Pasaulyje vis labiau siekiant švarios energijos ir tvaraus vystymosi, vandenilio energija, kaip efektyvi ir švari energijos nešėja, pamažu patenka į žmonių viziją. Vandenilio valymo technologija, kaip pagrindinė vandenilio energijos pramonės grandinės grandis, yra susijusi ne tik su vandenilio energijos saugumu ir patikimumu, bet ir tiesiogiai veikia vandenilio energijos taikymo sritį ir ekonominę naudą.
1.Reikalavimai gaminio vandeniliui
Vandeniliui, kaip cheminei žaliavai ir energijos nešikliui, taikomi skirtingi grynumo ir priemaišų kiekio reikalavimai įvairiais taikymo scenarijais. Gaminant sintetinį amoniaką, metanolį ir kitus cheminius produktus, siekiant išvengti apsinuodijimo katalizatoriumi ir užtikrinti produkto kokybę, iš tiekiamų dujų sulfidai ir kitos toksinės medžiagos turi būti pašalintos iš anksto, kad priemaišų kiekis būtų sumažintas, kad atitiktų reikalavimus. Pramonės srityse, tokiose kaip metalurgija, keramika, stiklas ir puslaidininkiai, vandenilio dujos tiesiogiai liečiasi su produktais, todėl grynumo ir priemaišų kiekio reikalavimai yra griežtesni. Pavyzdžiui, puslaidininkių pramonėje vandenilis naudojamas tokiems procesams kaip kristalų ir substratų paruošimas, oksidacija, atkaitinimas ir kt., kurie turi itin didelius vandenilio priemaišų, tokių kaip deguonis, vanduo, sunkieji angliavandeniliai, vandenilio sulfidas ir kt., apribojimus.
2. Deoksigenacijos veikimo principas
Veikiant katalizatoriui, nedidelis vandenilio deguonies kiekis gali reaguoti su vandeniliu, kad susidarytų vanduo, taip pasiekdamas deguonies pašalinimo tikslą. Reakcija yra egzoterminė, o reakcijos lygtis yra tokia:
2H ₂+O 2 (katalizatorius) -2H ₂ O+Q
Kadangi paties katalizatoriaus sudėtis, cheminės savybės ir kokybė nesikeičia prieš ir po reakcijos, katalizatorius gali būti naudojamas nuolat be regeneracijos.
Deoksidatorius turi vidinę ir išorinę cilindrų struktūrą, o katalizatorius yra pakrautas tarp išorinio ir vidinio cilindrų. Sprogimui atsparus elektrinis šildymo komponentas yra sumontuotas vidinio cilindro viduje, o du temperatūros jutikliai yra katalizatoriaus pakuotės viršuje ir apačioje, kad aptiktų ir valdytų reakcijos temperatūrą. Išorinis cilindras yra apvyniotas izoliaciniu sluoksniu, kad būtų išvengta šilumos nuostolių ir nenudegimų. Neapdorotas vandenilis patenka į vidinį cilindrą iš viršutinės deoksidatoriaus įleidimo angos, kaitinamas elektriniu kaitinimo elementu ir teka per katalizatoriaus sluoksnį iš apačios į viršų. Neapdorotame vandenilyje esantis deguonis reaguoja su vandeniliu, veikiant katalizatoriui, kad susidarytų vanduo. Deguonies kiekis vandenilyje, ištekančiame iš apatinės išleidimo angos, gali būti sumažintas iki mažiau nei 1 ppm. Derinio sukurtas vanduo dujiniu pavidalu išteka iš deoksidatoriaus su vandenilio dujomis, kondensuojasi vėlesniame vandenilio aušintuve, filtruojasi oro-vandens separatoriuje ir išleidžiamas iš sistemos.
3. Sausumo veikimo principas
Vandenilio dujų džiovinimas taikomas adsorbcijos metodu, naudojant molekulinius sietus kaip adsorbentus. Po džiovinimo vandenilio dujų rasos taškas gali siekti žemiau -70 ℃. Molekulinis sietas yra aliuminio silikatinio junginio tipas su kubinėmis gardelėmis, kurios po dehidratacijos viduje suformuoja daug tokio paties dydžio ertmių ir turi labai didelį paviršiaus plotą. Molekuliniai sietai vadinami molekuliniais sietais, nes jie gali atskirti skirtingų formų, skersmenų, poliškumo, virimo taškų ir prisotinimo lygių molekules.
Vanduo yra labai polinė molekulė, o molekuliniai sietai turi stiprų afinitetą vandeniui. Molekulinių sietų adsorbcija yra fizinė adsorbcija, o kai adsorbcija yra prisotinta, reikia šiek tiek laiko įkaisti ir atsinaujinti, kol vėl galima adsorbuoti. Todėl į valymo įrenginį yra įtrauktos mažiausiai dvi džiovyklės, kurių viena veikia, o kita regeneruojasi, kad būtų užtikrinta nuolatinė rasos taškui stabilių vandenilio dujų gamyba.
