S rostoucí globální snahou o čistou energii a udržitelný rozvoj se vodíková energie jako účinný a čistý nosič energie postupně dostává do vize lidí. Jako klíčový článek v řetězci vodíkového energetického průmyslu se technologie čištění vodíku netýká pouze bezpečnosti a spolehlivosti vodíkové energie, ale také přímo ovlivňuje rozsah použití a ekonomické přínosy vodíkové energie.
1.Požadavky na produkt vodík
Vodík jako chemická surovina a nosič energie má v různých aplikačních scénářích různé požadavky na čistotu a obsah nečistot. Při výrobě syntetického amoniaku, metanolu a dalších chemických produktů, aby se zabránilo otravě katalyzátorem a zajistila se kvalita produktu, musí být sulfidy a další toxické látky v přiváděném plynu předem odstraněny, aby se snížil obsah nečistot, aby byly splněny požadavky. V průmyslových oborech, jako je metalurgie, keramika, sklo a polovodiče, přichází plynný vodík do přímého kontaktu s produkty a požadavky na čistotu a obsah nečistot jsou přísnější. Například v polovodičovém průmyslu se vodík používá pro procesy, jako je příprava krystalů a substrátů, oxidace, žíhání atd., které mají extrémně vysoká omezení na nečistoty, jako je kyslík, voda, těžké uhlovodíky, sirovodík atd. ve vodíku.
2. Princip činnosti odkysličení
Působením katalyzátoru může malé množství kyslíku ve vodíku reagovat s vodíkem za vzniku vody, čímž se dosáhne účelu deoxygenace. Reakce je exotermická reakce a reakční rovnice je následující:
2H₂+O₂ (katalyzátor) -2H₂O+Q
Protože se složení, chemické vlastnosti a kvalita samotného katalyzátoru před a po reakci nemění, lze katalyzátor používat nepřetržitě bez regenerace.
Deoxidátor má vnitřní a vnější válcovou strukturu, přičemž katalyzátor je vložen mezi vnější a vnitřní válec. Elektrický topný prvek odolný proti výbuchu je instalován uvnitř vnitřního válce a dva teplotní senzory jsou umístěny v horní a spodní části obalu katalyzátoru pro detekci a řízení reakční teploty. Vnější válec je obalený izolační vrstvou, aby se zabránilo tepelným ztrátám a popálení. Surový vodík vstupuje do vnitřního válce z horního vstupu dezoxidátoru, je ohříván elektrickým topným tělesem a proudí ložem katalyzátoru zdola nahoru. Kyslík v surovém vodíku reaguje s vodíkem působením katalyzátoru za vzniku vody. Obsah kyslíku ve vodíku vytékajícím ze spodního výstupu lze snížit pod 1 ppm. Voda vytvořená kombinací vytéká z dezoxidátoru v plynné formě s plynným vodíkem, kondenzuje v následném chladiči vodíku, filtruje se v separátoru vzduch-voda a je vypouštěna ze systému.
3.Funkční princip suchosti
Sušení plynného vodíku využívá adsorpční metodu s použitím molekulárních sít jako adsorbentů. Po vysušení může rosný bod plynného vodíku dosáhnout pod -70 ℃. Molekulární síto je druh hlinitokřemičitanové sloučeniny s kubickou mřížkou, která po dehydrataci uvnitř tvoří mnoho dutin stejné velikosti a má velmi velký povrch. Molekulární síta se nazývají molekulární síta, protože mohou oddělovat molekuly s různými tvary, průměry, polaritami, body varu a úrovněmi nasycení.
Voda je vysoce polární molekula a molekulární síta mají silnou afinitu k vodě. Adsorpce molekulárních sít je fyzikální adsorpce, a když je adsorpce nasycená, trvá určitou dobu, než se zahřeje a regeneruje, než může být znovu adsorbována. Proto jsou v čistícím zařízení zahrnuty alespoň dvě sušičky, přičemž jedna pracuje, zatímco druhá se regeneruje, aby byla zajištěna kontinuální produkce vodíku stabilního vůči rosnému bodu.
