So zvyšujúcou sa celosvetovou snahou o čistú energiu a trvalo udržateľný rozvoj sa vodíková energia ako účinný a čistý nosič energie postupne dostáva do vízie ľudí. Ako kľúčový článok v reťazci vodíkovej energetiky sa technológia čistenia vodíka netýka len bezpečnosti a spoľahlivosti vodíkovej energie, ale priamo ovplyvňuje aj rozsah použitia a ekonomické výhody vodíkovej energie.
1.Požiadavky na produkt vodík
Vodík ako chemická surovina a nosič energie má v rôznych aplikačných scenároch rôzne požiadavky na čistotu a obsah nečistôt. Pri výrobe syntetického amoniaku, metanolu a iných chemických produktov, aby sa predišlo otravám katalyzátorom a zabezpečila sa kvalita produktu, sulfidy a iné toxické látky v privádzanom plyne sa musia vopred odstrániť, aby sa znížil obsah nečistôt, aby sa splnili požiadavky. V priemyselných oblastiach, ako je hutníctvo, keramika, sklo a polovodiče, sa plynný vodík dostáva do priameho kontaktu s produktmi a požiadavky na čistotu a obsah nečistôt sú prísnejšie. Napríklad v polovodičovom priemysle sa vodík používa na procesy, ako je príprava kryštálov a substrátov, oxidácia, žíhanie atď., ktoré majú extrémne vysoké obmedzenia na nečistoty, ako je kyslík, voda, ťažké uhľovodíky, sírovodík atď.
2.Princíp činnosti deoxygenácie
Pod pôsobením katalyzátora môže malé množstvo kyslíka vo vodíku reagovať s vodíkom za vzniku vody, čím sa dosiahne účel deoxygenácie. Reakcia je exotermická reakcia a reakčná rovnica je nasledovná:
2H2+02 (katalyzátor) -2H20+Q
Pretože zloženie, chemické vlastnosti a kvalita samotného katalyzátora sa pred a po reakcii nemenia, môže sa katalyzátor používať nepretržite bez regenerácie.
Deoxidátor má vnútornú a vonkajšiu valcovú štruktúru, pričom katalyzátor je umiestnený medzi vonkajším a vnútorným valcom. Elektrický vykurovací prvok odolný voči výbuchu je inštalovaný vo vnútornom valci a dva teplotné snímače sú umiestnené v hornej a spodnej časti obalu katalyzátora na detekciu a kontrolu reakčnej teploty. Vonkajší valec je obalený izolačnou vrstvou, aby sa zabránilo tepelným stratám a popáleniu. Surový vodík vstupuje do vnútorného valca z horného vstupu deoxidátora, je ohrievaný elektrickým vykurovacím telesom a prúdi cez lôžko katalyzátora zdola nahor. Kyslík v surovom vodíku reaguje s vodíkom pôsobením katalyzátora za vzniku vody. Obsah kyslíka vo vodíku vytekajúcom spodným výstupom sa môže znížiť pod 1 ppm. Voda vytvorená kombináciou vyteká z dezoxidátora v plynnej forme s plynným vodíkom, kondenzuje v nasledujúcom chladiči vodíka, filtruje sa v separátore vzduch-voda a vypúšťa sa zo systému.
3.Princíp činnosti sucha
Sušenie plynného vodíka využíva adsorpčnú metódu s použitím molekulových sít ako adsorbentov. Po vysušení môže rosný bod plynného vodíka dosiahnuť menej ako -70 ℃. Molekulárne sito je typ hlinitokremičitanovej zlúčeniny s kubickou mriežkou, ktorá po dehydratácii vytvára vo vnútri veľa dutín rovnakej veľkosti a má veľmi veľkú plochu. Molekulové sitá sa nazývajú molekulové sitá, pretože dokážu oddeliť molekuly s rôznymi tvarmi, priemermi, polaritami, bodmi varu a úrovňami nasýtenia.
Voda je vysoko polárna molekula a molekulové sitá majú silnú afinitu k vode. Adsorpcia molekulových sít je fyzikálna adsorpcia, a keď je adsorpcia nasýtená, trvá určitý čas, kým sa zahreje a regeneruje, kým sa môže opäť adsorbovať. Preto sú v čistiacom zariadení zahrnuté aspoň dve sušičky, pričom jedna pracuje, zatiaľ čo druhá sa regeneruje, aby sa zabezpečila nepretržitá produkcia vodíka stabilného voči rosnému bodu.
