Kasabay ng pagtaas ng pandaigdigang paghahangad ng malinis na enerhiya at napapanatiling pag-unlad, ang enerhiya ng hydrogen, bilang isang mahusay at malinis na tagapagdala ng enerhiya, ay unti-unting pumapasok sa pananaw ng mga tao. Bilang isang mahalagang kawing sa kadena ng industriya ng enerhiya ng hydrogen, ang teknolohiya ng paglilinis ng hydrogen ay hindi lamang nakatuon sa kaligtasan at pagiging maaasahan ng enerhiya ng hydrogen, kundi pati na rin sa direktang epekto sa saklaw ng aplikasyon at mga benepisyong pang-ekonomiya ng enerhiya ng hydrogen.
1. Mga Kinakailangan para sa Produktong Hydrogen
Ang hydrogen, bilang isang kemikal na hilaw na materyal at tagapagdala ng enerhiya, ay may iba't ibang mga kinakailangan para sa kadalisayan at nilalaman ng karumihan sa iba't ibang mga senaryo ng aplikasyon. Sa produksyon ng sintetikong ammonia, methanol at iba pang mga produktong kemikal, upang maiwasan ang pagkalason sa katalista at matiyak ang kalidad ng produkto, ang mga sulfide at iba pang nakalalasong sangkap sa feed gas ay dapat alisin nang maaga upang mabawasan ang nilalaman ng karumihan upang matugunan ang mga kinakailangan. Sa mga industriyal na larangan tulad ng metalurhiya, seramika, salamin, at semiconductors, ang hydrogen gas ay direktang nakikipag-ugnayan sa mga produkto, at ang mga kinakailangan para sa kadalisayan at nilalaman ng karumihan ay mas mahigpit. Halimbawa, sa industriya ng semiconductor, ang hydrogen ay ginagamit para sa mga proseso tulad ng paghahanda ng kristal at substrate, oksihenasyon, annealing, atbp., na may napakataas na limitasyon sa mga karumihan tulad ng oxygen, tubig, mabibigat na hydrocarbon, hydrogen sulfide, atbp. sa hydrogen.
2. Ang prinsipyo ng paggana ng deoksihenasyon
Sa ilalim ng aksyon ng isang katalista, ang isang maliit na dami ng oksiheno sa hydrogen ay maaaring makipag-ugnayan sa hydrogen upang makabuo ng tubig, na nakakamit ang layunin ng deoxygenation. Ang reaksyon ay isang exothermic reaction, at ang equation ng reaksyon ay ang mga sumusunod:
2H₂+O₂ (katalista) -2H₂O+Q
Dahil ang komposisyon, mga kemikal na katangian, at kalidad ng katalista mismo ay hindi nagbabago bago at pagkatapos ng reaksyon, ang katalista ay maaaring gamitin nang tuluy-tuloy nang walang regenerasyon.
Ang deoxidizer ay may panloob at panlabas na istruktura ng silindro, kung saan ang katalista ay nakakarga sa pagitan ng panlabas at panloob na mga silindro. Ang explosion-proof electric heating component ay naka-install sa loob ng panloob na silindro, at dalawang temperature sensor ang matatagpuan sa itaas at ibaba ng catalyst packing upang matukoy at makontrol ang temperatura ng reaksyon. Ang panlabas na silindro ay nakabalot ng insulation layer upang maiwasan ang pagkawala ng init at maiwasan ang pagkasunog. Ang raw hydrogen ay pumapasok sa panloob na silindro mula sa itaas na pasukan ng deoxidizer, pinainit ng isang electric heating element, at dumadaloy sa catalyst bed mula sa ibaba hanggang sa itaas. Ang oxygen sa raw hydrogen ay tumutugon sa hydrogen sa ilalim ng aksyon ng catalyst upang makagawa ng tubig. Ang oxygen content sa hydrogen na dumadaloy palabas mula sa ibabang labasan ay maaaring mabawasan sa ibaba ng 1ppm. Ang tubig na nalilikha ng kombinasyon ay dumadaloy palabas ng deoxidizer sa anyong gas kasama ang hydrogen gas, namumuo sa kasunod na hydrogen cooler, nagsasala sa air-water separator, at inilalabas mula sa sistema.
3. Prinsipyo ng pagtatrabaho ng pagkatuyo
Ang pagpapatuyo ng hydrogen gas ay gumagamit ng adsorption method, gamit ang molecular saeves bilang adsorbent. Pagkatapos matuyo, ang dew point ng hydrogen gas ay maaaring umabot sa ibaba -70 ℃. Ang molecular saeven ay isang uri ng aluminosilicate compound na may cubic lattice, na bumubuo ng maraming cavity na magkakapareho ang laki sa loob pagkatapos ng dehydration at may napakalaking surface area. Ang mga molecular saeves ay tinatawag na molecular saeves dahil kaya nitong paghiwalayin ang mga molekula na may iba't ibang hugis, diameter, polarity, boiling point, at saturation level.
Ang tubig ay isang molekulang may mataas na polar na antas, at ang mga molecular saever ay may malakas na affinity sa tubig. Ang adsorption ng mga molecular saever ay physical adsorption, at kapag ang adsorption ay saturated na, kailangan ng ilang panahon para uminit at muling ma-regenerate bago ito muling ma-adsorb. Samakatuwid, hindi bababa sa dalawang dryer ang kasama sa isang purification device, kung saan ang isa ay gumagana habang ang isa naman ay muling nabubuhay, upang matiyak ang patuloy na produksyon ng dew point stable hydrogen gas.