Džiovintuvas turi vidinę ir išorinę cilindrų struktūrą, o adsorbentas yra pakrautas tarp išorinio ir vidinio cilindrų. Sprogimui atsparus elektrinis šildymo komponentas yra sumontuotas vidinio cilindro viduje, o molekulinio sieto pakuotės viršuje ir apačioje yra du temperatūros jutikliai, skirti aptikti ir valdyti reakcijos temperatūrą. Išorinis cilindras yra apvyniotas izoliaciniu sluoksniu, kad būtų išvengta šilumos nuostolių ir nenudegimų. Oro srautas adsorbcijos būsenoje (įskaitant pirminę ir antrinę darbinę būseną) ir regeneracijos būsenos yra priešingos. Adsorbcijos būsenoje viršutinis vamzdžio galas yra dujų išleidimo anga, o apatinis - dujų įleidimo anga. Regeneravimo būsenoje viršutinis vamzdžio galas yra dujų įleidimo anga, o apatinis - dujų išleidimo anga. Džiovinimo sistemą pagal džiovyklų skaičių galima suskirstyti į dvi bokštines ir tris bokštines džiovyklas.
4.Dviejų bokštų procesas
Įrenginyje sumontuotos dvi džiovyklos, kurios kinta ir atsinaujina per vieną ciklą (48 val.), kad būtų užtikrintas nepertraukiamas viso įrenginio veikimas. Po džiovinimo vandenilio rasos taškas gali siekti žemiau -60 ℃. Darbo ciklo metu (48 valandos) džiovyklos A ir B atitinkamai veikia darbinę ir regeneruojančią būseną.
Vieno perjungimo ciklo metu džiovintuvas patiria dvi būsenas: darbinę būseną ir regeneracijos būseną.
·Regeneravimo būsena: Apdorojimo dujų tūris yra visas dujų tūris. Regeneravimo būsena apima šildymo etapą ir aušinimo pūtimo stadiją;
1) Šildymo pakopa – veikia džiovyklos viduje esantis šildytuvas, kuris automatiškai sustabdo šildymą, kai viršutinė temperatūra pasiekia nustatytą vertę arba šildymo laikas pasiekia nustatytą vertę;
2) Aušinimo etapas – džiovyklei nustojus šildyti, oro srautas toliau teka per džiovyklę pradiniu keliu, kad atvėstų, kol džiovykla persijungs į darbo režimą.
·Darbo būsena: apdorojamo oro kiekis yra visu pajėgumu, o džiovintuvo viduje esantis šildytuvas neveikia.
5. Trijų bokštų darbo eiga
Šiuo metu plačiai naudojamas trijų bokštų procesas. Įrenginyje sumontuotos trys džiovyklos, kuriose yra didelės adsorbcijos talpos ir geros temperatūros atsparumo sausikliai (molekuliniai sietai). Trys džiovintuvai pakaitomis veikia, regeneruoja ir adsorbuoja, kad būtų užtikrintas nuolatinis viso įrenginio veikimas. Po džiovinimo vandenilio dujų rasos taškas gali siekti žemiau -70 ℃.
Perjungimo ciklo metu džiovintuvas pereina tris būsenas: darbo, adsorbcijos ir regeneracijos. Kiekvienoje būsenoje yra pirmoji džiovykla, į kurią po deguonies pašalinimo, aušinimo ir vandens filtravimo patenka žaliavinės vandenilio dujos:
1) Darbo būsena: perdirbimo dujų tūris yra visu pajėgumu, džiovyklos viduje esantis šildytuvas neveikia, o terpė yra neapdorotos vandenilio dujos, kurios nebuvo dehidratuotos;
Antroji įėjimo džiovykla yra adresu:
2) Regeneravimo būsena: 20% dujų tūrio: regeneravimo būsena apima šildymo etapą ir pūtimo aušinimo stadiją;
Šildymo pakopa – veikia džiovyklos viduje esantis šildytuvas, kuris automatiškai sustabdo šildymą, kai viršutinė temperatūra pasiekia nustatytą vertę arba šildymo laikas pasiekia nustatytą vertę;
Aušinimo etapas – džiovyklei nustojus šildyti, oro srautas toliau teka per džiovyklę pradiniu keliu, kad ji atvėstų, kol džiovykla persijungs į darbo režimą; Kai džiovintuvas yra regeneravimo stadijoje, terpė yra dehidratuotos sausos vandenilio dujos;
Trečioji įeinanti džiovykla yra adresu:
3) Adsorbcijos būsena: Apdorojimo dujų tūris yra 20%, džiovintuvo šildytuvas neveikia, o terpė yra vandenilio dujos regeneracijai.
Paskelbimo laikas: 2024-12-19
