Toza energiya va barqaror rivojlanishga global miqyosda intilishning ortib borishi bilan, vodorod energiyasi samarali va toza energiya tashuvchisi sifatida asta-sekin odamlarning tasavvuriga kirib bormoqda. Vodorod energiyasi sanoati zanjirining asosiy bo'g'ini sifatida vodorodni tozalash texnologiyasi nafaqat vodorod energiyasining xavfsizligi va ishonchliligiga taalluqli, balki vodorod energiyasining qo'llanilish doirasi va iqtisodiy foydalariga bevosita ta'sir qiladi.
1. Mahsulot vodorodiga qo'yiladigan talablar
Vodorod, kimyoviy xom ashyo va energiya tashuvchisi sifatida, turli xil qo'llanilish stsenariylarida soflik va aralashmalar miqdori uchun turli talablarga ega. Sintetik ammiak, metanol va boshqa kimyoviy mahsulotlarni ishlab chiqarishda katalizator zaharlanishining oldini olish va mahsulot sifatini ta'minlash uchun, talablarga javob beradigan aralashmalar miqdorini kamaytirish uchun ozuqa gazidagi sulfidlar va boshqa zaharli moddalar oldindan olib tashlanishi kerak. Metallurgiya, keramika, shisha va yarimo'tkazgichlar kabi sanoat sohalarida vodorod gazi mahsulotlar bilan bevosita aloqada bo'ladi va soflik va aralashmalar miqdoriga qo'yiladigan talablar yanada qat'iyroq. Masalan, yarimo'tkazgichlar sanoatida vodorod kristall va substrat tayyorlash, oksidlanish, tavlash va boshqalar kabi jarayonlar uchun ishlatiladi, bu esa vodoroddagi kislorod, suv, og'ir uglevodorodlar, vodorod sulfidi va boshqalar kabi aralashmalarga juda yuqori cheklovlar qo'yadi.
2. Deoksigenatsiyaning ish printsipi
Katalizator ta'sirida vodoroddagi oz miqdordagi kislorod vodorod bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qilishi mumkin, bu esa deoksigenatsiya maqsadiga erishadi. Reaksiya ekzotermik reaksiya bo'lib, reaksiya tenglamasi quyidagicha:
2H ₂+O ₂ (katalizator) -2H ₂ O+Q
Katalizatorning tarkibi, kimyoviy xossalari va sifati reaksiyadan oldin va keyin o'zgarmasligi sababli, katalizator regeneratsiyasiz uzluksiz ishlatilishi mumkin.
Deoksidlovchi ichki va tashqi silindrli tuzilishga ega bo'lib, katalizator tashqi va ichki silindrlar orasiga yuklangan. Portlashga chidamli elektr isitish komponenti ichki silindr ichiga o'rnatilgan va reaksiya haroratini aniqlash va boshqarish uchun katalizator o'ramining yuqori va pastki qismida ikkita harorat sensori joylashgan. Issiqlik yo'qotilishining oldini olish va kuyishning oldini olish uchun tashqi silindr izolyatsiya qatlami bilan o'ralgan. Xom vodorod deoksidlovchining yuqori kirish qismidan ichki silindrga kiradi, elektr isitish elementi bilan isitiladi va katalizator qatlami orqali pastdan yuqoriga oqadi. Xom vodoroddagi kislorod katalizator ta'sirida vodorod bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qiladi. Pastki chiqish joyidan oqib chiqadigan vodoroddagi kislorod miqdori 1ppm dan pastga tushirilishi mumkin. Kombinatsiya natijasida hosil bo'lgan suv deoksidlovchidan vodorod gazi bilan gazsimon shaklda oqib chiqadi, keyingi vodorod sovutgichida kondensatsiyalanadi, havo-suv ajratgichida filtrlanadi va tizimdan chiqariladi.
3. Quruqlikning ishlash printsipi
Vodorod gazini quritish adsorbsiya usulini qo'llaydi, molekulyar elaklar adsorbent sifatida ishlatiladi. Quritgandan so'ng, vodorod gazining shudring nuqtasi -70 ℃ dan past bo'lishi mumkin. Molekulyar elak - bu kubik panjarali alyuminosilikat birikmasining bir turi bo'lib, u suvsizlangandan keyin ichida bir xil o'lchamdagi ko'plab bo'shliqlarni hosil qiladi va juda katta sirt maydoniga ega. Molekulyar elaklar molekulyar elaklar deb ataladi, chunki ular turli shakllar, diametrlar, qutblanishlar, qaynash nuqtalari va to'yinganlik darajalariga ega molekulalarni ajrata oladi.
Suv yuqori qutbli molekula bo'lib, molekulyar elaklar suvga kuchli yaqinlikka ega. Molekulyar elaklarning adsorbsiyasi fizik adsorbsiyadir va adsorbsiya to'yinganida, uni yana adsorbsiyalashdan oldin qizdirish va qayta tiklash uchun ma'lum vaqt kerak bo'ladi. Shuning uchun, shudring nuqtasi barqaror vodorod gazining uzluksiz ishlab chiqarilishini ta'minlash uchun tozalash moslamasiga kamida ikkita quritgich kiritilgan bo'lib, ulardan biri ishlaydi, ikkinchisi esa qayta tiklanadi.