Ang dryer ay may panloob at panlabas na istruktura ng silindro, kung saan ang adsorbent ay nakakarga sa pagitan ng panlabas at panloob na mga silindro. Ang explosion-proof electric heating component ay naka-install sa loob ng panloob na silindro, at dalawang temperature sensor ang matatagpuan sa itaas at ibaba ng molecular sieve packing upang matukoy at makontrol ang temperatura ng reaksyon. Ang panlabas na silindro ay nakabalot ng insulation layer upang maiwasan ang pagkawala ng init at maiwasan ang pagkasunog. Ang daloy ng hangin sa adsorption state (kabilang ang primary at secondary working state) at regeneration state ay nababaligtad. Sa adsorption state, ang upper end pipe ay ang gas outlet at ang lower end pipe ay ang gas inlet. Sa regeneration state, ang upper end pipe ay ang gas inlet at ang lower end pipe ay ang gas outlet. Ang drying system ay maaaring hatiin sa dalawang tower dryer at tatlong tower dryer ayon sa bilang ng mga dryer.
4. Proseso ng dalawang tore
Dalawang dryer ang naka-install sa device, na nagpapalitan at nagre-regenerate sa loob ng isang cycle (48 oras) upang makamit ang tuluy-tuloy na operasyon ng buong device. Pagkatapos matuyo, ang dew point ng hydrogen ay maaaring umabot sa ibaba -60 ℃. Sa isang working cycle (48 oras), ang mga dryer A at B ay sumasailalim sa working at regenerating states, ayon sa pagkakabanggit.
Sa isang switching cycle, ang dryer ay nakakaranas ng dalawang estado: working state at regeneration state.
·Kalagayan ng pagbabagong-buhay: Ang dami ng gas na pinoproseso ay buong dami ng gas. Kasama sa estado ng pagbabagong-buhay ang yugto ng pag-init at yugto ng paglamig na may pag-ihip;
1) Yugto ng pag-init – gumagana ang pampainit sa loob ng dryer, at awtomatikong humihinto sa pag-init kapag ang pinakamataas na temperatura ay umabot sa itinakdang halaga o ang oras ng pag-init ay umabot sa itinakdang halaga;
2) Yugto ng paglamig – Matapos tumigil sa pag-init ang dryer, ang daloy ng hangin ay patuloy na dumadaloy sa dryer sa orihinal na landas upang palamigin ito hanggang sa lumipat ang dryer sa working mode.
·Katayuan ng paggana: Ang dami ng hanging pangproseso ay nasa buong kapasidad na, at ang pampainit sa loob ng dryer ay hindi gumagana.
5. Daloy ng trabaho na may tatlong tore
Sa kasalukuyan, malawakang ginagamit ang prosesong three-tower. Tatlong dryer ang naka-install sa device, na naglalaman ng mga desiccant (molecular sieves) na may malaking kapasidad sa adsorption at mahusay na resistensya sa temperatura. Tatlong dryer ang nagpapalitan sa pagitan ng operation, regeneration, at adsorption upang makamit ang tuluy-tuloy na operasyon ng buong device. Pagkatapos matuyo, ang dew point ng hydrogen gas ay maaaring umabot sa ibaba -70 ℃.
Sa panahon ng switching cycle, ang dryer ay dumadaan sa tatlong estado: working, adsorption, at regeneration. Para sa bawat estado, ang unang dryer kung saan pumapasok ang raw hydrogen gas pagkatapos ng deoxygenation, cooling, at water filtration ay matatagpuan:
1) Katayuan ng Paggana: Ang dami ng gas na pangproseso ay nasa buong kapasidad, ang pampainit sa loob ng dryer ay hindi gumagana, at ang medium ay hilaw na hydrogen gas na hindi pa na-dehydrate;
Ang pangalawang dryer na pumapasok ay matatagpuan sa:
2) Kalagayan ng pagbabagong-buhay: 20% dami ng gas: Kasama sa estado ng pagbabagong-buhay ang yugto ng pag-init at yugto ng paglamig na may pag-ihip;
Yugto ng pag-init – gumagana ang pampainit sa loob ng dryer, at awtomatikong humihinto sa pag-init kapag ang pinakamataas na temperatura ay umabot sa itinakdang halaga o ang oras ng pag-init ay umabot sa itinakdang halaga;
Yugto ng Paglamig – Matapos tumigil sa pag-init ang dryer, ang daloy ng hangin ay patuloy na dumadaloy sa dryer sa orihinal na landas upang palamigin ito hanggang sa lumipat ang dryer sa working mode; Kapag ang dryer ay nasa yugto ng regeneration, ang medium ay dehydrated dry hydrogen gas;
Ang ikatlong dryer na pumapasok ay matatagpuan sa:
3) Estado ng adsorption: Ang dami ng processing gas ay 20%, ang heater sa dryer ay hindi gumagana, at ang medium ay hydrogen gas para sa regeneration.
Oras ng pag-post: Disyembre 19, 2024
