Са све већом глобалном тежњом за чистом енергијом и одрживим развојем, енергија водоника, као ефикасан и чист носилац енергије, постепено улази у визију људи. Као кључна карика у ланцу индустрије водоничне енергије, технологија пречишћавања водоника не само да се тиче безбедности и поузданости енергије водоника, већ директно утиче на обим примене и економске користи енергије водоника.
1. Захтеви за производ водоник
Водоник, као хемијска сировина и носилац енергије, има различите захтеве за чистоћом и садржајем нечистоћа у различитим сценаријима примене. У производњи синтетичког амонијака, метанола и других хемијских производа, како би се спречило тровање катализатора и обезбедио квалитет производа, сулфиди и друге токсичне супстанце у напојном гасу морају се унапред уклонити како би се смањио садржај нечистоћа како би се испунили захтеви. У индустријским областима као што су металургија, керамика, стакло и полупроводници, гас водоник долази у директан контакт са производима, а захтеви за чистоћу и садржај нечистоћа су строжи. На пример, у индустрији полупроводника, водоник се користи за процесе као што су припрема кристала и супстрата, оксидација, жарење итд., који имају изузетно висока ограничења на нечистоће као што су кисеоник, вода, тешки угљоводоници, водоник сулфид итд.
2. Принцип рада деоксигенације
Под дејством катализатора, мала количина кисеоника у водонику може да реагује са водоником да би произвела воду, постижући сврху деоксигенације. Реакција је егзотермна реакција, а једначина реакције је следећа:
2Х ₂+О ₂ (катализатор) -2Х ₂ О+К
Пошто се састав, хемијска својства и квалитет самог катализатора не мењају пре и после реакције, катализатор се може користити континуирано без регенерације.
Деоксидизатор има унутрашњу и спољашњу структуру цилиндра, са катализатором напуњеним између спољашњег и унутрашњег цилиндра. Електрична грејна компонента отпорна на експлозију је уграђена унутар унутрашњег цилиндра, а два температурна сензора се налазе на врху и дну паковања катализатора за откривање и контролу температуре реакције. Спољни цилиндар је умотан изолационим слојем како би се спречио губитак топлоте и избегле опекотине. Сирови водоник улази у унутрашњи цилиндар са горњег улаза деоксидизатора, загрева се електричним грејним елементом и тече кроз слој катализатора одоздо према горе. Кисеоник у сировом водонику реагује са водоником под дејством катализатора да би се произвела вода. Садржај кисеоника у водонику који излази из доњег излаза може се смањити на испод 1ппм. Вода створена комбинацијом тече из деоксидатора у гасовитом облику са гасовитим водоником, кондензује се у следећем хладњаку водоника, филтрира се у сепаратору ваздух-вода и испушта се из система.
3. Принцип рада сувоће
Сушење гаса водоника усваја методу адсорпције, користећи молекуларна сита као адсорбенте. Након сушења, тачка росе гасовитог водоника може да достигне испод -70 ℃. Молекуларно сито је врста алуминосиликатног једињења са кубичном решетком, која након дехидрације формира много шупљина исте величине изнутра и има веома велику површину. Молекуларна сита се називају молекуларна сита јер могу одвојити молекуле различитих облика, пречника, поларитета, тачке кључања и нивоа засићења.
Вода је високо поларни молекул, а молекуларна сита имају јак афинитет према води. Адсорпција молекуларних сита је физичка адсорпција, а када је адсорпција засићена, потребно је време да се загреје и регенерише пре него што се може поново адсорбовати. Према томе, најмање две сушаре су укључене у уређај за пречишћавање, при чему једна ради док се друга регенерише, како би се обезбедила континуирана производња гаса водоника стабилног тачке росе.
Сушара има унутрашњу и спољашњу цилиндричну структуру, са адсорбентом напуњеним између спољашњег и унутрашњег цилиндра. Електрична грејна компонента отпорна на експлозију је инсталирана унутар унутрашњег цилиндра, а два температурна сензора се налазе на врху и дну паковања молекуларног сита за откривање и контролу температуре реакције. Спољни цилиндар је умотан изолационим слојем како би се спречио губитак топлоте и избегле опекотине. Проток ваздуха у адсорпционом стању (укључујући примарно и секундарно радно стање) и стање регенерације је обрнуто. У стању адсорпције, горња крајња цев је излаз за гас, а доња крајња цев је улаз за гас. У стању регенерације, горња крајња цев је улаз за гас, а доња крајња цев је излаз за гас. Систем за сушење се може поделити на две куле сушаре и три торањске сушаре према броју сушара.
4. Процес два торња
У уређај су уграђене две сушаре које се смењују и регенеришу у току једног циклуса (48 сати) да би се постигао континуирани рад целог уређаја. Након сушења, тачка росе водоника може да достигне испод -60 ℃. Током радног циклуса (48 сати), сушаре А и Б пролазе кроз радна и регенерирајућа стања.
У једном циклусу укључивања, сушара доживљава два стања: радно стање и стање регенерације.
· Стање регенерације: Запремина гаса за обраду је пуна запремина гаса. Стање регенерације укључује фазу загревања и фазу хлађења дувањем;
1) Фаза грејања – грејач унутар сушаре ради, и аутоматски престаје да греје када горња температура достигне задату вредност или време загревања достигне задату вредност;
2) Фаза хлађења – Након што машина за сушење престане да се загрева, проток ваздуха наставља да струји кроз машину за сушење на првобитној путањи да би је охладио док се машина за сушење не пребаци у радни режим.
·Радни статус: Запремина ваздуха за обраду је у пуном капацитету, а грејач унутар сушаре не ради.
5.Тхрее товер воркфлов
Тренутно се широко користи процес са три торња. У уређај су уграђене три сушаре које садрже средства за сушење (молекуларна сита) великог капацитета адсорпције и добре температурне отпорности. Три сушара се смењују између рада, регенерације и адсорпције како би се постигао континуирани рад целог уређаја. Након сушења, тачка росе гасовитог водоника може да достигне испод -70 ℃.
Током циклуса пребацивања, сушара пролази кроз три стања: радна, адсорпција и регенерација. За свако стање, налази се прва сушара у коју улази сирови водоник након деоксигенације, хлађења и филтрације воде:
1) Радни статус: Запремина гаса за обраду је у пуном капацитету, грејач унутар сушаре не ради, а медијум је сирови водоник који није дехидриран;
Други улаз у сушару налази се на адреси:
2) Стање регенерације: 20% запремине гаса: Стање регенерације укључује фазу загревања и фазу хлађења дувањем;
Фаза грејања – грејач унутар сушаре ради, и аутоматски престаје да греје када горња температура достигне задату вредност или време загревања достигне задату вредност;
Фаза хлађења – Након што машина за сушење престане да се загрева, проток ваздуха наставља да струји кроз машину за сушење на првобитној путањи да би је охладио док се машина за сушење не пребаци у радни режим; Када је сушач у фази регенерације, медијум је дехидриран сувим гасом водоника;
Трећи улаз у сушару налази се на адреси:
3) Адсорпционо стање: запремина гаса за обраду је 20%, грејач у сушари не ради, а медијум је водоник за регенерацију.
Време поста: 19.12.2024
