенериращи състояния.
В един цикъл на превключване сушилнята преминава в две състояния: работно състояние и състояние на регенерация.
· Състояние на регенерация: Обемът на обработващия газ е пълен обем на газа. Състоянието на регенерация включва етап на нагряване и етап на охлаждане с продухване;
1) Етап на нагряване – нагревателят вътре в сушилнята работи и автоматично спира нагряването, когато горната температура достигне зададената стойност или времето за нагряване достигне зададената стойност;
2) Етап на охлаждане – След като сушилнята спре да нагрява, въздушният поток продължава да тече през сушилнята по първоначалния път, за да я охлади, докато сушилнята премине в работен режим.
· Работно състояние: Обемът на въздуха за обработка е с пълен капацитет и нагревателят в сушилнята не работи.
5. Работен процес с три кули
Понастоящем процесът с три кули се използва широко. В устройството са монтирани три сушилни, които съдържат десиканти (молекулярни сита) с голям адсорбционен капацитет и добра температурна устойчивост. Три сушилни се редуват между работа, регенерация и адсорбция, за да се постигне непрекъсната работа на цялото устройство. След изсушаване точката на оросяване на водородния газ може да достигне под -70 ℃.
По време на цикъл на превключване сушилнята преминава през три състояния: работа, адсорбция и регенерация. За всяко състояние се намира първата сушилня, в която влиза суровият водороден газ след деоксигениране, охлаждане и филтриране на водата:
1) Работен статус: Обемът на обработващия газ е с пълен капацитет, нагревателят в сушилнята не работи и средата е суров водороден газ, който не е дехидратиран;
Вторият вход за сушилня се намира на адрес:
2) Състояние на регенерация: 20% обем на газа: Състоянието на регенерация включва етап на нагряване и етап на охлаждане с продухване;
Степен на нагряване – нагревателят в сушилнята работи и автоматично спира нагряването, когато горната температура достигне зададената стойност или времето за нагряване достигне зададената стойност;
Етап на охлаждане – След като сушилнята спре да нагрява, въздушният поток продължава да тече през сушилнята по първоначалния път, за да я охлади, докато сушилнята премине в работен режим; Когато сушилнята е в етап на регенерация, средата е дехидратиран сух водороден газ;
Третият вход за сушилня се намира на адрес:
3) Състояние на адсорбция: Обемът на обработващия газ е 20%, нагревателят в сушилнята не работи, а средата е водороден газ за регенерация.
Време на публикуване: 19 декември 2024 г
