A unidade de produción de hidróxeno por electrólise inclúe un conxunto completo de equipos de produción de hidróxeno por electrólise de auga. O equipo principal é:
1. Electrolizador
2. Dispositivo de separación de gas e líquido
3. Sistema de secado e purificación
4. A parte eléctrica inclúe: transformador, armario rectificador, armario de control de programas PLC, armario de instrumentos, armario de distribución de enerxía, ordenador central, etc.
5. O sistema auxiliar inclúe principalmente: tanque de álcalis, tanque de auga de materia prima, bomba de subministración de auga, botella de nitróxeno/barra colectora, etc.
6. O sistema auxiliar xeral do equipo inclúe: máquina de auga pura, torre de auga de refrixeración, refrixerador, compresor de aire, etc.
Na unidade de produción de hidróxeno electrolítico, a auga descomponse nunha parte de hidróxeno e 1/2 parte de osíxeno no electrolizador baixo a acción da corrente continua. O hidróxeno e o osíxeno xerados envíanse ao separador de gas-líquido xunto co electrolito para a súa separación. O hidróxeno e o osíxeno arrefríanse mediante os arrefriadores de hidróxeno e osíxeno, e o captador de gotas recolle e elimina a auga, e logo envíase baixo o control do sistema de control; o electrolito pasa a través do arrefriador de hidróxeno, filtro alcalino de osíxeno, hidróxeno, filtro alcalino de osíxeno, etc. baixo a acción da bomba de circulación. e logo regresa ao electrolizador para continuar a electrólise.
A presión do sistema axústase mediante o sistema de control de presión e o sistema de control de presión diferencial para cumprir cos requisitos dos procesos e almacenamento posteriores.
O hidróxeno producido pola electrólise da auga ten as vantaxes dunha alta pureza e poucas impurezas. Normalmente, as impurezas do hidróxeno producido pola electrólise da auga son só osíxeno e auga, e ningún outro compoñente (o que pode evitar o envelenamento dalgúns catalizadores), o que proporciona comodidade para producir hidróxeno de alta pureza. Despois da purificación, o gas producido pode alcanzar os indicadores de gas industrial de grao electrónico.
O hidróxeno producido polo dispositivo de produción de hidróxeno pasa a través dun tanque tampón para estabilizar a presión de traballo do sistema e eliminar aínda máis a auga libre no hidróxeno.
Despois de que o hidróxeno entre no dispositivo de purificación de hidróxeno, o hidróxeno producido pola electrólise da auga purifícase aínda máis e o osíxeno, a auga e outras impurezas do hidróxeno elimínanse utilizando os principios da reacción catalítica e a adsorción por peneira molecular.
O equipo pode configurar un sistema de axuste automático para a produción de hidróxeno segundo a situación real. Os cambios na carga de gas provocarán flutuacións na presión do tanque de almacenamento de hidróxeno. O transmisor de presión instalado no tanque de almacenamento emitirá un sinal de 4-20 mA e enviarao ao PLC e, despois de comparar o valor orixinal configurado e realizar a transformación inversa e o cálculo PID, emítese un sinal de 20~4 mA e envíase ao armario rectificador para axustar o tamaño da corrente de electrólise, conseguindo así o propósito de axustar automaticamente a produción de hidróxeno segundo os cambios na carga de hidróxeno.
Os equipos de produción de hidróxeno por electrólise alcalina de auga inclúen principalmente os seguintes sistemas:
(1) Sistema de auga de materia prima
O único que reacciona no proceso de produción de hidróxeno por electrólise da auga é a auga (H2O), que necesita ser reabastecida continuamente con auga bruta a través dunha bomba de reabastecemento de auga. A posición de reabastecemento de auga está no separador de hidróxeno ou osíxeno. Ademais, débese retirar unha pequena cantidade de hidróxeno e osíxeno ao saír do sistema. de humidade. O consumo de auga dos equipos pequenos é de 1 L/Nm³H2, e o dos equipos grandes pódese reducir a 0,9 L/Nm³H2. O sistema reabastece continuamente auga bruta. Mediante a reabastecemento de auga, pódese manter a estabilidade do nivel de líquido alcalino e a concentración de álcali, e a solución de reacción pódese reabastecer a tempo. de auga para manter a concentración da lixivia.
