Dengan usaha global yang semakin meningkat untuk tenaga bersih dan pembangunan mampan, tenaga hidrogen, sebagai pembawa tenaga yang cekap dan bersih, secara beransur-ansur memasuki wawasan orang ramai. Sebagai pautan utama dalam rantaian industri tenaga hidrogen, teknologi penulenan hidrogen bukan sahaja mementingkan keselamatan dan kebolehpercayaan tenaga hidrogen, tetapi juga secara langsung mempengaruhi skop aplikasi dan faedah ekonomi tenaga hidrogen.
1. Keperluan untuk produk hidrogen
Hidrogen, sebagai bahan mentah kimia dan pembawa tenaga, mempunyai keperluan yang berbeza untuk kandungan ketulenan dan kekotoran dalam senario aplikasi yang berbeza. Dalam pengeluaran ammonia sintetik, metanol dan produk kimia lain, untuk mengelakkan keracunan pemangkin dan memastikan kualiti produk, sulfida dan bahan toksik lain dalam gas suapan mesti dikeluarkan terlebih dahulu untuk mengurangkan kandungan kekotoran untuk memenuhi keperluan. Dalam bidang perindustrian seperti metalurgi, seramik, kaca dan semikonduktor, gas hidrogen bersentuhan langsung dengan produk, dan keperluan untuk kandungan ketulenan dan kekotoran adalah lebih ketat. Sebagai contoh, dalam industri semikonduktor, hidrogen digunakan untuk proses seperti penyediaan kristal dan substrat, pengoksidaan, penyepuhlindapan, dsb., yang mempunyai had yang sangat tinggi pada kekotoran seperti oksigen, air, hidrokarbon berat, hidrogen sulfida, dsb. dalam hidrogen
2. Prinsip kerja penyahoksigenan
Di bawah tindakan pemangkin, sejumlah kecil oksigen dalam hidrogen boleh bertindak balas dengan hidrogen untuk menghasilkan air, mencapai tujuan penyahoksigenan. Tindak balas ialah tindak balas eksotermik, dan persamaan tindak balas adalah seperti berikut:
2H ₂+O ₂ (mangkin) -2H ₂ O+Q
Kerana komposisi, sifat kimia, dan kualiti mangkin itu sendiri tidak berubah sebelum dan selepas tindak balas, mangkin boleh digunakan secara berterusan tanpa penjanaan semula.
Deoxidizer 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 penderia suhu terletak di bahagian atas dan bawah pembungkusan pemangkin untuk mengesan dan mengawal suhu tindak balas. Silinder luar dibalut dengan lapisan penebat untuk mengelakkan kehilangan haba dan mengelakkan terbakar. Hidrogen mentah memasuki silinder dalam dari salur masuk atas penyahoksida, dipanaskan oleh elemen pemanas elektrik, dan mengalir melalui dasar 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 saluran keluar bawah boleh dikurangkan kepada di bawah 1ppm. Air yang dihasilkan oleh gabungan itu mengalir keluar daripada penyahoksida dalam bentuk gas dengan gas hidrogen, terpeluwap dalam penyejuk hidrogen berikutnya, penapis dalam pemisah air-udara, dan dilepaskan daripada sistem.
3. Prinsip kerja kekeringan
Pengeringan gas hidrogen menggunakan kaedah penjerapan, menggunakan ayak molekul sebagai penjerap. Selepas pengeringan, takat embun gas hidrogen boleh mencapai di bawah -70 ℃. Ayak molekul ialah sejenis sebatian aluminosilikat dengan kekisi padu, yang membentuk banyak rongga dengan saiz yang sama di dalam selepas dehidrasi dan mempunyai luas permukaan yang sangat besar. Ayak molekul dipanggil ayak molekul kerana ia boleh memisahkan molekul dengan bentuk, diameter, kekutuban, takat didih dan tahap tepu yang berbeza.
Air adalah molekul yang sangat kutub, dan penapis molekul mempunyai pertalian yang kuat untuk air. Penjerapan ayak molekul adalah penjerapan fizikal, dan apabila penjerapan tepu, ia mengambil satu 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 satu lagi menjana semula, untuk memastikan pengeluaran berterusan gas hidrogen yang stabil takat embun.
Pengering 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 penderia suhu terletak di bahagian atas dan bawah pembungkusan ayak molekul untuk mengesan dan mengawal suhu tindak balas. Silinder luar dibalut dengan lapisan penebat untuk mengelakkan kehilangan haba dan mengelakkan terbakar. Aliran udara dalam keadaan penjerapan (termasuk keadaan kerja primer dan sekunder) dan keadaan penjanaan semula diterbalikkan. Dalam keadaan penjerapan, paip hujung atas adalah saluran keluar gas dan paip hujung bawah adalah saluran masuk gas. Dalam keadaan penjanaan semula, paip hujung atas adalah saluran masuk gas dan paip hujung bawah adalah 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 dalam peranti, yang silih berganti 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 mengalami keadaan bekerja dan penjanaan semula, masing-masing.
Dalam satu kitaran pensuisan, pengering mengalami dua keadaan: keadaan bekerja dan keadaan penjanaan semula.
·Keadaan penjanaan semula: Isipadu gas pemprosesan ialah isipadu gas penuh. Keadaan penjanaan semula termasuk peringkat pemanasan dan peringkat penyejukan tiupan;
1) Peringkat pemanasan – pemanas di dalam pengering berfungsi, dan secara automatik menghentikan pemanasan apabila suhu atas mencapai nilai yang ditetapkan atau masa pemanasan mencapai nilai yang ditetapkan;
2) Peringkat penyejukan – Selepas pengering berhenti memanaskan, aliran udara terus mengalir melalui pengering dalam laluan asal untuk menyejukkannya sehingga pengering bertukar kepada mod kerja.
·Status kerja: Isipadu udara pemprosesan adalah 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, yang mengandungi bahan pengering (ayak 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: bekerja, penjerapan dan penjanaan semula. Untuk setiap keadaan, pengering pertama di mana 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 dehidrasi;
Pengering kedua masuk terletak di:
2) Keadaan penjanaan semula: 20% isipadu gas: Keadaan penjanaan semula termasuk peringkat pemanasan dan peringkat penyejukan tiupan;
Peringkat pemanasan – pemanas di dalam pengering berfungsi, dan secara automatik menghentikan pemanasan apabila suhu atas mencapai nilai yang ditetapkan atau masa pemanasan mencapai nilai yang ditetapkan;
Peringkat penyejukan – Selepas pengering berhenti pemanasan, aliran udara terus mengalir melalui pengering dalam laluan asal untuk menyejukkannya sehingga pengering bertukar kepada mod kerja; Apabila pengering berada dalam peringkat penjanaan semula, medium adalah gas hidrogen kering kering;
Pengering ketiga 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: Dis-19-2024
