Coa crecente procura global de enerxía limpa e desenvolvemento sostible, a enerxía do hidróxeno, como vector de enerxía eficiente e limpa, está a entrar gradualmente na visión da xente. Como elo clave na cadea da industria enerxética do hidróxeno, a tecnoloxía de purificación do hidróxeno non só se preocupa pola seguridade e a fiabilidade da enerxía do hidróxeno, senón que tamén afecta directamente ao ámbito de aplicación e aos beneficios económicos da enerxía do hidróxeno.
1. Requisitos para o hidróxeno do produto
O hidróxeno, como materia prima química e portador de enerxía, ten diferentes requisitos de pureza e contido de impurezas en diferentes escenarios de aplicación. Na produción de amoníaco sintético, metanol e outros produtos químicos, para evitar a intoxicación por catalizadores e garantir a calidade do produto, os sulfuros e outras substancias tóxicas no gas de alimentación deben eliminarse previamente para reducir o contido de impurezas e cumprir os requisitos. En campos industriais como a metalurxia, a cerámica, o vidro e os semicondutores, o gas hidróxeno entra en contacto directo cos produtos e os requisitos de pureza e contido de impurezas son máis estritos. Por exemplo, na industria dos semicondutores, o hidróxeno utilízase para procesos como a preparación de cristais e substratos, a oxidación, o recocido, etc., que teñen limitacións extremadamente altas sobre impurezas como osíxeno, auga, hidrocarburos pesados, sulfuro de hidróxeno, etc. no hidróxeno.
2. O principio de funcionamento da desoxixenación
Baixo a acción dun catalizador, unha pequena cantidade de osíxeno no hidróxeno pode reaccionar co hidróxeno para producir auga, conseguindo o propósito da desoxixenación. A reacción é unha reacción exotérmica e a ecuación da reacción é a seguinte:
2H₂+O₂ (catalizador) -2H₂O+Q
Dado que a composición, as propiedades químicas e a calidade do propio catalizador non cambian antes nin despois da reacción, este pódese usar continuamente sen rexeneración.
O desoxidante ten unha estrutura de cilindro interior e exterior, co catalizador cargado entre os cilindros exterior e interior. O compoñente de calefacción eléctrica a proba de explosións está instalado dentro do cilindro interior e dous sensores de temperatura están situados na parte superior e inferior do empaquetado do catalizador para detectar e controlar a temperatura de reacción. O cilindro exterior está envolto cunha capa de illamento para evitar a perda de calor e evitar queimaduras. O hidróxeno bruto entra no cilindro interior pola entrada superior do desoxidante, quéntase mediante un elemento de calefacción eléctrica e flúe a través do leito de catalizador de abaixo cara arriba. O osíxeno do hidróxeno bruto reacciona co hidróxeno baixo a acción do catalizador para producir auga. O contido de osíxeno no hidróxeno que sae pola saída inferior pódese reducir a menos de 1 ppm. A auga xerada pola combinación sae do desoxidante en forma gasosa co gas hidróxeno, condénsase no posterior arrefriador de hidróxeno, fíltrase no separador aire-auga e descárgase do sistema.
3. Principio de funcionamento da sequidade
O secado do gas hidróxeno emprega o método de adsorción, empregando peneiras moleculares como adsorbentes. Despois do secado, o punto de orballo do gas hidróxeno pode baixar dos -70 ℃. A peneira molecular é un tipo de composto de aluminosilicato cunha rede cúbica que, despois da deshidratación, forma moitas cavidades do mesmo tamaño no seu interior e ten unha superficie moi grande. As peneiras moleculares chámanse peneiras moleculares porque poden separar moléculas con diferentes formas, diámetros, polaridades, puntos de ebulición e niveis de saturación.
A auga é unha molécula moi polar e os peneiros moleculares teñen unha forte afinidade pola auga. A adsorción dos peneiros moleculares é unha adsorción física e, cando a adsorción está saturada, leva un tempo quentarse e rexenerarse antes de poder ser adsorbida de novo. Polo tanto, inclúense polo menos dous secadores nun dispositivo de purificación, un funcionando mentres o outro se rexenera, para garantir a produción continua de gas hidróxeno estable no punto de orballo.
