Dengan peningkatan usaha global untuk mendapatkan tenaga bersih dan pembangunan lestari, tenaga hidrogen, sebagai pembawa tenaga yang cekap dan bersih, secara beransur-ansur memasuki visi orang ramai. Sebagai penghubung utama dalam rantaian industri tenaga hidrogen, teknologi penulenan hidrogen bukan sahaja berkaitan dengan keselamatan dan kebolehpercayaan tenaga hidrogen, tetapi juga secara langsung mempengaruhi skop aplikasi dan faedah ekonomi tenaga hidrogen.
1. Keperluan untuk hidrogen produk
Hidrogen, sebagai bahan mentah kimia dan pembawa tenaga, mempunyai keperluan yang berbeza untuk ketulenan dan kandungan bendasing dalam senario aplikasi yang berbeza. Dalam pengeluaran ammonia sintetik, metanol dan produk kimia lain, untuk mencegah keracunan pemangkin dan memastikan kualiti produk, sulfida dan bahan toksik lain dalam gas suapan mesti disingkirkan terlebih dahulu untuk mengurangkan kandungan bendasing bagi memenuhi keperluan. Dalam bidang perindustrian seperti metalurgi, seramik, kaca dan semikonduktor, gas hidrogen bersentuhan langsung dengan produk, dan keperluan untuk ketulenan dan kandungan bendasing adalah lebih ketat. Contohnya, dalam industri semikonduktor, hidrogen digunakan untuk proses seperti penyediaan kristal dan substrat, pengoksidaan, penyepuhlindapan, dsb., yang mempunyai batasan yang sangat tinggi terhadap bendasing seperti oksigen, air, hidrokarbon berat, hidrogen sulfida, dsb. dalam hidrogen.
2. Prinsip kerja deoksigenasi
Di bawah tindakan mangkin, sejumlah kecil oksigen dalam hidrogen boleh bertindak balas dengan hidrogen untuk menghasilkan air, mencapai tujuan penyahoksigenan. Tindak balas tersebut merupakan tindak balas eksotermik, dan persamaan tindak balas adalah seperti berikut:
2H₂+O₂ (pemangkin) -2H₂O+Q
Oleh kerana komposisi, sifat kimia dan kualiti mangkin itu sendiri tidak berubah sebelum dan selepas tindak balas, mangkin boleh digunakan secara berterusan tanpa penjanaan semula.
Penyahoksida mempunyai struktur silinder dalam dan luar, dengan mangkin dimuatkan di antara silinder luar dan dalam. Komponen pemanasan elektrik kalis letupan dipasang di dalam silinder dalam, dan dua sensor suhu terletak di bahagian atas dan bawah pembungkusan mangkin untuk mengesan dan mengawal suhu tindak balas. Silinder luar dibalut dengan lapisan penebat untuk mengelakkan kehilangan haba dan mengelakkan luka terbakar. Hidrogen mentah memasuki silinder dalam dari salur masuk atas penyahoksida, dipanaskan oleh elemen pemanasan elektrik, dan mengalir melalui katil mangkin dari bawah ke atas. Oksigen dalam hidrogen mentah bertindak balas dengan hidrogen di bawah tindakan mangkin untuk menghasilkan air. Kandungan oksigen dalam hidrogen yang mengalir keluar dari salur keluar bawah boleh dikurangkan kepada di bawah 1ppm. Air yang dihasilkan oleh gabungan mengalir keluar dari penyahoksida dalam bentuk gas bersama gas hidrogen, memeluwap dalam penyejuk hidrogen seterusnya, menapis dalam pemisah udara-air, dan dinyahcas dari sistem.
3. Prinsip kerja kekeringan
Pengeringan gas hidrogen menggunakan kaedah penjerapan, menggunakan penapis molekul sebagai penjerap. Selepas pengeringan, takat embun gas hidrogen boleh mencapai di bawah -70 ℃. Penapis molekul ialah sejenis sebatian aluminosilikat dengan kekisi kubik, yang membentuk banyak rongga dengan saiz yang sama di dalamnya selepas dehidrasi dan mempunyai luas permukaan yang sangat besar. Penapis molekul dipanggil penapis molekul kerana ia boleh memisahkan molekul dengan bentuk, diameter, kekutuban, takat didih dan tahap tepu yang berbeza.
Air ialah molekul yang sangat polar, dan penapis molekul mempunyai afiniti yang kuat terhadap air. Penjerapan penapis molekul adalah penjerapan fizikal, dan apabila penjerapan tepu, ia mengambil tempoh masa untuk memanaskan dan menjana semula sebelum ia boleh diserap semula. Oleh itu, sekurang-kurangnya dua pengering disertakan dalam peranti penulenan, dengan satu berfungsi manakala yang satu lagi menjana semula, untuk memastikan penghasilan gas hidrogen stabil takat embun yang berterusan.
