Со зголемената глобална потрага по чиста енергија и одржлив развој, водородната енергија, како ефикасен и чист носител на енергија, постепено влегува во визијата на луѓето. Како клучна алка во синџирот на индустријата за водородна енергија, технологијата за прочистување на водород не само што се однесува на безбедноста и сигурноста на водородната енергија, туку директно влијае и на опсегот на примена и економските придобивки од водородната енергија.
1. Барања за водород на производот
Водородот, како хемиска суровина и енергетски носител, има различни барања за чистота и содржина на нечистотии во различни сценарија на примена. Во производството на синтетички амонијак, метанол и други хемиски производи, со цел да се спречи труење со катализатор и да се обезбеди квалитет на производот, сулфидите и другите токсични супстанции во влезниот гас мора однапред да се отстранат за да се намали содржината на нечистотии за да се исполнат барањата. Во индустриските области како што се металургијата, керамиката, стаклото и полупроводниците, водородниот гас доаѓа во директен контакт со производите, а барањата за чистота и содржина на нечистотии се построги. На пример, во полупроводничката индустрија, водородот се користи за процеси како што се подготовка на кристали и подлоги, оксидација, жарење итн., кои имаат екстремно високи ограничувања на нечистотиите како што се кислород, вода, тешки јаглеводороди, водород сулфид итн. во водородот.
2. Принципот на работа на деоксигенацијата
Под дејство на катализатор, мала количина кислород во водородот може да реагира со водород за да произведе вода, постигнувајќи ја целта на деоксигенација. Реакцијата е егзотермна реакција, а равенката на реакцијата е како што следува:
2H₂+O₂ (катализатор) -2H₂ O+Q
Бидејќи составот, хемиските својства и квалитетот на самиот катализатор не се менуваат пред и по реакцијата, катализаторот може да се користи континуирано без регенерација.
Деоксидаторот има внатрешна и надворешна цилиндрична структура, при што катализаторот е поставен помеѓу надворешниот и внатрешниот цилиндар. Електричната компонента за греење отпорна на експлозија е инсталирана во внатрешниот цилиндар, а два сензори за температура се наоѓаат на горниот и долниот дел од катализаторот за да ја детектираат и контролираат температурата на реакцијата. Надворешниот цилиндар е обвиткан со изолационен слој за да се спречи губење на топлина и да се избегнат изгореници. Суровиот водород влегува во внатрешниот цилиндар од горниот влез на деоксидаторот, се загрева со електричен греен елемент и тече низ катализаторскиот слој од дното кон врвот. Кислородот во суровиот водород реагира со водородот под дејство на катализаторот за да се произведе вода. Содржината на кислород во водородот што излегува од долниот излез може да се намали под 1 ppm. Водата генерирана од комбинацијата излегува од деоксидаторот во гасовита форма со водородниот гас, кондензира во следниот ладилник за водород, се филтрира во сепараторот воздух-вода и се испушта од системот.
3. Принцип на работа на сувост
Сушењето на водородниот гас го применува методот на адсорпција, користејќи молекуларни сита како адсорбенти. По сушењето, точката на росење на водородниот гас може да достигне под -70 ℃. Молекуларното сито е вид на алумосиликатно соединение со кубна решетка, кое формира многу шуплини со иста големина внатре по дехидрацијата и има многу голема површина. Молекуларните сита се нарекуваат молекуларни сита бидејќи можат да одвојат молекули со различни форми, дијаметри, поларитети, точки на вриење и нивоа на сатурација.
Водата е високо поларна молекула, а молекуларните сита имаат силен афинитет кон водата. Адсорпцијата на молекуларните сита е физичка адсорпција, и кога адсорпцијата е заситена, потребно е време да се загрее и регенерира пред повторно да може да се адсорбира. Затоа, во уредот за прочистување се вклучени најмалку два сушара, при што едниот работи додека другиот регенерира, за да се обезбеди континуирано производство на водороден гас стабилен на точката на росење.
