Sa sve većom globalnom težnjom za čistom energijom i održivim razvojem, energija vodonika, kao efikasan i čist nosilac energije, postepeno ulazi u viziju ljudi. Kao ključna karika u lancu industrije vodikove energije, tehnologija prečišćavanja vodonika ne samo da se tiče sigurnosti i pouzdanosti energije vodika, već direktno utiče na obim primjene i ekonomske koristi energije vodika.
1.Zahtjevi za proizvod vodonik
Vodonik, kao hemijska sirovina i nosilac energije, ima različite zahtjeve za čistoćom i sadržajem nečistoća u različitim scenarijima primjene. U proizvodnji sintetičkog amonijaka, metanola i drugih hemijskih proizvoda, kako bi se spriječilo trovanje katalizatora i osigurao kvalitet proizvoda, sulfidi i druge toksične tvari iz sirovog plina moraju se unaprijed ukloniti kako bi se smanjio sadržaj nečistoća kako bi se ispunili zahtjevi. U industrijskim oblastima kao što su metalurgija, keramika, staklo i poluprovodnici, vodonik dolazi u direktan kontakt sa proizvodima, a zahtjevi za čistoćom i sadržajem nečistoća su stroži. Na primjer, u industriji poluprovodnika, vodik se koristi za procese kao što su priprema kristala i supstrata, oksidacija, žarenje, itd., koji imaju izuzetno visoka ograničenja na nečistoće kao što su kisik, voda, teški ugljovodonici, sumporovodik itd. u vodiku
2. Princip rada deoksigenacije
Pod dejstvom katalizatora, mala količina kiseonika u vodiku može da reaguje sa vodonikom da bi proizvela vodu, postižući svrhu deoksigenacije. Reakcija je egzotermna reakcija, a jednadžba reakcije je sljedeća:
2H ₂+O ₂ (katalizator) -2H ₂ O+Q
Pošto se sastav, hemijska svojstva i kvaliteta samog katalizatora ne menjaju pre i posle reakcije, katalizator se može koristiti kontinuirano bez regeneracije.
Deoksidizator ima unutrašnju i vanjsku strukturu cilindra, s katalizatorom umetnutim između vanjskog i unutrašnjeg cilindra. Električna grijaća komponenta otporna na eksploziju ugrađena je unutar unutrašnjeg cilindra, a dva temperaturna senzora smještena su na vrhu i dnu pakovanja katalizatora za detekciju i kontrolu temperature reakcije. Vanjski cilindar je omotan izolacijskim slojem kako bi se spriječio gubitak topline i izbjegle opekotine. Sirovi vodonik ulazi u unutrašnji cilindar iz gornjeg ulaza deoksidizatora, zagrijava se električnim grijaćim elementom i teče kroz sloj katalizatora odozdo prema gore. Kiseonik u sirovom vodiku reaguje sa vodonikom pod dejstvom katalizatora i proizvodi vodu. Sadržaj kisika u vodiku koji izlazi iz donjeg izlaza može se smanjiti na ispod 1ppm. Voda stvorena kombinacijom teče iz deoksidatora u gasovitom obliku sa gasovitim vodonikom, kondenzuje se u sledećem hladnjaku vodonika, filtrira u separatoru vazduh-voda i ispušta se iz sistema.
3. Princip rada suvoće
Sušenje plinovitog vodonika usvaja metodu adsorpcije, koristeći molekularna sita kao adsorbens. Nakon sušenja, tačka rose gasovitog vodonika može doseći ispod -70 ℃. Molekularno sito je vrsta aluminosilikatnog jedinjenja sa kubičnom rešetkom, koja nakon dehidracije unutar sebe formira mnogo šupljina iste veličine i ima vrlo veliku površinu. Molekularna sita se nazivaju molekularna sita jer mogu odvojiti molekule različitih oblika, prečnika, polariteta, tačaka ključanja i nivoa 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 neko vrijeme da se zagrije i regenerira prije nego što se može ponovo adsorbirati. Zbog toga su najmanje dva sušača uključena u uređaj za prečišćavanje, pri čemu jedan radi dok se drugi regeneriše, kako bi se osigurala kontinuirana proizvodnja vodonika koji je stabilan na tački rosišta.