2) Sistema rectificador de transformador
Este sistema consta principalmente de dous dispositivos: un transformador e un armario rectificador. A súa función principal é converter a enerxía CA de 10/35 KV subministrada polo propietario da parte frontal na enerxía CC requirida polo electrolizador e subministrar enerxía CC ao electrolizador. Parte da enerxía subministrada úsase para descompoñer directamente a auga. As moléculas son hidróxeno e osíxeno, e a outra parte xera calor, que é absorbida polo arrefriador de lixivia a través da auga de refrixeración.
A maioría dos transformadores son de tipo aceite. Se se colocan no interior ou dentro dun recipiente, pódense usar transformadores de tipo seco. Os transformadores empregados nos equipos de produción de hidróxeno de auga electrolítica son transformadores especiais e deben adaptarse aos datos de cada electrolizador, polo que son equipos personalizados.
(3) sistema de armario de distribución de enerxía
O armario de distribución de enerxía úsase principalmente para subministrar equipos de 400 V ou, comunmente, de 380 V a varios compoñentes con motores nos sistemas de separación e purificación de hidróxeno e osíxeno que se atopan detrás do equipo de produción de hidróxeno por auga electrolítica. O equipo inclúe a circulación de álcalis na estrutura de separación de hidróxeno e osíxeno. Bombas, bombas de reposición de auga en sistemas auxiliares; fíos de calefacción en sistemas de secado e purificación e sistemas auxiliares necesarios para todo o sistema, como máquinas de auga pura, refrixeradores, compresores de aire, torres de refrixeración e compresores de hidróxeno de back-end, máquinas de hidroxenación e outros equipos. A subministración de enerxía tamén inclúe a subministración de enerxía para a iluminación, a monitorización e outros sistemas de toda a estación.
(4) sistema de control
O sistema de control implementa un control automático PLC. O PLC xeralmente usa Siemens 1200 ou 1500. Está equipado cunha pantalla táctil de interface de interacción home-computadora, e a visualización do funcionamento e os parámetros de cada sistema do equipo e a visualización da lóxica de control realízanse na pantalla táctil.
5) Sistema de circulación alcalina
Este sistema inclúe principalmente os seguintes equipos principais:
Separador de hidróxeno e osíxeno - bomba de circulación alcalina - válvula - filtro alcalino - electrolizador
O proceso principal é: o líquido alcalino mesturado con hidróxeno e osíxeno no separador de hidróxeno e osíxeno é separado polo separador de gas-líquido e logo flúe de volta á bomba de circulación de líquido alcalino. Aquí o separador de hidróxeno e o separador de osíxeno están conectados e a bomba de circulación de líquido alcalino refluirá. O líquido alcalino circula ata a válvula e o filtro de líquido alcalino na parte traseira. Despois de que o filtro filtre as impurezas grandes, o líquido alcalino circula cara ao interior do electrolizador.
(6) Sistema de hidróxeno
O hidróxeno xérase desde o lado do eléctrodo do cátodo e chega ao separador xunto co sistema de circulación de líquido alcalino. No separador, debido a que o propio hidróxeno é relativamente lixeiro, separarase naturalmente do líquido alcalino e chegará á parte superior do separador, e logo pasará a través da tubaxe para unha maior separación e arrefriamento. Despois do arrefriamento con auga, o receptor de pingas recolle as pingas e alcanza unha pureza de aproximadamente o 99 %, que chega ao sistema de secado e purificación posterior.
Evacuación: A evacuación de hidróxeno úsase principalmente para a evacuación durante o arranque e o apagado, o funcionamento anormal ou a falla de pureza e a evacuación de fallos.
(7) Sistema de osíxeno
O camiño para o osíxeno é semellante ao do hidróxeno, pero nun separador diferente.
Evacuación: Na actualidade, a maioría dos proxectos de osíxeno trátanse mediante evacuación.
