Com a crescente busca global por energia limpa e desenvolvimento sustentável, a energia do hidrogénio, como transportador de energia eficiente e limpa, está gradualmente a entrar na visão das pessoas. Como um elo fundamental na cadeia da indústria da energia do hidrogénio, a tecnologia de purificação do hidrogénio não diz apenas respeito à segurança e fiabilidade da energia do hidrogénio, mas também afecta directamente o âmbito de aplicação e os benefícios económicos da energia do hidrogénio.
1. Requisitos para hidrogênio do produto
O hidrogênio, como matéria-prima química e transportador de energia, possui diferentes requisitos de pureza e teor de impurezas em diferentes cenários de aplicação. Na produção de amônia sintética, metanol e outros produtos químicos, a fim de prevenir o envenenamento do catalisador e garantir a qualidade do produto, os sulfetos e outras substâncias tóxicas no gás de alimentação devem ser removidos antecipadamente para reduzir o teor de impurezas para atender aos requisitos. Em áreas industriais como metalurgia, cerâmica, vidro e semicondutores, o gás hidrogênio entra em contato direto com os produtos e os requisitos de pureza e teor de impurezas são mais rigorosos. Por exemplo, na indústria de semicondutores, o hidrogênio é usado para processos como preparação de cristais e substratos, oxidação, recozimento, etc., que têm limitações extremamente altas em impurezas como oxigênio, água, hidrocarbonetos pesados, sulfeto de hidrogênio, etc.
2. O princípio de funcionamento da desoxigenação
Sob a ação de um catalisador, uma pequena quantidade de oxigênio no hidrogênio pode reagir com o hidrogênio para produzir água, atingindo o objetivo de desoxigenação. A reação é uma reação exotérmica e a equação da reação é a seguinte:
2H ₂+O ₂ (catalisador) -2H ₂ O+Q
Como a composição, as propriedades químicas e a qualidade do próprio catalisador não mudam antes e depois da reação, o catalisador pode ser usado continuamente sem regeneração.
O desoxidante possui uma estrutura cilíndrica interna e externa, com o catalisador carregado entre os cilindros externo e interno. O componente de aquecimento elétrico à prova de explosão é instalado dentro do cilindro interno e dois sensores de temperatura estão localizados na parte superior e inferior da embalagem do catalisador para detectar e controlar a temperatura da reação. O cilindro externo é envolto em uma camada de isolamento para evitar perda de calor e evitar queimaduras. O hidrogênio bruto entra no cilindro interno pela entrada superior do desoxidante, é aquecido por um elemento de aquecimento elétrico e flui através do leito do catalisador de baixo para cima. O oxigênio no hidrogênio bruto reage com o hidrogênio sob a ação do catalisador para produzir água. O teor de oxigênio no hidrogênio que sai da saída inferior pode ser reduzido para menos de 1 ppm. A água gerada pela combinação sai do desoxidante na forma gasosa com o gás hidrogênio, condensa no resfriador de hidrogênio subsequente, é filtrada no separador ar-água e é descarregada do sistema.
3.Princípio de funcionamento da secura
A secagem do gás hidrogênio adota o método de adsorção, utilizando peneiras moleculares como adsorventes. Após a secagem, o ponto de orvalho do gás hidrogênio pode atingir menos de -70 ℃. A peneira molecular é um tipo de composto de aluminossilicato com rede cúbica, que forma muitas cavidades do mesmo tamanho em seu interior após a desidratação e possui uma área superficial muito grande. As peneiras moleculares são chamadas de peneiras moleculares porque podem separar moléculas com diferentes formas, diâmetros, polaridades, pontos de ebulição e níveis de saturação.
A água é uma molécula altamente polar e as peneiras moleculares têm uma forte afinidade pela água. A adsorção das peneiras moleculares é uma adsorção física e, quando a adsorção está saturada, leva um período de tempo para aquecer e regenerar antes que possa ser adsorvida novamente. Portanto, pelo menos dois secadores são incluídos em um dispositivo de purificação, com um funcionando enquanto o outro regenera, para garantir a produção contínua de gás hidrogênio estável com ponto de orvalho.
