Met die toenemende wêreldwye strewe na skoon energie en volhoubare ontwikkeling, word waterstofenergie, as 'n doeltreffende en skoon energiedraer, geleidelik meer in mense se visie. As 'n sleutelskakel in die waterstofenergiebedryfsketting, het waterstofsuiweringstegnologie nie net betrekking op die veiligheid en betroubaarheid van waterstofenergie nie, maar beïnvloed dit ook direk die toepassingsomvang en ekonomiese voordele van waterstofenergie.
1. Vereistes vir produkwaterstof
Waterstof, as 'n chemiese grondstof en energiedraer, het verskillende vereistes vir suiwerheid en onsuiwerheidsinhoud in verskillende toepassingscenario's. In die produksie van sintetiese ammoniak, metanol en ander chemiese produkte, om katalisatorvergiftiging te voorkom en produkgehalte te verseker, moet sulfiede en ander giftige stowwe in die voergas vooraf verwyder word om die onsuiwerheidsinhoud te verminder om aan die vereistes te voldoen. In industriële velde soos metallurgie, keramiek, glas en halfgeleiers kom waterstofgas in direkte kontak met produkte, en die vereistes vir suiwerheid en onsuiwerheidsinhoud is strenger. Byvoorbeeld, in die halfgeleierbedryf word waterstof gebruik vir prosesse soos kristal- en substraatvoorbereiding, oksidasie, uitgloeiing, ens., wat uiters hoë beperkings het op onsuiwerhede soos suurstof, water, swaar koolwaterstowwe, waterstofsulfied, ens. in waterstof.
2. Die werkbeginsel van deoksigenasie
Onder die werking van 'n katalisator kan 'n klein hoeveelheid suurstof in waterstof met waterstof reageer om water te produseer, wat die doel van deoksigenering bereik. Die reaksie is 'n eksotermiese reaksie, en die reaksievergelyking is soos volg:
2H₂+O₂ (katalisator) -2H₂O+Q
Omdat die samestelling, chemiese eienskappe en kwaliteit van die katalisator self nie voor en na die reaksie verander nie, kan die katalisator voortdurend sonder regenerasie gebruik word.
Die deoksideerder het 'n binneste en buitenste silinderstruktuur, met die katalisator tussen die buitenste en binneste silinders gelaai. Die ontploffingsvaste elektriese verhittingskomponent is binne die binneste silinder geïnstalleer, en twee temperatuursensors is bo- en onderkant van die katalisatorpakking geleë om die reaksietemperatuur op te spoor en te beheer. Die buitenste silinder is met 'n isolasielaag toegedraai om hitteverlies en brandwonde te voorkom. Die rou waterstof gaan die binneste silinder binne vanaf die boonste inlaat van die deoksideerder, word deur 'n elektriese verhittingselement verhit en vloei van onder na bo deur die katalisatorbed. Die suurstof in die rou waterstof reageer met die waterstof onder die werking van die katalisator om water te produseer. Die suurstofinhoud in die waterstof wat uit die onderste uitlaat vloei, kan tot onder 1 dpm verminder word. Die water wat deur die kombinasie gegenereer word, vloei in gasvorm uit die deoksideerder met die waterstofgas, kondenseer in die daaropvolgende waterstofkoeler, filter in die lug-waterskeier en word uit die stelsel ontlaai.
3. Werkbeginsel van droogheid
Die droging van waterstofgas volg die adsorpsiemetode, met behulp van molekulêre siwwe as adsorbente. Na droging kan die doupunt van waterstofgas onder -70 ℃ daal. Molekulêre sif is 'n tipe aluminosilikaatverbinding met 'n kubiese rooster, wat na dehidrasie baie holtes van dieselfde grootte binne vorm en 'n baie groot oppervlakarea het. Molekulêre siwwe word molekulêre siwwe genoem omdat hulle molekules met verskillende vorms, diameters, polariteite, kookpunte en versadigingsvlakke kan skei.
Water is 'n hoogs polêre molekule, en molekulêre siwwe het 'n sterk affiniteit vir water. Die adsorpsie van molekulêre siwwe is fisiese adsorpsie, en wanneer die adsorpsie versadig is, neem dit 'n tydperk om te verhit en te regenereer voordat dit weer geadsorbeer kan word. Daarom word ten minste twee droërs in 'n suiweringsapparaat ingesluit, met een wat werk terwyl die ander regenereer, om deurlopende produksie van doupuntstabiele waterstofgas te verseker.
