Med den ökande globala strävan efter ren energi och hållbar utveckling kommer väteenergi, som en effektiv och ren energibärare, gradvis in i människors vision. Som en nyckellänk i väteenergiindustrins kedja, berör vätereningstekniken inte bara säkerheten och tillförlitligheten av väteenergi, utan påverkar också direkt tillämpningsområdet och de ekonomiska fördelarna med väteenergi.
1.Krav på produktväte
Väte, som kemisk råvara och energibärare, har olika krav på renhet och föroreningshalt i olika tillämpningsscenarier. Vid tillverkning av syntetisk ammoniak, metanol och andra kemiska produkter, för att förhindra katalysatorförgiftning och säkerställa produktkvalitet, måste sulfider och andra giftiga ämnen i matargasen avlägsnas i förväg för att minska föroreningshalten för att uppfylla kraven. Inom industriområden som metallurgi, keramik, glas och halvledare kommer vätgas i direkt kontakt med produkter, och kraven på renhet och föroreningshalt är strängare. Till exempel inom halvledarindustrin används väte för processer som kristall- och substratberedning, oxidation, glödgning etc. som har extremt höga begränsningar för föroreningar som syre, vatten, tunga kolväten, svavelväte etc i väte
2. Arbetsprincipen för deoxygenering
Under inverkan av en katalysator kan en liten mängd syre i väte reagera med väte för att producera vatten, vilket uppnår syftet med deoxygenering. Reaktionen är en exoterm reaktion, och reaktionsekvationen är som följer:
2H 2+O 2 (katalysator) -2H 2 O+Q
Eftersom sammansättningen, de kemiska egenskaperna och kvaliteten på själva katalysatorn inte förändras före och efter reaktionen, kan katalysatorn användas kontinuerligt utan regenerering.
Desoxideringsmedlet har en inre och en yttre cylinderstruktur, med katalysatorn laddad mellan den yttre och inre cylindern. Den explosionssäkra elektriska värmekomponenten är installerad inuti den inre cylindern, och två temperatursensorer är placerade på toppen och botten av katalysatorpackningen för att detektera och kontrollera reaktionstemperaturen. Den yttre cylindern är inlindad med isoleringsskikt för att förhindra värmeförlust och undvika brännskador. Det råa vätet kommer in i den inre cylindern från desoxideringsmedlets övre inlopp, värms upp av ett elektriskt värmeelement och strömmar genom katalysatorbädden från botten till toppen. Syret i det råa vätet reagerar med vätet under inverkan av katalysatorn för att producera vatten. Syrehalten i vätet som strömmar ut från det nedre utloppet kan reduceras till under 1 ppm. Vattnet som genereras av kombinationen strömmar ut ur desoxideringsmedlet i gasform med vätgasen, kondenserar i den efterföljande vätekylaren, filtrerar i luft-vattenseparatorn och släpps ut från systemet.
3. Arbetsprincipen för torrhet
Torkningen av vätgas använder adsorptionsmetoden, med molekylsilar som adsorbenter. Efter torkning kan daggpunkten för vätgas nå under -70 ℃. Molekylsil är en typ av aluminiumsilikatförening med ett kubiskt gitter, som bildar många håligheter av samma storlek inuti efter uttorkning och har en mycket stor yta. Molekylsilar kallas molekylsilar eftersom de kan separera molekyler med olika former, diametrar, polariteter, kokpunkter och mättnadsnivåer.
Vatten är en mycket polär molekyl, och molekylsilar har en stark affinitet för vatten. Adsorptionen av molekylsilar är fysisk adsorption, och när adsorptionen är mättad tar det en tid att värma och regenerera innan den kan adsorberas igen. Därför ingår minst två torktumlare i en reningsanordning, där den ena arbetar medan den andra regenererar, för att säkerställa kontinuerlig produktion av daggpunktsstabil vätgas.
Torken har en inre och en yttre cylinderstruktur, med adsorbenten laddad mellan den yttre och den inre cylindern. Den explosionssäkra elektriska värmekomponenten är installerad inuti den inre cylindern, och två temperatursensorer är placerade på toppen och botten av molekylsiktens packning för att detektera och kontrollera reaktionstemperaturen. Den yttre cylindern är inlindad med isoleringsskikt för att förhindra värmeförlust och undvika brännskador. Luftflödet i adsorptionstillståndet (inklusive det primära och sekundära arbetstillståndet) och regenereringstillståndet är omvänt. I adsorptionstillståndet är det övre ändröret gasutloppet och det nedre ändröret är gasinloppet. I regenereringstillståndet är det övre ändröret gasinloppet och det nedre ändröret är gasutloppet. Torksystemet kan delas upp i två torntorkar och tre torktorkar efter antalet torktumlare.
4. Process med två torn
Två torktumlare är installerade i enheten, som alternerar och regenereras inom en cykel (48 timmar) för att uppnå kontinuerlig drift av hela enheten. Efter torkning kan daggpunkten för väte nå under -60 ℃. Under en arbetscykel (48 timmar) genomgår torkarna A och B ett arbets- respektive regenererande tillstånd.
I en omkopplingscykel upplever torktumlaren två tillstånd: arbetstillstånd och regenereringstillstånd.
·Regenereringstillstånd: Bearbetningsgasvolymen är full gasvolym. Regenereringstillståndet inkluderar uppvärmningssteg och blåsningskylningssteg;
1) Uppvärmningssteg – värmaren inuti torktumlaren fungerar och stoppar automatiskt uppvärmningen när den övre temperaturen når inställt värde eller uppvärmningstiden når det inställda värdet;
2) Kylningssteg – Efter att torktumlaren slutat värma, fortsätter luftflödet att strömma genom torken i den ursprungliga banan för att kyla ner den tills torktumlaren växlar till arbetsläge.
·Arbetsstatus: Bearbetningsluftvolymen har full kapacitet och värmaren inuti torktumlaren fungerar inte.
5. Arbetsflöde med tre torn
För närvarande är processen med tre torn mycket använd. Tre torktumlare är installerade i enheten, som innehåller torkmedel (molekylsilar) med stor adsorptionskapacitet och bra temperaturbeständighet. Tre torktumlare växlar mellan drift, regenerering och adsorption för att uppnå kontinuerlig drift av hela enheten. Efter torkning kan daggpunkten för vätgas nå under -70 ℃.
Under en växlingscykel går torktumlaren igenom tre tillstånd: drift, adsorption och regenerering. För varje tillstånd är den första torktumlaren i vilken den råa vätgasen kommer in efter deoxygenering, kylning och vattenfiltrering:
1) Arbetsstatus: Bearbetningsgasvolymen är vid full kapacitet, värmaren inuti torktumlaren fungerar inte och mediet är rå vätgas som inte har torkats;
Den andra torktumlaren som går in finns på:
2) Regenereringstillstånd: 20 % gasvolym: Regenereringstillstånd inkluderar värmesteg och blåsningskylningssteg;
Uppvärmningssteg – värmaren inuti torktumlaren fungerar och stoppar automatiskt uppvärmningen när den övre temperaturen når inställt värde eller uppvärmningstiden når det inställda värdet;
Kylningssteg – Efter att torktumlaren slutat värma, fortsätter luftflödet att strömma genom torken i den ursprungliga banan för att kyla ner den tills torktumlaren växlar till arbetsläge; När torken är i regenereringssteget är mediet dehydratiserad torr vätgas;
Den tredje torktumlaren går in på:
3) Adsorptionstillstånd: Bearbetningsgasvolymen är 20%, värmaren i torktumlaren fungerar inte och mediet är vätgas för regenerering.
Posttid: 19-12-2024
