Amb la creixent recerca global de l'energia neta i el desenvolupament sostenible, l'energia de l'hidrogen, com a portadora d'energia eficient i neta, està entrant gradualment a la visió de la gent. Com a baula clau en la cadena de la indústria energètica de l'hidrogen, la tecnologia de purificació d'hidrogen no només es refereix a la seguretat i la fiabilitat de l'energia de l'hidrogen, sinó que també afecta directament l'àmbit d'aplicació i els beneficis econòmics de l'energia d'hidrogen.
1.Requisits per a l'hidrogen del producte
L'hidrogen, com a matèria primera química i portador d'energia, té diferents requisits de puresa i contingut d'impureses en diferents escenaris d'aplicació. En la producció d'amoníac sintètic, metanol i altres productes químics, per evitar l'enverinament del catalitzador i garantir la qualitat del producte, els sulfurs i altres substàncies tòxiques del gas d'alimentació s'han d'eliminar per endavant per reduir el contingut d'impureses per complir els requisits. En camps industrials com la metal·lúrgia, la ceràmica, el vidre i els semiconductors, el gas d'hidrogen entra en contacte directe amb els productes i els requisits de puresa i contingut d'impureses són més estrictes. Per exemple, a la indústria dels semiconductors, l'hidrogen s'utilitza per a processos com la preparació de cristalls i substrats, oxidació, recuit, etc., que tenen limitacions extremadament elevades a les impureses com l'oxigen, l'aigua, els hidrocarburs pesats, el sulfur d'hidrogen, etc.
2.El principi de funcionament de la desoxigenació
Sota l'acció d'un catalitzador, una petita quantitat d'oxigen en hidrogen pot reaccionar amb l'hidrogen per produir aigua, aconseguint el propòsit de la desoxigenació. La reacció és una reacció exotèrmica i l'equació de la reacció és la següent:
2H ₂+O ₂ (catalitzador) -2H ₂ O+Q
Com que la composició, les propietats químiques i la qualitat del catalitzador no canvien abans i després de la reacció, el catalitzador es pot utilitzar contínuament sense regeneració.
El desoxidant té una estructura de cilindre interior i exterior, amb el catalitzador carregat entre els cilindres exterior i interior. El component de calefacció elèctrica a prova d'explosió s'instal·la dins del cilindre interior i dos sensors de temperatura es troben a la part superior i inferior de l'embalatge del catalitzador per detectar i controlar la temperatura de reacció. El cilindre exterior està embolicat amb una capa d'aïllament per evitar pèrdues de calor i evitar cremades. L'hidrogen brut entra al cilindre interior des de l'entrada superior del desoxidant, s'escalfa mitjançant un element de calefacció elèctric i flueix a través del llit del catalitzador de baix a dalt. L'oxigen de l'hidrogen brut reacciona amb l'hidrogen sota l'acció del catalitzador per produir aigua. El contingut d'oxigen de l'hidrogen que surt de la sortida inferior es pot reduir a menys d'1 ppm. L'aigua generada per la combinació surt del desoxidant en forma gasosa amb el gas d'hidrogen, es condensa al refrigerador d'hidrogen posterior, es filtra al separador aire-aigua i es descarrega del sistema.
3. Principi de funcionament de la sequedat
L'assecat del gas d'hidrogen adopta el mètode d'adsorció, utilitzant garbells moleculars com a adsorbents. Després de l'assecat, el punt de rosada del gas hidrogen pot arribar per sota dels -70 ℃. El tamís molecular és un tipus de compost d'aluminosilicat amb una xarxa cúbica, que forma moltes cavitats de la mateixa mida a l'interior després de la deshidratació i té una superfície molt gran. Els tamisos moleculars s'anomenen tamisos moleculars perquè poden separar molècules amb diferents formes, diàmetres, polaritats, punts d'ebullició i nivells de saturació.
L'aigua és una molècula altament polar i els tamisos moleculars tenen una forta afinitat per l'aigua. L'adsorció dels tamisos moleculars és una adsorció física i, quan l'adsorció està saturada, es necessita un període de temps per escalfar-se i regenerar-se abans que es pugui tornar a adsorbir. Per tant, almenys dos assecadors s'inclouen en un dispositiu de purificació, amb un treballant mentre l'altre es regenera, per garantir la producció contínua de gas d'hidrogen estable al punt de rosada.
