З ростам глабальнага імкнення да чыстай энергіі і ўстойлівага развіцця, вадародная энергія як эфектыўны і чысты энерганосьбіт паступова ўваходзіць у поле зроку людзей. Як ключавое звяно ў ланцужку вадароднай энергетычнай прамысловасці, тэхналогія ачысткі вадароду не толькі тычыцца бяспекі і надзейнасці вадароднай энергіі, але і непасрэдна ўплывае на сферу прымянення і эканамічныя выгады вадароднай энергіі.
1. Патрабаванні да прадукту вадарод
Вадарод, як хімічная сыравіна і энерганосьбіт, мае розныя патрабаванні да чысціні і ўтрымання прымешак у розных сцэнарыях прымянення. Пры вытворчасці сінтэтычнага аміяку, метанолу і іншых хімічных прадуктаў, каб прадухіліць атручванне каталізатара і забяспечыць якасць прадукцыі, сульфіды і іншыя таксічныя рэчывы ў падаючым газе павінны быць загадзя выдалены, каб знізіць утрыманне прымешак і адпавядаць патрабаванням. У такіх галінах прамысловасці, як металургія, кераміка, шкло і паўправаднікі, вадародны газ непасрэдна кантактуе з прадуктамі, і патрабаванні да чысціні і ўтрымання прымешак больш жорсткія. Напрыклад, у паўправадніковай прамысловасці вадарод выкарыстоўваецца для такіх працэсаў, як падрыхтоўка крышталяў і падкладак, акісленне, адпал і г.д., якія маюць надзвычай высокія абмежаванні на ўтрыманне прымешак, такіх як кісларод, вада, цяжкія вуглевадароды, серавадарод і г.д. у вадародзе.
2. Прынцып працы дэаксігенацыі
Пад уздзеяннем каталізатара невялікая колькасць кіслароду ў вадародзе можа рэагаваць з вадародам, утвараючы ваду, што прыводзіць да дэаксігенацыі. Рэакцыя з'яўляецца экзатэрмічнай, і ўраўненне рэакцыі мае наступны выгляд:
2H ₂+O ₂ (каталізатар) -2H ₂ O+Q
Паколькі склад, хімічныя ўласцівасці і якасць самога каталізатара не змяняюцца да і пасля рэакцыі, каталізатар можна выкарыстоўваць бесперапынна без рэгенерацыі.
Раскісляльнік мае ўнутраную і знешнюю цыліндрычную канструкцыю, прычым каталізатар размешчаны паміж знешнім і ўнутраным цыліндрамі. Унутры ўнутранага цыліндру ўсталяваны выбухаабаронены электрычны награвальны кампанент, а два датчыкі тэмпературы размешчаны ўверсе і ўнізе ўпакоўкі каталізатара для выяўлення і кантролю тэмпературы рэакцыі. Знешні цыліндр абгорнуты ізаляцыйным пластом для прадухілення страты цяпла і апёкаў. Неачышчаны вадарод паступае ва ўнутраны цыліндр праз верхні ўваход раскісляльніка, награваецца электрычным награвальным элементам і працякае праз каталізатарны пласт знізу ўверх. Кісларод у неачышчаным вадародзе рэагуе з вадародам пад дзеяннем каталізатара, утвараючы ваду. Змест кіслароду ў вадародзе, які выходзіць з ніжняга выхаду, можа быць зніжаны да ўзроўню ніжэй за 1 праміле. Вада, якая ўтвараецца ў выніку змешвання, выходзіць з раскісляльніка ў газападобным выглядзе з вадародам, кандэнсуецца ў наступным ахаладжальніку вадароду, фільтруецца ў паветрана-вадзяным сепаратары і выводзіцца з сістэмы.
3. Прынцып працы сухасці
Сушка газападобнага вадароду ажыццяўляецца метадам адсорбцыі з выкарыстаннем малекулярных сіт у якасці адсарбентаў. Пасля сушкі тэмпература расы вадароду можа апускацца ніжэй за -70 ℃. Малекулярнае сіта — гэта тып алюмасілікатнага злучэння з кубічнай рашоткай, якое пасля дэгідратацыі ўтварае ўнутры мноства паражнін аднолькавага памеру і мае вельмі вялікую плошчу паверхні. Малекулярныя сіты называюцца малекулярнымі сітамі, таму што яны могуць падзяляць малекулы рознай формы, дыяметра, палярнасці, тэмпературы кіпення і ўзроўню насычэння.
Вада — гэта вельмі палярная малекула, і малекулярныя сіты маюць моцнае сродства да вады. Адсорбцыя малекулярных сіт з'яўляецца фізічнай адсорбцыяй, і калі адсорбцыя насычаецца, патрабуецца пэўны час для нагрэву і рэгенерацыі, перш чым вада зноў можа адсарбавацца. Таму ў ачышчальную прыладу ўключаны як мінімум два асушальнікі, прычым адзін працуе, пакуль другі рэгенеруе, каб забяспечыць бесперапынную вытворчасць газападобнага вадароду, стабільнага да кропкі расы.