Die droër het 'n binneste en buitenste silinderstruktuur, met die adsorbent wat tussen die buitenste en binneste silinders gelaai is. Die ontploffingsvaste elektriese verhittingskomponent is binne die binneste silinder geïnstalleer, en twee temperatuursensors is bo- en onderkant van die molekulêre sifpakking geleë om die reaksietemperatuur op te spoor en te beheer. Die buitenste silinder is met 'n isolasielaag toegedraai om hitteverlies te voorkom en brandwonde te vermy. Die lugvloei in die adsorpsietoestand (insluitend die primêre en sekondêre werktoestande) en die regenerasietoestand word omgekeer. In die adsorpsietoestand is die boonste pyp die gasuitlaat en die onderste pyp die gasinlaat. In die regenerasietoestand is die boonste pyp die gasinlaat en die onderste pyp die gasuitlaat. Die droogstelsel kan verdeel word in twee toringdroërs en drie toringdroërs volgens die aantal droërs.
4. Twee toring proses
Twee droërs is in die toestel geïnstalleer, wat binne een siklus (48 uur) afwissel en regenereer om die hele toestel deurlopende werking te verseker. Na droging kan die doupunt van waterstof onder -60 ℃ daal. Gedurende 'n werksiklus (48 uur) ondergaan droërs A en B onderskeidelik werk- en regenerasietoestande.
In een skakelsiklus ervaar die droër twee toestande: werktoestand en regenerasietoestand.
· Regenerasietoestand: Die verwerkingsgasvolume is die volle gasvolume. Die regenerasietoestand sluit die verhittingsfase en die blaas- en verkoelingsfase in;
1) Verhittingsfase – die verwarmer binne die droër werk en stop outomaties met verhitting wanneer die boonste temperatuur die ingestelde waarde bereik of die verhittingstyd die ingestelde waarde bereik;
2) Verkoelingsfase – Nadat die droër ophou verhit, vloei die lugvloei steeds deur die droër in die oorspronklike pad om dit af te koel totdat die droër na werkmodus oorskakel.
·Werkstatus: Die verwerkingslugvolume is op volle kapasiteit, en die verwarmer binne die droër werk nie.
5. Drie toring werkvloei
Tans word die drietoringproses wyd gebruik. Drie droërs is in die toestel geïnstalleer, wat droogmiddels (molekulêre siwwe) bevat met groot adsorpsiekapasiteit en goeie temperatuurweerstand. Drie droërs wissel tussen werking, regenerasie en adsorpsie om deurlopende werking van die hele toestel te verkry. Na droging kan die doupunt van waterstofgas onder -70 ℃ daal.
Tydens 'n skakelsiklus gaan die droër deur drie toestande: werking, adsorpsie en regenerasie. Vir elke toestand is die eerste droër geleë waarin die rou waterstofgas na deoksigenering, verkoeling en waterfiltrering binnedring:
1) Werkstatus: Die verwerkingsgasvolume is op volle kapasiteit, die verwarmer binne die droër werk nie, en die medium is rou waterstofgas wat nie gedehidreer is nie;
Die tweede droër wat ingaan, is geleë te:
2) Regenerasietoestand: 20% gasvolume: Regenerasietoestand sluit verhittingsfase en blaas-verkoelingsfase in;
Verhittingsfase – die verwarmer binne die droër werk en stop outomaties met verhitting wanneer die boonste temperatuur die ingestelde waarde bereik of die verhittingstyd die ingestelde waarde bereik;
Verkoelingsfase – Nadat die droër ophou verhit, vloei die lugvloei steeds deur die droër in die oorspronklike pad om dit af te koel totdat die droër na werkmodus oorskakel; Wanneer die droër in die regenerasiefase is, is die medium gedehidreerde droë waterstofgas;
Die derde droër wat ingaan, is geleë te:
3) Adsorpsietoestand: Verwerkingsgasvolume is 20%, die verwarmer in die droër werk nie, en die medium is waterstofgas vir regenerasie.
Plasingstyd: 19 Desember 2024