O secador possui uma estrutura cilíndrica interna e externa, com o adsorvente carregado entre os cilindros externo e interno. O componente de aquecimento elétrico à prova de explosão é instalado dentro do cilindro interno e dois sensores de temperatura estão localizados na parte superior e inferior da peneira molecular para detectar e controlar a temperatura da reação. O cilindro externo é envolto em uma camada de isolamento para evitar perda de calor e evitar queimaduras. O fluxo de ar no estado de adsorção (incluindo os estados de trabalho primário e secundário) e o estado de regeneração são invertidos. No estado de adsorção, o tubo da extremidade superior é a saída do gás e o tubo da extremidade inferior é a entrada do gás. No estado de regeneração, o tubo da extremidade superior é a entrada do gás e o tubo da extremidade inferior é a saída do gás. O sistema de secagem pode ser dividido em dois secadores de torre e três secadores de torre de acordo com o número de secadores.
4. Processo de duas torres
Dois secadores são instalados no dispositivo, que se alternam e se regeneram em um ciclo (48 horas) para obter operação contínua de todo o dispositivo. Após a secagem, o ponto de orvalho do hidrogênio pode atingir menos de -60 ℃. Durante um ciclo de trabalho (48 horas), os secadores A e B passam por estados de funcionamento e regeneração, respectivamente.
Em um ciclo de comutação, o secador passa por dois estados: estado de funcionamento e estado de regeneração.
·Estado de regeneração: O volume de gás de processamento é o volume total de gás. O estado de regeneração inclui estágio de aquecimento e estágio de resfriamento por sopro;
1) Estágio de aquecimento – o aquecedor dentro do secador funciona e para automaticamente de aquecer quando a temperatura superior atinge o valor definido ou o tempo de aquecimento atinge o valor definido;
2) Estágio de resfriamento – Depois que o secador para de aquecer, o fluxo de ar continua a fluir através do secador no caminho original para resfriá-lo até que o secador mude para o modo de funcionamento.
·Status de trabalho: O volume de ar de processamento está em plena capacidade e o aquecedor dentro da secadora não está funcionando.
5. Fluxo de trabalho de três torres
Atualmente, o processo de três torres é amplamente utilizado. No aparelho estão instalados três secadores, que contêm dessecantes (peneiras moleculares) com grande capacidade de adsorção e boa resistência à temperatura. Três secadores alternam entre operação, regeneração e adsorção para obter operação contínua de todo o dispositivo. Após a secagem, o ponto de orvalho do gás hidrogênio pode atingir menos de -70 ℃.
Durante um ciclo de comutação, o secador passa por três estados: funcionamento, adsorção e regeneração. Para cada estado, está localizado o primeiro secador no qual o gás hidrogênio bruto entra após a desoxigenação, resfriamento e filtração da água:
1) Status de funcionamento: O volume de gás de processamento está em plena capacidade, o aquecedor dentro do secador não está funcionando e o meio é gás hidrogênio bruto que não foi desidratado;
A segunda entrada do secador está localizada em:
2) Estado de regeneração: 20% do volume de gás: O estado de regeneração inclui estágio de aquecimento e estágio de resfriamento por sopro;
Estágio de aquecimento – o aquecedor dentro da secadora funciona e para automaticamente de aquecer quando a temperatura superior atinge o valor definido ou o tempo de aquecimento atinge o valor definido;
Estágio de resfriamento – Depois que o secador para de aquecer, o fluxo de ar continua a fluir através do secador no caminho original para resfriá-lo até que o secador mude para o modo de funcionamento; Quando o secador está na fase de regeneração, o meio é gás hidrogênio seco desidratado;
A terceira secadora que entra está localizada em:
3) Estado de adsorção: O volume de gás de processamento é de 20%, o aquecedor no secador não está funcionando e o meio é gás hidrogênio para regeneração.
Horário da postagem: 19 de dezembro de 2024
