Maailmanlaajuisesti lisääntyvän puhtaan energian ja kestävän kehityksen tavoittelun myötä vetyenergia tehokkaana ja puhtaana energian kantajana on vähitellen nousemassa ihmisten visioon. Vetyenergiateollisuuden ketjun keskeisenä lenkkinä vedynpuhdistustekniikka ei koske vain vetyenergian turvallisuutta ja luotettavuutta, vaan se vaikuttaa suoraan myös vetyenergian sovellusalueeseen ja taloudellisiin hyötyihin.
1. Vaatimukset tuotteen vedystä
Vedyllä kemiallisena raaka-aineena ja energian kantajana on erilaiset puhtaus- ja epäpuhtauspitoisuudet eri käyttöskenaarioissa. Synteettisen ammoniakin, metanolin ja muiden kemiallisten tuotteiden valmistuksessa katalyyttimyrkytysten estämiseksi ja tuotteen laadun varmistamiseksi syöttökaasussa olevat sulfidit ja muut myrkylliset aineet on poistettava etukäteen epäpuhtauspitoisuuden vähentämiseksi vaatimusten mukaisesti. Teollisuuden aloilla, kuten metallurgiassa, keramiikassa, lasissa ja puolijohteissa, vetykaasu joutuu suoraan kosketukseen tuotteiden kanssa, ja puhtaus- ja epäpuhtauspitoisuudet ovat tiukemmat. Esimerkiksi puolijohdeteollisuudessa vetyä käytetään prosesseissa, kuten kiteiden ja substraattien valmistuksessa, hapetuksessa, hehkutuksessa jne., joilla on erittäin korkeat rajoitukset vedyn epäpuhtauksille, kuten hapen, veden, raskaiden hiilivetyjen, rikkivedyn jne. suhteen.
2. Happipoiston toimintaperiaate
Katalyytin vaikutuksesta pieni määrä happea vedyssä voi reagoida vedyn kanssa tuottaen vettä, mikä saavuttaa hapenpoiston tarkoituksen. Reaktio on eksoterminen reaktio, ja reaktioyhtälö on seuraava:
2H 2 + O 2 (katalyytti) - 2 H 2 O + Q
Koska itse katalyytin koostumus, kemialliset ominaisuudet ja laatu eivät muutu ennen reaktiota ja sen jälkeen, katalyyttiä voidaan käyttää jatkuvasti ilman regeneraatiota.
Hapenpoistossa on sisä- ja ulkosylinterirakenne, jossa katalyytti on ladattu ulomman ja sisemmän sylinterin väliin. Räjähdyssuojattu sähkölämmityskomponentti on asennettu sisäsylinterin sisään, ja kaksi lämpötila-anturia on sijoitettu katalyyttipakkauksen ylä- ja alaosaan reaktiolämpötilan havaitsemiseksi ja ohjaamiseksi. Ulompi sylinteri on kääritty eristekerroksella lämpöhäviön estämiseksi ja palovammojen välttämiseksi. Raaka vety tulee sisäsylinteriin hapettimen ylemmästä sisääntuloaukosta, lämmitetään sähköisellä lämmityselementillä ja virtaa katalyyttipedin läpi alhaalta ylös. Raakavedyssä oleva happi reagoi vedyn kanssa katalyytin vaikutuksesta tuottaen vettä. Alemmasta poistoaukosta ulos virtaavan vedyn happipitoisuus voidaan vähentää alle 1 ppm:n. Yhdistelmän tuottama vesi virtaa ulos hapettimen kaasumaisessa muodossa vetykaasun kanssa, tiivistyy seuraavassa vetyjäähdyttimessä, suodattuu ilma-vesi-erottimessa ja poistuu järjestelmästä.
3. Kuivuuden toimintaperiaate
Vetykaasun kuivaamisessa käytetään adsorptiomenetelmää, jossa käytetään molekyyliseuloja adsorbentteina. Kuivumisen jälkeen vetykaasun kastepiste voi olla alle -70 ℃. Molekyyliseula on eräänlainen alumiinisilikaattiyhdiste, jossa on kuutiohila, joka muodostaa dehydraation jälkeen useita samankokoisia onteloita sisälle ja jonka pinta-ala on erittäin suuri. Molekyyliseuloja kutsutaan molekyyliseuloksi, koska ne voivat erottaa molekyylejä, joilla on eri muotoja, halkaisijaltaan, napaisuuksina, kiehumispisteinä ja kyllästymistasoina.
Vesi on erittäin polaarinen molekyyli, ja molekyyliseuloilla on vahva affiniteetti veteen. Molekyyliseulojen adsorptio on fysikaalista adsorptiota, ja kun adsorptio on kyllästynyt, kestää jonkin aikaa lämmetä ja regeneroitua ennen kuin se voidaan adsorboida uudelleen. Siksi puhdistuslaitteeseen sisältyy vähintään kaksi kuivausrumpua, joista toinen toimii samalla kun toinen regeneroituu, jotta varmistetaan jatkuva kastepistestabiilin vetykaasun tuotanto.
