Wraz ze wzrostem globalnego dążenia do czystej energii i zrównoważonego rozwoju, energia wodorowa, jako wydajny i czysty nośnik energii, stopniowo wkracza w wizję ludzi. Jako kluczowe ogniwo w łańcuchu energetyki wodorowej, technologia oczyszczania wodoru nie tylko dotyczy bezpieczeństwa i niezawodności energii wodorowej, ale także bezpośrednio wpływa na zakres zastosowań i korzyści ekonomiczne energii wodorowej.
1. Wymagania dotyczące wodoru produktowego
Wodór, jako surowiec chemiczny i nośnik energii, ma różne wymagania dotyczące czystości i zawartości zanieczyszczeń w różnych scenariuszach zastosowań. W produkcji syntetycznego amoniaku, metanolu i innych produktów chemicznych, aby zapobiec zatruciu katalizatora i zapewnić jakość produktu, siarczki i inne toksyczne substancje w gazie zasilającym muszą zostać usunięte z wyprzedzeniem, aby zmniejszyć zawartość zanieczyszczeń w celu spełnienia wymagań. W dziedzinach przemysłowych, takich jak metalurgia, ceramika, szkło i półprzewodniki, gaz wodorowy wchodzi w bezpośredni kontakt z produktami, a wymagania dotyczące czystości i zawartości zanieczyszczeń są bardziej rygorystyczne. Na przykład w przemyśle półprzewodników wodór jest używany w procesach takich jak przygotowywanie kryształów i substratów, utlenianie, wyżarzanie itp., które mają niezwykle wysokie ograniczenia dotyczące zanieczyszczeń, takich jak tlen, woda, ciężkie węglowodory, siarkowodór itp. w wodorze
2. Zasada działania deoksygenacji
Pod wpływem katalizatora niewielka ilość tlenu w wodorze może reagować z wodorem, wytwarzając wodę, co pozwala na osiągnięcie celu deoksygenacji. Reakcja jest reakcją egzotermiczną, a równanie reakcji jest następujące:
2H ₂+O ₂ (katalizator) -2H ₂ O+Q
Ponieważ skład, właściwości chemiczne i jakość samego katalizatora nie ulegają zmianie przed i po reakcji, katalizator może być stosowany w sposób ciągły, bez konieczności regeneracji.
Odtleniacz ma wewnętrzną i zewnętrzną strukturę cylindra, a katalizator jest załadowany pomiędzy cylindry zewnętrzny i wewnętrzny. Komponent ogrzewania elektrycznego odporny na wybuch jest zainstalowany wewnątrz cylindra wewnętrznego, a dwa czujniki temperatury znajdują się na górze i dole wypełnienia katalizatora, aby wykrywać i kontrolować temperaturę reakcji. Zewnętrzny cylinder jest owinięty warstwą izolacyjną, aby zapobiec utracie ciepła i uniknąć oparzeń. Surowy wodór wchodzi do wewnętrznego cylindra z górnego wlotu odtleniacza, jest podgrzewany przez elektryczny element grzejny i przepływa przez złoże katalizatora od dołu do góry. Tlen w surowym wodorze reaguje z wodorem pod wpływem działania katalizatora, wytwarzając wodę. Zawartość tlenu w wodorze wypływającym z dolnego wylotu można zmniejszyć do poniżej 1 ppm. Woda wytworzona przez połączenie wypływa z odtleniacza w postaci gazowej z gazem wodorowym, skrapla się w kolejnej chłodnicy wodoru, filtruje w separatorze powietrze-woda i jest odprowadzana z układu.
3. Zasada działania suszenia
Suszenie gazu wodorowego przyjmuje metodę adsorpcji, wykorzystując sita molekularne jako adsorbenty. Po wysuszeniu punkt rosy gazu wodorowego może osiągnąć poniżej -70 ℃. Sito molekularne to rodzaj związku glinokrzemianowego o sieci sześciennej, który tworzy wiele wnęk tej samej wielkości wewnątrz po odwodnieniu i ma bardzo dużą powierzchnię. Sita molekularne nazywane są sitami molekularnymi, ponieważ mogą oddzielać cząsteczki o różnych kształtach, średnicach, polarnościach, temperaturach wrzenia i poziomach nasycenia.
Woda jest wysoce polarną cząsteczką, a sita molekularne mają silne powinowactwo do wody. Adsorpcja sit molekularnych jest adsorpcją fizyczną, a gdy adsorpcja jest nasycona, potrzeba czasu na jej ogrzanie i regenerację, zanim będzie mogła zostać ponownie zaadsorbowana. Dlatego w urządzeniu oczyszczającym znajdują się co najmniej dwie suszarki, z których jedna pracuje, a druga się regeneruje, aby zapewnić ciągłą produkcję stabilnego punktu rosy gazu wodorowego.
