A unidade de produção de hidrogênio por eletrólise inclui um conjunto completo de equipamentos de produção de hidrogênio por eletrólise de água. Os principais equipamentos são:
1. Eletrolisador
2. Dispositivo de separação gás-líquido
3. Sistema de secagem e purificação
4. A parte elétrica inclui: transformador, gabinete retificador, gabinete de controle do programa PLC, gabinete de instrumentos, gabinete de distribuição de energia, computador host, etc.
5. O sistema auxiliar inclui principalmente: tanque alcalino, tanque de água de matéria-prima, bomba de abastecimento de água, garrafa de nitrogênio/barramento, etc.
6. O sistema auxiliar geral do equipamento inclui: máquina de água pura, torre de água de resfriamento, resfriador, compressor de ar, etc.
Na unidade de produção de hidrogênio eletrolítico, a água é decomposta em uma parte de hidrogênio e 1/2 parte de oxigênio no eletrolisador sob a ação de corrente contínua. O hidrogênio e o oxigênio gerados são enviados ao separador gás-líquido junto com o eletrólito para separação. O hidrogênio e o oxigênio são resfriados pelos resfriadores de hidrogênio e oxigênio, e o coletor de gotas captura e remove a água e, em seguida, é enviado sob o controle do sistema de controle; o eletrólito passa através do hidrogênio, filtro alcalino de oxigênio, hidrogênio, filtro alcalino de oxigênio, etc. sob a ação da bomba de circulação. resfriador de líquido e depois retornar ao eletrolisador para continuar a eletrólise.
A pressão do sistema é ajustada através do sistema de controle de pressão e do sistema de controle de pressão diferencial para atender aos requisitos de processos e armazenamento subsequentes.
O hidrogênio produzido pela eletrólise da água tem as vantagens de alta pureza e poucas impurezas. Normalmente, as impurezas do hidrogênio produzidas pela eletrólise da água são apenas oxigênio e água, e nenhum outro componente (o que pode evitar o envenenamento de alguns catalisadores), o que proporciona comodidade para a produção de hidrogênio de alta pureza. , após a purificação, o gás produzido pode atingir os indicadores de gás industrial de grau eletrônico.
O hidrogênio produzido pelo dispositivo de produção de hidrogênio passa através de um tanque tampão para estabilizar a pressão de trabalho do sistema e remover ainda mais a água livre no hidrogênio.
Depois que o hidrogênio entra no dispositivo de purificação de hidrogênio, o hidrogênio produzido pela eletrólise da água é ainda purificado e o oxigênio, a água e outras impurezas no hidrogênio são removidos usando os princípios de reação catalítica e adsorção de peneira molecular.
O equipamento pode configurar um sistema de ajuste automático da produção de hidrogênio de acordo com a situação real. Mudanças na carga de gás causarão flutuações na pressão do tanque de armazenamento de hidrogênio. O transmissor de pressão instalado no tanque de armazenamento emitirá um sinal de 4-20mA e o enviará ao PLC e após comparar o valor definido original e realizar a transformação inversa e cálculo PID, um sinal de 20~4mA é emitido e enviado ao gabinete do retificador para ajustar o tamanho da corrente de eletrólise, atingindo assim o objetivo de ajuste automático da produção de hidrogênio de acordo com as mudanças na carga de hidrogênio.
O equipamento de produção de hidrogênio por eletrólise de água alcalina inclui principalmente os seguintes sistemas:
(1)Sistema de água de matéria-prima
A única coisa que reage no processo de produção de hidrogênio por eletrólise da água é a água (H2O), que precisa ser continuamente reabastecida com água bruta por meio de uma bomba de reabastecimento de água. A posição de reabastecimento de água está no separador de hidrogênio ou oxigênio. Além disso, uma pequena quantidade de hidrogênio e oxigênio deve ser retirada ao sair do sistema. de umidade. O consumo de água de equipamentos pequenos é de 1L/Nm³H2, e o de equipamentos grandes pode ser reduzido para 0,9L/Nm³H2. O sistema reabastece continuamente a água bruta. Através do reabastecimento de água, a estabilidade do nível do líquido alcalino e da concentração alcalina pode ser mantida, e a solução de reação pode ser reabastecida a tempo. de água para manter a concentração da soda cáustica.