Sušara ima unutrašnju i vanjsku cilindričnu strukturu, sa adsorbentom koji se stavlja između vanjskog i unutrašnjeg cilindra. Električna grijaća komponenta otporna na eksploziju ugrađena je unutar unutrašnjeg cilindra, a dva temperaturna senzora smještena su na vrhu i dnu pakovanja molekularnog sita za detekciju i kontrolu temperature reakcije. Vanjski cilindar je omotan izolacijskim slojem kako bi se spriječio gubitak topline i izbjegle opekotine. Protok zraka u stanju adsorpcije (uključujući primarno i sekundarno radno stanje) i stanju regeneracije je obrnut. U stanju adsorpcije, gornji kraj cijevi je izlaz za plin, a donji kraj cijevi je ulaz za plin. U stanju regeneracije, gornji kraj cijevi je ulaz za plin, a donji kraj cijevi je izlaz za plin. Sistem za sušenje se može podeliti na dve toranj sušare i tri toranj sušare prema broju sušara.
4. Proces dva tornja
U uređaj su ugrađene dvije sušare koje se izmjenjuju i regeneriraju unutar jednog ciklusa (48 sati) kako bi se postigao kontinuirani rad cijelog uređaja. Nakon sušenja, tačka rose vodonika može doseći ispod -60 ℃. Tokom radnog ciklusa (48 sati), sušare A i B prolaze kroz radna i regenerirajuća stanja.
U jednom ciklusu uključivanja, sušilica doživljava dva stanja: radno stanje i stanje regeneracije.
·Stanje regeneracije: Zapremina procesnog gasa je puna zapremina gasa. Stanje regeneracije uključuje fazu zagrijavanja i fazu hlađenja puhanjem;
1) Faza zagrevanja – grejač unutar sušare radi, i automatski prestaje da greje kada gornja temperatura dostigne zadatu vrednost ili vreme zagrevanja dostigne zadatu vrednost;
2) Faza hlađenja – Nakon što mašina za sušenje prestane da se zagreva, protok vazduha nastavlja da struji kroz mašinu za sušenje na originalnom putu da bi se ohladio dok se mašina za sušenje ne prebaci u radni režim.
·Radni status: Zapremina zraka za obradu je u punom kapacitetu, a grijač unutar sušilice ne radi.
5.Three tower workflow
Trenutno se široko koristi proces sa tri tornja. U uređaj su ugrađene tri sušare koje sadrže desikante (molekularna sita) velikog kapaciteta adsorpcije i dobre temperaturne otpornosti. Tri sušača se izmjenjuju između rada, regeneracije i adsorpcije kako bi se postigao kontinuirani rad cijelog uređaja. Nakon sušenja, tačka rose gasovitog vodonika može doseći ispod -70 ℃.
Tokom ciklusa prebacivanja, sušilica prolazi kroz tri stanja: radna, adsorpcija i regeneracija. Za svako stanje nalazi se prva sušara u koju ulazi sirovi vodonik nakon deoksigenacije, hlađenja i filtracije vode:
1) Radni status: Zapremina gasa za obradu je u punom kapacitetu, grijač unutar sušare ne radi, a medij je sirovi vodonik koji nije dehidriran;
Drugi ulaz sušara nalazi se na adresi:
2) Stanje regeneracije: 20% zapremine gasa: Stanje regeneracije uključuje fazu grejanja i fazu hlađenja puhanjem;
Faza grijanja – grijač unutar sušilice radi, i automatski prestaje grijati kada gornja temperatura dostigne zadatu vrijednost ili vrijeme zagrijavanja dostigne zadanu vrijednost;
Faza hlađenja – Nakon što mašina za sušenje prestane da se greje, protok vazduha nastavlja da struji kroz mašinu za sušenje na originalnom putu da bi je ohladio dok se mašina za sušenje ne prebaci u radni režim; Kada je sušač u fazi regeneracije, medij je dehidriran suhi vodonik;
Treći ulaz sušare nalazi se na adresi:
3)Adsorpciono stanje: zapremina gasa za obradu je 20%, grejač u sušari ne radi, a medij je gas vodonik za regeneraciju.
Vrijeme objave: 19.12.2024