Kuivaimessa on sisä- ja ulkosylinterirakenne, jossa adsorbentti on ladattu ulomman ja sisemmän sylinterin väliin. Räjähdyssuojattu sähköinen lämmityskomponentti on asennettu sisäsylinterin sisään, ja kaksi lämpötila-anturia on sijoitettu molekyyliseulapakkauksen ylä- ja alaosaan reaktiolämpötilan havaitsemiseksi ja ohjaamiseksi. Ulompi sylinteri on kääritty eristekerroksella lämpöhäviön estämiseksi ja palovammojen välttämiseksi. Ilmavirta adsorptiotilassa (mukaan lukien primaarinen ja toissijainen toimintatila) ja regenerointitila ovat päinvastaisia. Adsorptiotilassa yläpään putki on kaasun ulostulo ja alapää on kaasun sisääntulo. Regenerointitilassa yläpää on kaasun sisääntulo ja alapää on kaasun ulostulo. Kuivausjärjestelmä voidaan jakaa kahteen tornikuivaimeen ja kolmeen tornikuivaimeen kuivainten lukumäärän mukaan.
4. Kahden tornin prosessi
Laitteeseen on asennettu kaksi kuivausrumpua, jotka vuorottelevat ja regeneroituvat yhden jakson (48 tunnin) aikana saavuttaakseen koko laitteen jatkuvan toiminnan. Kuivumisen jälkeen vedyn kastepiste voi olla alle -60 ℃. Työjakson (48 tuntia) aikana kuivaimet A ja B käyvät läpi vastaavasti työ- ja regenerointitiloja.
Yhdessä kytkentäjaksossa kuivaaja kokee kaksi tilaa: työtila ja regenerointitila.
·Regenerointitila: Prosessointikaasun tilavuus on täysi kaasutilavuus. Regenerointitila sisältää lämmitysvaiheen ja puhallusjäähdytysvaiheen;
1) Lämmitysvaihe – kuivaimen sisällä oleva lämmitin toimii ja lopettaa lämmityksen automaattisesti, kun ylempi lämpötila saavuttaa asetetun arvon tai lämmitysaika saavuttaa asetetun arvon;
2) Jäähdytysvaihe – Kun kuivausrumpu on lopettanut lämmittämisen, ilmavirta virtaa edelleen kuivaimen läpi alkuperäistä reittiä jäähdyttääkseen sitä, kunnes kuivausrumpu siirtyy työtilaan.
·Työtila: Prosessointiilmamäärä on täydellä teholla, eikä kuivausrummun sisällä oleva lämmitin toimi.
5. Kolmen tornin työnkulku
Tällä hetkellä kolmen tornin prosessi on laajalti käytössä. Laitteeseen on asennettu kolme kuivausrumpua, jotka sisältävät suuren adsorptiokapasiteetin ja hyvän lämpötilankeston omaavia kuivausaineita (molekyyliseuloja). Kolme kuivaajaa vuorottelevat toiminnan, regeneroinnin ja adsorption välillä koko laitteen jatkuvan toiminnan saavuttamiseksi. Kuivumisen jälkeen vetykaasun kastepiste voi olla alle -70 ℃.
Kytkentäjakson aikana kuivaaja käy läpi kolme tilaa: työskentely, adsorptio ja regeneraatio. Jokaisessa tilassa ensimmäinen kuivaaja, johon raaka vetykaasu tulee hapenpoiston, jäähdytyksen ja veden suodatuksen jälkeen, sijaitsee:
1) Toimintatila: Prosessointikaasun tilavuus on täydellä teholla, kuivaimen sisällä oleva lämmitin ei toimi ja väliaine on raakaa vetykaasua, jota ei ole dehydratoitu;
Toinen sisään tuleva kuivausrumpu sijaitsee osoitteessa:
2) Regenerointitila: 20 % kaasutilavuus: Regenerointitila sisältää lämmitysvaiheen ja puhallusjäähdytysvaiheen;
Lämmitysvaihe – kuivaimen sisällä oleva lämmitin toimii ja lopettaa lämmityksen automaattisesti, kun ylempi lämpötila saavuttaa asetetun arvon tai lämmitysaika saavuttaa asetetun arvon;
Jäähdytysvaihe – Kun kuivausrumpu on lopettanut lämmittämisen, ilmavirta virtaa edelleen kuivaimen läpi alkuperäistä reittiä jäähdyttääkseen sitä, kunnes kuivausrumpu siirtyy työtilaan; Kun kuivaaja on regenerointivaiheessa, väliaine on kuivattua kuivaa vetykaasua;
Kolmas sisääntuleva kuivausrumpu sijaitsee osoitteessa:
3) Adsorptiotila: Prosessointikaasun tilavuus on 20%, kuivaimen lämmitin ei toimi, ja väliaine on vetykaasua regeneraatiota varten.
Postitusaika: 19.12.2024