2) Sistema retificador de transformador
Este sistema consiste principalmente em dois dispositivos: um transformador e um gabinete retificador. Sua principal função é converter a energia CA de 10/35 KV fornecida pelo proprietário do front-end na energia CC exigida pelo eletrolisador e fornecer energia CC ao eletrolisador. Parte da energia fornecida é usada para decompor diretamente a água. As moléculas são hidrogênio e oxigênio, e a outra parte gera calor, que é retirado pelo resfriador de soda cáustica por meio do resfriamento da água.
A maioria dos transformadores é do tipo óleo. Se colocados em ambientes internos ou dentro de um contêiner, podem ser utilizados transformadores do tipo seco. Os transformadores utilizados em equipamentos eletrolíticos de produção de hidrogênio em água são transformadores especiais e precisam ser combinados de acordo com os dados de cada eletrolisador, portanto são equipamentos customizados.
(3) sistema de gabinete de distribuição de energia
O gabinete de distribuição de energia é usado principalmente para fornecer equipamentos de 400 V ou comumente conhecidos como 380 V para vários componentes com motores nos sistemas de separação e purificação de hidrogênio e oxigênio atrás do equipamento de produção de hidrogênio de água eletrolítica. O equipamento inclui a circulação alcalina na estrutura de separação de hidrogênio e oxigênio. Bombas, bombas de reabastecimento de água em sistemas auxiliares; fios de aquecimento em sistemas de secagem e purificação e sistemas auxiliares exigidos por todo o sistema, como máquinas de água pura, resfriadores, compressores de ar, torres de resfriamento e compressores de hidrogênio back-end, máquinas de hidrogenação e outros equipamentos A fonte de alimentação também inclui fonte de alimentação para iluminação, monitoramento e outros sistemas de toda a estação.
(4) sistema de controle
O sistema de controle implementa controle automático PLC. O PLC geralmente utiliza Siemens 1200 ou 1500. É equipado com tela sensível ao toque de interface de interação humano-computador, e a operação e exibição de parâmetros de cada sistema do equipamento e a exibição da lógica de controle são realizadas na tela sensível ao toque.
5)Sistema de circulação de álcalis
Este sistema inclui principalmente os seguintes equipamentos principais:
Separador de hidrogênio e oxigênio - bomba de circulação alcalina - válvula - filtro alcalino - eletrolisador
O processo principal é: o líquido alcalino misturado com hidrogênio e oxigênio no separador de hidrogênio e oxigênio é separado pelo separador gás-líquido e depois flui de volta para a bomba de circulação de líquido alcalino. Aqui o separador de hidrogênio e o separador de oxigênio estão conectados, e a bomba de circulação de líquido alcalino irá refluir. O líquido alcalino circula para a válvula e o filtro de líquido alcalino na extremidade traseira. Depois que o filtro filtra grandes impurezas, o líquido alcalino circula para o interior do eletrolisador.
(6)Sistema de hidrogênio
O hidrogênio é gerado a partir do lado do eletrodo catódico e atinge o separador junto com o sistema de circulação de líquido alcalino. No separador, como o hidrogênio em si é relativamente leve, ele se separará naturalmente do líquido alcalino e alcançará a parte superior do separador, passando então pela tubulação para posterior separação e resfriamento. Após o resfriamento da água, o coletor de gotas capta as gotas e atinge uma pureza de cerca de 99%, que chega ao sistema de secagem e purificação final.
Evacuação: A evacuação de hidrogênio é usada principalmente para evacuação durante inicialização e desligamento, operação anormal ou falha de pureza e evacuação de falhas.
(7) Sistema de oxigênio
O caminho do oxigênio é semelhante ao do hidrogênio, mas em um separador diferente.