Сушылка мае ўнутраную і знешнюю цыліндрычную канструкцыю, прычым адсарбент загружаны паміж знешнім і ўнутраным цыліндрамі. Выбухаабаронены электрычны награвальны кампанент усталяваны ўнутры ўнутранага цыліндру, а два датчыкі тэмпературы размешчаны ўверсе і ўнізе малекулярнай сітавай упакоўкі для выяўлення і кантролю тэмпературы рэакцыі. Знешні цыліндр абгорнуты ізаляцыйным пластом для прадухілення страты цяпла і прадухілення апёкаў. Патокі паветра ў стане адсорбцыі (у тым ліку ў першасным і другасным працоўных станах) і стане рэгенерацыі з'яўляюцца адваротнымі. У стане адсорбцыі верхняя труба з'яўляецца выхадам газу, а ніжняя - уваходам газу. У стане рэгенерацыі верхняя труба з'яўляецца ўваходам газу, а ніжняя - выхадам газу. Сістэму сушкі можна падзяліць на дзве вежавыя сушылкі і тры вежавыя сушылкі ў залежнасці ад колькасці сушылак.
4. Працэс з двума вежамі
У прыладзе ўсталяваныя дзве сушылкі, якія чаргуюцца і рэгенеруюцца на працягу аднаго цыклу (48 гадзін), каб забяспечыць бесперапынную працу ўсёй прылады. Пасля сушкі кропка расы вадароду можа апускацца ніжэй за -60 ℃. На працягу працоўнага цыклу (48 гадзін) сушылкі A і B знаходзяцца ў працоўным і рэгенерацыйным станах адпаведна.
За адзін цыкл пераключэння сушылка знаходзіцца ў двух станах: працоўным стане і стане рэгенерацыі.
·Стан рэгенерацыі: аб'ём працоўнага газу роўны поўнаму аб'ёму газу. Стан рэгенерацыі ўключае ў сябе стадыю нагрэву і стадыю астуджэння дыханнем;
1) Этап нагрэву – награвальнік унутры сушылкі працуе і аўтаматычна спыняе нагрэў, калі верхняя тэмпература дасягае зададзенага значэння або час нагрэву дасягае зададзенага значэння;
2) Этап астуджэння – пасля таго, як сушылка спыніць нагрэў, паветраны паток працягвае праходзіць праз сушылку па зыходным шляху, астуджаючы яе, пакуль сушылка не пераключыцца ў рэжым працы.
·Працоўны стан: аб'ём паветра для апрацоўкі працуе на поўнай магутнасці, а награвальнік унутры сушылкі не працуе.
5. Працоўны працэс з трыма вежамі
У цяперашні час шырока выкарыстоўваецца трохвежавы працэс. У прыладзе ўстаноўлены тры сушылкі, якія ўтрымліваюць асушальнікі (малекулярныя сіты) з вялікай адсарбцыйнай здольнасцю і добрай тэмпературнай устойлівасцю. Тры сушылкі чаргуюць працу, рэгенерацыю і адсарбцыю, каб забяспечыць бесперапынную працу ўсёй прылады. Пасля сушкі кропка расы вадароду можа апускацца ніжэй за -70 ℃.
Падчас цыклу пераключэння сушылка праходзіць тры станы: працоўны, адсорбцыйны і рэгенерацыйны. Для кожнага стану першая сушылка, у якую пасля дэаксігенацыі, астуджэння і фільтрацыі вады паступае неачышчаны вадарод, знаходзіцца:
1) Працоўны стан: аб'ём працоўнага газу працуе на поўную магутнасць, награвальнік унутры сушылкі не працуе, а асяроддзем з'яўляецца неачышчаны вадародны газ, які не быў абязводжаны;
Другі ўваход у сушылку знаходзіцца па адрасе:
2) Стан рэгенерацыі: 20% аб'ёму газу: стан рэгенерацыі ўключае стадыю нагрэву і стадыю астуджэння абдзіманнем;
Этап нагрэву – награвальнік унутры сушылкі працуе і аўтаматычна спыняе нагрэў, калі верхняя тэмпература дасягае зададзенага значэння або час нагрэву дасягае зададзенага значэння;
Этап астуджэння — пасля таго, як сушылка спыніць нагрэў, паветраны паток працягвае праходзіць праз сушылку па зыходным шляху, астуджаючы яе, пакуль сушылка не пераключыцца ў працоўны рэжым; калі сушылка знаходзіцца ў стадыі рэгенерацыі, асяроддзем з'яўляецца абязводжаны сухі вадародны газ;
Трэці ўваход у сушылку знаходзіцца па адрасе:
3) Стан адсорбцыі: аб'ём тэхналагічнага газу складае 20%, награвальнік у сушылцы не працуе, а асяроддзем для рэгенерацыі з'яўляецца вадарод.
Час публікацыі: 19 снежня 2024 г.