Suszarka ma wewnętrzną i zewnętrzną strukturę cylindra, z adsorbentem załadowanym pomiędzy zewnętrznym i wewnętrznym cylindrem. Komponent ogrzewania elektrycznego przeciwwybuchowego jest zainstalowany wewnątrz wewnętrznego cylindra, a dwa czujniki temperatury znajdują się na górze i dole wypełnienia sita molekularnego, aby wykrywać i kontrolować temperaturę reakcji. Zewnętrzny cylinder jest owinięty warstwą izolacyjną, aby zapobiec utracie ciepła i uniknąć oparzeń. Przepływ powietrza w stanie adsorpcji (w tym w stanie roboczym pierwotnym i wtórnym) i stanie regeneracji jest odwrócony. W stanie adsorpcji górna rura końcowa jest wylotem gazu, a dolna rura końcowa jest wlotem gazu. W stanie regeneracji górna rura końcowa jest wlotem gazu, a dolna rura końcowa jest wylotem gazu. System suszenia można podzielić na dwie suszarki wieżowe i trzy suszarki wieżowe w zależności od liczby suszarek.
4. Proces dwóch wież
W urządzeniu zamontowano dwie suszarki, które naprzemiennie regenerują się w ciągu jednego cyklu (48 godzin), aby osiągnąć ciągłą pracę całego urządzenia. Po wysuszeniu punkt rosy wodoru może spaść poniżej -60 ℃. Podczas cyklu roboczego (48 godzin) suszarki A i B przechodzą odpowiednio stan roboczy i regeneracyjny.
W jednym cyklu przełączania suszarka przechodzi przez dwa stany: stan pracy i stan regeneracji.
·Stan regeneracji: Objętość gazu przetwarzającego jest pełną objętością gazu. Stan regeneracji obejmuje etap ogrzewania i etap chłodzenia dmuchawą;
1) Etap grzania – grzałka wewnątrz suszarki pracuje i automatycznie przestaje grzać, gdy górna temperatura osiągnie ustawioną wartość lub czas grzania osiągnie ustawioną wartość;
2) Etap chłodzenia – Po zakończeniu nagrzewania przez suszarkę, strumień powietrza nadal przepływa przez suszarkę tą samą drogą, aby ją schłodzić, aż do momentu przełączenia suszarki w tryb roboczy.
·Status roboczy: Objętość przetwarzanego powietrza jest maksymalna, a grzałka wewnątrz suszarki nie działa.
5. Przepływ pracy w trzech wieżach
Obecnie szeroko stosowany jest proces trzech wież. W urządzeniu zainstalowano trzy suszarki, które zawierają pochłaniacze wilgoci (sita molekularne) o dużej pojemności adsorpcyjnej i dobrej odporności na temperaturę. Trzy suszarki naprzemiennie pracują, regenerują się i adsorpują, aby osiągnąć ciągłą pracę całego urządzenia. Po wysuszeniu punkt rosy wodoru może osiągnąć temperaturę poniżej -70 ℃.
Podczas cyklu przełączania suszarka przechodzi przez trzy stany: roboczy, adsorpcyjny i regeneracyjny. W każdym stanie pierwsza suszarka, do której wchodzi surowy gaz wodorowy po deoksygenacji, schłodzeniu i filtracji wody, znajduje się:
1) Stan roboczy: Objętość gazu przetwarzającego jest pełna, grzałka wewnątrz suszarki nie działa, a medium jest surowym gazem wodorowym, który nie został odwodniony;
Drugie wejście do suszarki znajduje się w:
2) Stan regeneracji: 20% objętości gazu: Stan regeneracji obejmuje etap ogrzewania i etap chłodzenia przez nadmuch;
Etap grzania – grzałka wewnątrz suszarki pracuje i automatycznie przestaje grzać, gdy górna temperatura osiągnie ustawioną wartość lub czas grzania osiągnie ustawioną wartość;
Etap chłodzenia – Po zakończeniu nagrzewania przez suszarkę, strumień powietrza nadal przepływa przez suszarkę w pierwotnej ścieżce, aby ją schłodzić, aż suszarka przełączy się w tryb roboczy; Gdy suszarka znajduje się w etapie regeneracji, medium jest odwodnionym suchym gazem wodorowym;
Trzecie wejście do suszarki zlokalizowane jest w:
3) Stan adsorpcji: Objętość gazu przetwarzającego wynosi 20%, grzałka w suszarce nie działa, a medium jest gaz wodorowy do regeneracji.
Czas publikacji: 19-12-2024