Utilización: O valor de utilización do osíxeno só ten sentido en proxectos especiais, como algúns escenarios de aplicación que poden usar tanto hidróxeno como osíxeno de alta pureza, como os fabricantes de fibra óptica. Tamén hai algúns proxectos grandes que reservaron espazo para a utilización do osíxeno. Os escenarios de aplicación secundarios son a produción de osíxeno líquido despois do secado e a purificación, ou o uso de osíxeno medicinal a través dun sistema de dispersión. Non obstante, o refinamento destes escenarios de utilización aínda non se determinou. Confirmación adicional.
(8) sistema de auga de refrixeración
O proceso de electrólise da auga é unha reacción endotérmica. O proceso de produción de hidróxeno debe ser subministrado con enerxía eléctrica. Non obstante, a enerxía eléctrica consumida polo proceso de electrólise da auga supera a absorción teórica de calor da reacción de electrólise da auga. É dicir, parte da electricidade utilizada polo electrolizador convértese en calor. Esta parte da calor úsase principalmente para quentar o sistema de circulación de álcalis ao principio, de xeito que a temperatura da solución alcalina aumente ata o rango de temperatura de 90 ± 5 °C requirido polo equipo. Se o electrolizador continúa funcionando despois de alcanzar a temperatura nominal, é necesario usar a calor xerada. Sácase auga de refrixeración para manter a temperatura normal da zona de reacción de electrólise. A alta temperatura na zona de reacción de electrólise pode reducir o consumo de enerxía, pero se a temperatura é demasiado alta, a membrana da cámara de electrólise destruirase, o que tamén prexudicará o funcionamento a longo prazo do equipo.
Este dispositivo require que a temperatura de funcionamento se manteña a un máximo de 95 °C. Ademais, o hidróxeno e o osíxeno xerados tamén deben arrefriarse e deshumidificarse, e o dispositivo rectificador controlado por silicio arrefriado por auga tamén está equipado coas tubaxes de arrefriamento necesarias.
O corpo da bomba de equipos grandes tamén require a participación de auga de refrixeración.
(9) Sistema de recheo e purga de nitróxeno
Antes de depurar e operar o dispositivo, o sistema debe encherse con nitróxeno para realizar probas de estanquidade. Antes do arranque normal, tamén é necesario purgar a fase gasosa do sistema con nitróxeno para garantir que o gas no espazo da fase gasosa a ambos os dous lados do hidróxeno e o osíxeno estea lonxe do rango inflamable e explosivo.
Despois de apagar o equipo, o sistema de control manterá automaticamente a presión e reterá unha certa cantidade de hidróxeno e osíxeno dentro do sistema. Se a presión aínda se detecta cando se acende o equipo, non é necesario realizar unha purga. Non obstante, se se elimina toda a presión, será necesario purgalo de novo. Acción de purga de nitróxeno.
(10) Sistema de secado (purificación) de hidróxeno (opcional)
O hidróxeno producido a partir da electrólise da auga deshumidificase mediante un secador en paralelo e, finalmente, é espolvoreado mediante un filtro de tubo de níquel sinterizado para obter hidróxeno seco. (Segundo os requisitos do usuario para o hidróxeno do produto, o sistema pode engadir un dispositivo de purificación e a purificación emprega desoxidación catalítica bimetálica de paladio-platino).
O hidróxeno producido polo dispositivo de produción de hidróxeno por electrólise da auga envíase ao dispositivo de purificación de hidróxeno a través do tanque intermedio.
O hidróxeno pasa primeiro pola torre de desoxixenación. Baixo a acción do catalizador, o osíxeno do hidróxeno reacciona co hidróxeno para xerar auga.
Fórmula da reacción: 2H2+O2 = 2H2O.
Despois, o hidróxeno pasa a través do condensador de hidróxeno (que arrefría o gas para condensar o vapor de auga no gas para xerar auga, e a auga condensada descárgase automaticamente do sistema a través do colector de líquido) e entra na torre de adsorción.
Data de publicación: 14 de maio de 2024