L'assecador té una estructura de cilindre interior i exterior, amb l'adsorbent carregat entre els cilindres exterior i interior. El component de calefacció elèctrica a prova d'explosió s'instal·la dins del cilindre interior i dos sensors de temperatura es troben a la part superior i inferior de l'embalatge del tamís molecular per detectar i controlar la temperatura de reacció. El cilindre exterior està embolicat amb una capa d'aïllament per evitar pèrdues de calor i evitar cremades. El flux d'aire en l'estat d'adsorció (inclosos els estats de treball primari i secundari) i l'estat de regeneració s'inverteix. En l'estat d'adsorció, la canonada de l'extrem superior és la sortida de gas i la canonada de l'extrem inferior és l'entrada de gas. En l'estat de regeneració, la canonada de l'extrem superior és l'entrada de gas i la canonada de l'extrem inferior és la sortida de gas. El sistema d'assecat es pot dividir en dos assecadors de torre i tres assecadors de torre segons el nombre d'assecadors.
4.Procés de dues torres
A l'aparell s'instal·len dos assecadors, que s'alternen i es regeneren en un cicle (48 hores) per aconseguir un funcionament continu de tot l'aparell. Després de l'assecat, el punt de rosada de l'hidrogen pot arribar per sota dels -60 ℃. Durant un cicle de treball (48 hores), els assecadors A i B pateixen estats de treball i regeneració, respectivament.
En un cicle de commutació, l'assecador experimenta dos estats: estat de treball i estat de regeneració.
·Estat de regeneració: el volum de gas de processament és el volum de gas complet. L'estat de regeneració inclou l'etapa de calefacció i l'etapa de refredament per bufat;
1) Etapa de calefacció: l'escalfador de l'assecador funciona i atura automàticament l'escalfament quan la temperatura superior arriba al valor establert o el temps de calefacció arriba al valor establert;
2) Etapa de refrigeració: després que l'assecador deixi d'escalfar-se, el flux d'aire continua circulant per l'assecador en el camí original per refredar-lo fins que l'assecador canvia al mode de treball.
·Estat de treball: el volum d'aire de processament està a plena capacitat i l'escalfador de l'assecador no funciona.
5. Flux de treball de tres torres
Actualment, el procés de tres torres s'utilitza àmpliament. A l'aparell s'instal·len tres assecadors, que contenen dessecants (tamisos moleculars) amb gran capacitat d'adsorció i bona resistència a la temperatura. Tres assecadors alternen entre funcionament, regeneració i adsorció per aconseguir un funcionament continu de tot el dispositiu. Després de l'assecat, el punt de rosada del gas hidrogen pot arribar per sota dels -70 ℃.
Durant un cicle de canvi, l'assecador passa per tres estats: funcionament, adsorció i regeneració. Per a cada estat, es troba el primer assecador en què entra el gas d'hidrogen brut després de la desoxigenació, el refredament i la filtració d'aigua:
1) Estat de treball: el volum de gas de processament està a plena capacitat, l'escalfador de l'assecador no funciona i el medi és gas d'hidrogen brut que no s'ha deshidratat;
El segon assecador que entra es troba a:
2) Estat de regeneració: 20% de volum de gas: l'estat de regeneració inclou l'etapa de calefacció i l'etapa de refredament per bufat;
Etapa de calefacció: l'escalfador de l'assecador funciona i atura automàticament l'escalfament quan la temperatura superior arriba al valor establert o el temps de calefacció arriba al valor establert;
Etapa de refrigeració: després que l'assecador deixi d'escalfar-se, el flux d'aire continua circulant per l'assecador en el camí original per refredar-lo fins que l'assecador canvia al mode de treball; Quan l'assecador està en fase de regeneració, el medi és gas d'hidrogen sec deshidratat;
El tercer assecador que entra es troba a:
3) Estat d'adsorció: el volum de gas de processament és del 20%, l'escalfador de l'assecador no funciona i el medi és gas hidrogen per a la regeneració.
Hora de publicació: 19-12-2024