O secador ten unha estrutura de cilindro interior e exterior, co adsorbente cargado entre os cilindros exterior e interior. O compoñente de calefacción eléctrica a proba de explosións está instalado dentro do cilindro interior e dous sensores de temperatura están situados na parte superior e inferior do empaquetado do peneiro molecular para detectar e controlar a temperatura de reacción. O cilindro exterior está envolto cunha capa de illamento para evitar a perda de calor e evitar queimaduras. O fluxo de aire no estado de adsorción (incluíndo os estados de traballo primario e secundario) e o estado de rexeneración invértense. No estado de adsorción, o tubo do extremo superior é a saída de gas e o tubo do extremo inferior é a entrada de gas. No estado de rexeneración, o tubo do extremo superior é a entrada de gas e o tubo do extremo inferior é a saída de gas. O sistema de secado pódese dividir en dous secadores de torre e tres secadores de torre segundo o número de secadores.
4. Proceso de dúas torres
O dispositivo ten instalados dous secadores que se alternan e rexeneran nun ciclo (48 horas) para lograr un funcionamento continuo de todo o dispositivo. Despois do secado, o punto de orballo do hidróxeno pode baixar dos -60 ℃. Durante un ciclo de traballo (48 horas), os secadores A e B pasan por estados de traballo e rexeneración, respectivamente.
Nun ciclo de conmutación, o secador experimenta dous estados: estado de traballo e estado de rexeneración.
·Estado de rexeneración: o volume de gas de procesamento é o volume de gas completo. O estado de rexeneración inclúe a fase de quecemento e a fase de arrefriamento por soprado;
1) Fase de quecemento: o quentador do interior da secadora funciona e detén a quecemento automaticamente cando a temperatura superior alcanza o valor configurado ou o tempo de quecemento alcanza o valor configurado;
2) Fase de arrefriamento: despois de que o secador deixe de quentar, o fluxo de aire continúa a fluír a través del pola traxectoria orixinal para arrefrialo ata que o secador cambie ao modo de funcionamento.
·Estado de funcionamento: O volume de aire de procesamento está á súa máxima capacidade e o quentador do interior da secadora non funciona.
5. Fluxo de traballo de tres torres
Actualmente, o proceso de tres torres é amplamente utilizado. O dispositivo ten instalados tres secadores, que conteñen desecantes (peneiras moleculares) con gran capacidade de adsorción e boa resistencia á temperatura. Tres secadores alternan entre o funcionamento, a rexeneración e a adsorción para lograr un funcionamento continuo de todo o dispositivo. Despois do secado, o punto de orballo do gas hidróxeno pode chegar a valores inferiores a -70 ℃.
Durante un ciclo de conmutación, o secador pasa por tres estados: traballo, adsorción e rexeneración. Para cada estado, atópase o primeiro secador no que entra o gas hidróxeno bruto despois da desoxixenación, o arrefriamento e a filtración da auga:
1) Estado de funcionamento: o volume de gas de procesamento está a plena capacidade, o quentador do interior do secador non funciona e o medio é gas hidróxeno bruto que non foi deshidratado;
A segunda secadora que entra está situada en:
2) Estado de rexeneración: 20 % do volume de gas: o estado de rexeneración inclúe a fase de quecemento e a fase de arrefriamento por soprado;
Fase de quecemento: o quentador do interior da secadora funciona e detén a quecemento automaticamente cando a temperatura superior alcanza o valor configurado ou o tempo de quecemento alcanza o valor configurado;
Fase de arrefriamento: despois de que o secador deixe de quentar, o fluxo de aire continúa a fluír a través del na traxectoria orixinal para arrefrialo ata que o secador cambie ao modo de funcionamento; cando o secador está na fase de rexeneración, o medio é gas hidróxeno seco deshidratado;
A terceira secadora que entra está situada en:
3) Estado de adsorción: o volume de gas de procesamento é do 20 %, o quentador do secador non funciona e o medio é gas hidróxeno para a rexeneración.
Data de publicación: 19 de decembro de 2024