Pengering ini mempunyai struktur silinder dalam dan luar, dengan penjerap dimuatkan di antara silinder luar dan dalam. Komponen pemanasan elektrik kalis letupan dipasang di dalam silinder dalam, dan dua sensor suhu terletak di bahagian atas dan bawah pembungkusan penapis molekul untuk mengesan dan mengawal suhu tindak balas. Silinder luar dibalut dengan lapisan penebat untuk mengelakkan kehilangan haba dan mengelakkan luka terbakar. Aliran udara dalam keadaan penjerapan (termasuk keadaan kerja primer dan sekunder) dan keadaan penjanaan semula diterbalikkan. Dalam keadaan penjerapan, paip hujung atas ialah saluran keluar gas dan paip hujung bawah ialah saluran masuk gas. Dalam keadaan penjanaan semula, paip hujung atas ialah saluran masuk gas dan paip hujung bawah ialah saluran keluar gas. Sistem pengeringan boleh dibahagikan kepada dua pengering menara dan tiga pengering menara mengikut bilangan pengering.
4. Proses dua menara
Dua pengering dipasang di dalam peranti ini, yang berselang-seli dan menjana semula dalam satu kitaran (48 jam) untuk mencapai operasi berterusan keseluruhan peranti. Selepas pengeringan, takat embun hidrogen boleh mencapai di bawah -60 ℃. Semasa kitaran kerja (48 jam), pengering A dan B masing-masing menjalani keadaan kerja dan penjanaan semula.
Dalam satu kitaran pensuisan, pengering mengalami dua keadaan: keadaan kerja dan keadaan regenerasi.
·Keadaan regenerasi: Isipadu gas pemprosesan adalah isipadu gas penuh. Keadaan regenerasi merangkumi peringkat pemanasan dan peringkat penyejukan bertiup;
1) Peringkat pemanasan – pemanas di dalam pengering berfungsi, dan berhenti memanas secara automatik apabila suhu atas mencapai nilai yang ditetapkan atau masa pemanasan mencapai nilai yang ditetapkan;
2) Peringkat penyejukan – Selepas pengering berhenti memanas, aliran udara terus mengalir melalui pengering di laluan asal untuk menyejukkannya sehingga pengering bertukar kepada mod kerja.
·Status kerja: Isipadu udara pemprosesan berada pada kapasiti penuh, dan pemanas di dalam pengering tidak berfungsi.
5. Aliran kerja tiga menara
Pada masa ini, proses tiga menara digunakan secara meluas. Tiga pengering dipasang di dalam peranti ini, yang mengandungi bahan pengering (penapis molekul) dengan kapasiti penjerapan yang besar dan rintangan suhu yang baik. Tiga pengering berselang-seli antara operasi, penjanaan semula, dan penjerapan untuk mencapai operasi berterusan keseluruhan peranti. Selepas pengeringan, takat embun gas hidrogen boleh mencapai di bawah -70 ℃.
Semasa kitaran pensuisan, pengering melalui tiga keadaan: kerja, penjerapan dan penjanaan semula. Bagi setiap keadaan, pengering pertama tempat gas hidrogen mentah masuk selepas penyahoksigenan, penyejukan dan penapisan air terletak:
1) Status kerja: Isipadu gas pemprosesan berada pada kapasiti penuh, pemanas di dalam pengering tidak berfungsi, dan mediumnya ialah gas hidrogen mentah yang belum dinyahhidratkan;
Pengering kedua yang masuk terletak di:
2) Keadaan regenerasi: 20% isipadu gas: Keadaan regenerasi termasuk peringkat pemanasan dan peringkat penyejukan bertiup;
Peringkat pemanasan – pemanas di dalam pengering berfungsi dan berhenti memanas secara automatik apabila suhu atas mencapai nilai yang ditetapkan atau masa pemanasan mencapai nilai yang ditetapkan;
Peringkat penyejukan – Selepas pengering berhenti memanas, aliran udara terus mengalir melalui pengering di laluan asal untuk menyejukkannya sehingga pengering bertukar kepada mod kerja; Apabila pengering berada dalam peringkat regenerasi, medium tersebut adalah gas hidrogen kering yang dikeringkan;
Pengering ketiga yang masuk terletak di:
3) Keadaan penjerapan: Isipadu gas pemprosesan ialah 20%, pemanas dalam pengering tidak berfungsi, dan mediumnya ialah gas hidrogen untuk penjanaan semula.
Masa siaran: 19 Dis-2024