Сушарата има внатрешна и надворешна цилиндрична структура, при што адсорбентот е поставен помеѓу надворешниот и внатрешниот цилиндар. Електричната компонента за греење отпорна на експлозија е инсталирана во внатрешниот цилиндар, а два сензори за температура се наоѓаат на горниот и долниот дел од пакувањето на молекуларното сито за да ја детектираат и контролираат температурата на реакцијата. Надворешниот цилиндар е обвиткан со изолационен слој за да се спречи губење на топлина и да се избегнат изгореници. Протокот на воздух во состојба на адсорпција (вклучувајќи ги примарните и секундарните работни состојби) и состојбата на регенерација е обратен. Во состојба на адсорпција, горниот крај на цевката е излез за гас, а долниот крај на цевката е влез за гас. Во состојба на регенерација, горниот крај на цевката е влез за гас, а долниот крај на цевката е излез за гас. Системот за сушење може да се подели на два кулни сушари и три кулни сушари според бројот на сушари.
4. Процес со две кули
Во уредот се инсталирани два сушара, кои наизменично се менуваат и регенерираат во рок од еден циклус (48 часа) за да се постигне континуирано работење на целиот уред. По сушењето, точката на кондензација на водородот може да достигне под -60 ℃. За време на работниот циклус (48 часа), сушарите А и Б се подложени на работна и регенерациска состојба, соодветно.
Во еден циклус на вклучување, сушарата доживува две состојби: работна состојба и состојба на регенерација.
·Состојба на регенерација: Волуменот на гас за обработка е полн волумен на гас. Состојбата на регенерација вклучува фаза на загревање и фаза на ладење со дување;
1) Фаза на загревање – грејачот во внатрешноста на машината за сушење алишта работи и автоматски го запира загревањето кога горната температура ќе ја достигне зададената вредност или времето на загревање ќе ја достигне зададената вредност;
2) Фаза на ладење – Откако машината за сушење алишта ќе престане да се загрева, протокот на воздух продолжува да тече низ машината за сушење алишта по оригиналната патека за да ја излади сè додека машината за сушење алишта не се префрли во работен режим.
· Работен статус: Волуменот на воздух за обработка е со полн капацитет, а грејачот во сушарата не работи.
5. Работен тек на три кули
Моментално, процесот со три кули е широко користен. Во уредот се инсталирани три сушари, кои содржат десиканти (молекуларни сита) со голем капацитет на адсорпција и добра отпорност на температура. Трите сушари наизменично работат, регенерираат и адсорпција за да се постигне континуирано работење на целиот уред. По сушењето, точката на росење на водородниот гас може да достигне под -70 ℃.
За време на циклусот на вклучување, сушарата поминува низ три состојби: работна, адсорпција и регенерација. За секоја состојба, се наоѓа првата сушара во која влегува суровиот водороден гас по деоксигенацијата, ладењето и филтрирањето на водата:
1) Работна состојба: Волуменот на гасот за обработка е со полн капацитет, грејачот во сушарата не работи, а медиумот е суров водороден гас кој не е дехидриран;
Вториот влез за сушење алишта се наоѓа на:
2) Состојба на регенерација: 20% од волуменот на гасот: Состојбата на регенерација вклучува фаза на загревање и фаза на ладење со дување;
Фаза на загревање – грејачот во внатрешноста на сушарата работи и автоматски го запира загревањето кога горната температура ќе ја достигне зададената вредност или времето на загревање ќе ја достигне зададената вредност;
Фаза на ладење – Откако сушарата ќе престане да се загрева, протокот на воздух продолжува да тече низ сушарата по оригиналната патека за да ја излади сè додека сушарата не се префрли во работен режим; Кога сушарата е во фаза на регенерација, медиумот е дехидриран сув водороден гас;
Третата сушара што влегува се наоѓа на:
3) Состојба на адсорпција: Волуменот на гас за обработка е 20%, грејачот во сушарата не работи, а медиумот е водороден гас за регенерација.
Време на објавување: 19 декември 2024 година