Quritgich ichki va tashqi silindrli tuzilishga ega bo'lib, adsorbent tashqi va ichki silindrlar orasiga yuklanadi. Portlashga chidamli elektr isitish komponenti ichki silindr ichiga o'rnatilgan va reaksiya haroratini aniqlash va boshqarish uchun molekulyar elak o'ramining yuqori va pastki qismida ikkita harorat sensori joylashgan. Tashqi silindr issiqlik yo'qotilishining oldini olish va kuyishning oldini olish uchun izolyatsiya qatlami bilan o'ralgan. Adsorbsiya holatidagi (birlamchi va ikkilamchi ish holatlarini o'z ichiga olgan holda) va regeneratsiya holatidagi havo oqimi teskari yo'nalishda bo'ladi. Adsorbsiya holatida yuqori uchi gaz chiqishi, pastki uchi gaz kirishi hisoblanadi. Regeneratsiya holatida yuqori uchi gaz kirishi va pastki uchi gaz chiqishi hisoblanadi. Quritish tizimini quritgichlar soniga ko'ra ikkita minorali quritgich va uchta minorali quritgichga bo'lish mumkin.
4. Ikki minora jarayoni
Qurilmaga ikkita quritgich o'rnatilgan bo'lib, ular bir sikl (48 soat) ichida navbatma-navbat ishlaydi va butun qurilmaning uzluksiz ishlashiga erishish uchun regeneratsiya qilinadi. Quritgandan so'ng, vodorodning shudring nuqtasi -60 ℃ dan pastga tushishi mumkin. Ish sikli davomida (48 soat) A va B quritgichlari mos ravishda ish va regeneratsiya holatiga o'tadi.
Bir almashtirish siklida quritgich ikki holatni boshdan kechiradi: ish holati va regeneratsiya holati.
·Regeneratsiya holati: Qayta ishlash gazining hajmi to'liq gaz hajmidir. Regeneratsiya holati isitish bosqichi va puflash sovutish bosqichini o'z ichiga oladi;
1) Isitish bosqichi – quritgich ichidagi isitgich ishlaydi va yuqori harorat belgilangan qiymatga yetganda yoki isitish vaqti belgilangan qiymatga yetganda avtomatik ravishda isitishni to'xtatadi;
2) Sovutish bosqichi – Quritgich qizishni to'xtatgandan so'ng, havo oqimi quritgich ish rejimiga o'tmaguncha uni sovutish uchun asl yo'l bo'ylab quritgich orqali oqishni davom ettiradi.
·Ish holati: Qayta ishlovchi havo hajmi to'liq quvvatda va quritgich ichidagi isitgich ishlamayapti.
5. Uchta minora ish jarayoni
Hozirgi vaqtda uchta minorali jarayon keng qo'llaniladi. Qurilmaga uchta quritgich o'rnatilgan bo'lib, ular katta adsorbsiya qobiliyatiga va yaxshi haroratga chidamlilikka ega quritgichlarni (molekulyar elaklarni) o'z ichiga oladi. Uchta quritgich butun qurilmaning uzluksiz ishlashini ta'minlash uchun ishlash, regeneratsiya va adsorbsiya o'rtasida navbatma-navbat ishlaydi. Quritgandan so'ng, vodorod gazining shudring nuqtasi -70 ℃ dan pastga yetishi mumkin.
Kommutatsiya sikli davomida quritgich uchta holatdan o'tadi: ish, adsorbsiya va regeneratsiya. Har bir holat uchun xom vodorod gazi kislorodsizlantirish, sovutish va suv filtrlashdan keyin kiradigan birinchi quritgich joylashgan:
1) Ish holati: Qayta ishlovchi gaz hajmi to'liq quvvatda, quritgich ichidagi isitgich ishlamayapti va muhit suvsizlanmagan xom vodorod gazidir;
Ikkinchi quritgich kirish joyi quyidagi manzilda joylashgan:
2) Regeneratsiya holati: 20% gaz hajmi: Regeneratsiya holati isitish bosqichi va puflash sovutish bosqichini o'z ichiga oladi;
Isitish bosqichi – quritgich ichidagi isitgich ishlaydi va yuqori harorat belgilangan qiymatga yetganda yoki isitish vaqti belgilangan qiymatga yetganda avtomatik ravishda isitishni to'xtatadi;
Sovutish bosqichi – Quritgich qizishni to'xtatgandan so'ng, havo oqimi quritgich ish rejimiga o'tmaguncha uni sovutish uchun asl yo'lda quritgich orqali oqishni davom ettiradi; Quritgich regeneratsiya bosqichida bo'lganda, muhit suvsizlangan quruq vodorod gazi bo'ladi;
Uchinchi quritgich kirish joyi quyidagi manzilda joylashgan:
3) Adsorbsiya holati: Qayta ishlanayotgan gaz hajmi 20% ni tashkil qiladi, quritgichdagi isitgich ishlamayapti va muhit regeneratsiya uchun vodorod gazidir.
Nashr vaqti: 2024-yil 19-dekabr