Sušička má vnútornú a vonkajšiu valcovú štruktúru, pričom medzi vonkajším a vnútorným valcom je vložený adsorbent. Elektrický vykurovací prvok odolný proti výbuchu je inštalovaný vo vnútornom valci a dva teplotné snímače sú umiestnené v hornej a spodnej časti obalu molekulového sita na detekciu a riadenie reakčnej teploty. Vonkajší valec je obalený izolačnou vrstvou, aby sa zabránilo tepelným stratám a popáleniu. Prúd vzduchu v adsorpčnom stave (vrátane primárneho a sekundárneho pracovného stavu) a v regeneračnom stave je obrátený. V adsorpčnom stave je horná koncová rúra výstupom plynu a dolná koncová rúra je vstup plynu. V regeneračnom stave je horné koncové potrubie prívod plynu a spodné koncové potrubie je výstup plynu. Sušiaci systém je možné rozdeliť na dve vežové sušiarne a tri vežové sušiarne podľa počtu sušiarní.
4. Proces dvoch veží
V zariadení sú nainštalované dve sušičky, ktoré sa v rámci jedného cyklu (48 hodín) striedajú a regenerujú, aby sa dosiahla nepretržitá prevádzka celého zariadenia. Po vysušení môže rosný bod vodíka dosiahnuť až -60 ℃. Počas pracovného cyklu (48 hodín) prechádzajú sušičky A a B pracovným a regeneračným stavom.
V jednom spínacom cykle sušička zažije dva stavy: pracovný stav a stav regenerácie.
·Stav regenerácie: Objem plynu spracovania je plný objem plynu. Regeneračný stav zahŕňa ohrievací stupeň a dúchací chladiaci stupeň;
1) Stupeň ohrevu – ohrievač vo vnútri sušičky funguje a automaticky zastaví ohrev, keď horná teplota dosiahne nastavenú hodnotu alebo čas ohrevu dosiahne nastavenú hodnotu;
2) Fáza chladenia – Po tom, čo sušička prestane ohrievať, prúd vzduchu ďalej prúdi sušičkou v pôvodnej dráhe, aby ju ochladzoval, kým sa sušička neprepne do pracovného režimu.
· Pracovný stav: Objem vzduchu na spracovanie je na plný výkon a ohrievač vo vnútri sušičky nefunguje.
5. Pracovný postup s tromi vežami
V súčasnosti je široko používaný proces troch veží. V zariadení sú inštalované tri sušičky, ktoré obsahujú sušidlá (molekulárne sitá) s veľkou adsorpčnou kapacitou a dobrou teplotnou odolnosťou. Tri sušičky sa striedajú medzi prevádzkou, regeneráciou a adsorpciou, aby sa dosiahla nepretržitá prevádzka celého zariadenia. Po vysušení môže rosný bod plynného vodíka dosiahnuť menej ako -70 ℃.
Počas spínacieho cyklu sušička prechádza tromi stavmi: pracovný, adsorpčný a regeneračný. Pre každý stav je umiestnená prvá sušička, do ktorej vstupuje surový plynný vodík po deoxygenácii, ochladení a filtrácii vody:
1) Pracovný stav: Objem plynu na spracovanie je na plný výkon, ohrievač vo vnútri sušičky nefunguje a médium je surový vodíkový plyn, ktorý nebol dehydratovaný;
Druhý vstup do sušičky sa nachádza na adrese:
2) Regeneračný stav: 20 % objemu plynu: Regeneračný stav zahŕňa ohrievaciu fázu a fúkanú chladiacu fázu;
Stupeň ohrevu – ohrievač vo vnútri sušičky funguje a automaticky zastaví ohrev, keď horná teplota dosiahne nastavenú hodnotu alebo čas ohrevu dosiahne nastavenú hodnotu;
Fáza ochladzovania – Po tom, čo sušička prestane ohrievať, prúd vzduchu ďalej prúdi sušičkou v pôvodnej dráhe, aby sa ochladil, kým sa sušička neprepne do pracovného režimu; Keď je sušič v štádiu regenerácie, médium je dehydratovaný suchý vodíkový plyn;
Tretí vstup do sušičky sa nachádza na adrese:
3) Stav adsorpcie: Objem plynu na spracovanie je 20 %, ohrievač v sušičke nefunguje a médiom je vodíkový plyn na regeneráciu.
Čas odoslania: 19. decembra 2024