Sušička má vnitřní a vnější válcovou strukturu, s adsorbentem vloženým mezi vnější a vnitřní válec. Elektrická topná složka odolná proti výbuchu je instalována uvnitř vnitřního válce a dva teplotní senzory jsou umístěny v horní a spodní části molekulárního síta pro detekci a řízení reakční teploty. Vnější válec je obalený izolační vrstvou, aby se zabránilo tepelným ztrátám a popálení. Proud vzduchu v adsorpčním stavu (včetně primárního a sekundárního pracovního stavu) a ve stavu regenerace je obrácený. V adsorpčním stavu je horní koncová trubka výstupem plynu a spodní koncová trubka je vstup plynu. Ve stavu regenerace je horní koncová trubka vstupem plynu a spodní koncová trubka je výstup plynu. Sušící systém lze rozdělit na dvě věžové sušárny a tři věžové sušárny podle počtu sušáren.
4. Proces se dvěma věžemi
V zařízení jsou instalovány dvě sušičky, které se střídají a regenerují v rámci jednoho cyklu (48 hodin) pro dosažení nepřetržitého provozu celého zařízení. Po vysušení může rosný bod vodíku dosáhnout pod -60 ℃. Během pracovního cyklu (48 hodin) procházejí sušičky A a B provozním a regeneračním stavem.
V jednom spínacím cyklu zažívá sušička dva stavy: pracovní stav a regenerační stav.
·Stav regenerace: Objem procesního plynu je plný objem plynu. Stav regenerace zahrnuje fázi ohřevu a fázi chlazení foukáním;
1) Stupeň ohřevu – ohřívač uvnitř sušičky pracuje a automaticky zastaví ohřev, když horní teplota dosáhne nastavené hodnoty nebo doba ohřevu dosáhne nastavené hodnoty;
2) Fáze chlazení – Poté, co sušička přestane ohřívat, proud vzduchu dále proudí sušičkou v původní dráze, aby se ochladil, dokud se sušička nepřepne do pracovního režimu.
·Pracovní stav: Objem zpracovatelského vzduchu je na plný výkon a ohřívač uvnitř sušičky nefunguje.
5. Pracovní postup tří věží
V současné době je široce používán proces tří věží. V zařízení jsou instalovány tři sušárny, které obsahují sušidla (molekulární síta) s velkou adsorpční kapacitou a dobrou teplotní odolností. Tři sušičky střídají provoz, regeneraci a adsorpci, aby bylo dosaženo nepřetržitého provozu celého zařízení. Po vysušení může rosný bod plynného vodíku dosáhnout pod -70 ℃.
Během spínacího cyklu prochází sušička třemi stavy: pracovní, adsorpční a regenerační. Pro každý stav je umístěna první sušička, do které vstupuje surový plynný vodík po deoxygenaci, chlazení a filtraci vody:
1) Pracovní stav: Objem procesního plynu je na plný výkon, ohřívač uvnitř sušičky nefunguje a médiem je surový vodíkový plyn, který nebyl dehydratován;
Druhý vstup do sušičky se nachází na adrese:
2) Stav regenerace: 20 % objemu plynu: Stav regenerace zahrnuje fázi ohřevu a fázi chlazení foukáním;
Stupeň ohřevu – ohřívač uvnitř sušičky pracuje a automaticky zastaví ohřev, když horní teplota dosáhne nastavené hodnoty nebo doba ohřevu dosáhne nastavené hodnoty;
Fáze chlazení – Poté, co sušička přestane ohřívat, proud vzduchu dále proudí sušičkou v původní dráze, aby se ochladil, dokud se sušička nepřepne do pracovního režimu; Když je sušička ve fázi regenerace, médium je dehydratovaný suchý vodíkový plyn;
Třetí vstup do sušičky se nachází na adrese:
3) Stav adsorpce: Objem procesního plynu je 20 %, ohřívač v sušičce nefunguje a médiem je vodíkový plyn pro regeneraci.
Čas odeslání: 19. prosince 2024