Evacuação: Atualmente, a maioria dos projetos de oxigênio são tratados por evacuação.
Utilização: O valor de utilização do oxigênio só é significativo em projetos especiais, como alguns cenários de aplicação que podem usar hidrogênio e oxigênio de alta pureza, como fabricantes de fibra óptica. Existem também alguns grandes projetos que reservaram espaço para a utilização de oxigênio. Os cenários de aplicação back-end são a produção de oxigênio líquido após secagem e purificação ou o uso de oxigênio medicinal por meio de um sistema de dispersão. No entanto, o refinamento destes cenários de utilização ainda não foi determinado. Confirmação adicional.
(8) sistema de água de resfriamento
O processo de eletrólise da água é uma reação endotérmica. O processo de produção de hidrogênio deve ser abastecido com energia elétrica. No entanto, a energia elétrica consumida pelo processo de eletrólise da água excede a absorção teórica de calor da reação de eletrólise da água. Ou seja, parte da eletricidade utilizada pelo eletrolisador é convertida em calor. Esta parte O calor é utilizado principalmente para aquecer o sistema de circulação alcalina no início, de modo que a temperatura da solução alcalina suba até a faixa de temperatura de 90±5°C exigida pelo equipamento. Se o eletrolisador continuar a funcionar após atingir a temperatura nominal, o calor gerado deverá ser aproveitado. A água de resfriamento é retirada para manter a temperatura normal da zona de reação de eletrólise. A alta temperatura na zona de reação de eletrólise pode reduzir o consumo de energia, mas se a temperatura for muito alta, a membrana da câmara de eletrólise será destruída, o que também será prejudicial ao funcionamento do equipamento a longo prazo.
Este dispositivo exige que a temperatura operacional seja mantida em não mais que 95°C. Além disso, o hidrogênio e o oxigênio gerados também devem ser resfriados e desumidificados, e o dispositivo retificador controlado por silício resfriado a água também está equipado com as tubulações de resfriamento necessárias.
O corpo da bomba de equipamentos de grande porte também requer a participação de água de resfriamento.
(9) Sistema de enchimento e purga de nitrogênio
Antes de depurar e operar o dispositivo, o sistema deve ser preenchido com nitrogênio para teste de estanqueidade ao ar. Antes da inicialização normal, a fase gasosa do sistema também deve ser purgada com nitrogênio para garantir que o gás no espaço da fase gasosa em ambos os lados do hidrogênio e do oxigênio esteja longe da faixa inflamável e explosiva.
Após o desligamento do equipamento, o sistema de controle manterá automaticamente a pressão e reterá uma certa quantidade de hidrogênio e oxigênio dentro do sistema. Se a pressão ainda for encontrada quando o equipamento for ligado, não há necessidade de realizar purga. No entanto, se toda a pressão for removida, será necessário purgá-la novamente. Ação de purga de nitrogênio.
(10) Sistema de secagem (purificação) de hidrogênio (opcional)
O hidrogênio produzido a partir da eletrólise da água é desumidificado por um secador paralelo e finalmente polvilhado por um filtro de tubo de níquel sinterizado para obter hidrogênio seco. (De acordo com os requisitos do usuário para o hidrogênio do produto, o sistema pode adicionar um dispositivo de purificação, e a purificação usa desoxidação catalítica bimetálica de paládio-platina).
O hidrogênio produzido pelo dispositivo de produção de hidrogênio por eletrólise da água é enviado para o dispositivo de purificação de hidrogênio através do tanque tampão.
O hidrogênio passa primeiro pela torre de desoxigenação. Sob a ação do catalisador, o oxigênio do hidrogênio reage com o hidrogênio para gerar água.
Fórmula de reação: 2H2+O2 2H2O.
Em seguida, o hidrogênio passa pelo condensador de hidrogênio (que resfria o gás para condensar o vapor d'água no gás para gerar água, e a água condensada é automaticamente descarregada do sistema através do coletor de líquido) e entra na torre de adsorção.
Horário da postagem: 14 de maio de 2024
