Mat der wuessender globaler Verfollegung vu propperer Energie a nohalteger Entwécklung kënnt Waasserstoffenergie, als effizienten a propperen Energieträger, lues a lues an d'Visioun vun de Leit. Als Schlësselglied an der Waasserstoffenergieindustriekette betrëfft d'Waasserstoffreinigungstechnologie net nëmmen d'Sécherheet an d'Zouverlässegkeet vun der Waasserstoffenergie, mee beaflosst och direkt den Uwendungsberäich an d'wirtschaftlech Virdeeler vun der Waasserstoffenergie.
1. Ufuerderunge fir Produktwasserstoff
Waasserstoff, als chemescht Rohmaterial a Energieträger, huet ënnerschiddlech Ufuerderungen u Rengheet an Ongereinheetsgehalt a verschiddenen Uwendungsszenarien. Bei der Produktioun vu syntheteschen Ammoniak, Methanol an anere chemesche Produkter, fir Katalysatorvergëftung ze vermeiden an d'Produktqualitéit ze garantéieren, mussen Sulfiden an aner gëfteg Substanzen am Zufuhrgas am Viraus ewechgeholl ginn, fir den Ongereinheetsgehalt ze reduzéieren an d'Ufuerderungen ze erfëllen. An industrielle Beräicher wéi Metallurgie, Keramik, Glas a Hallefleeder kënnt Waasserstoffgas a direkten Kontakt mat de Produkter, an d'Ufuerderungen u Rengheet an Ongereinheetsgehalt si méi streng. Zum Beispill gëtt an der Hallefleederindustrie Waasserstoff fir Prozesser wéi Kristall- a Substratvirbereedung, Oxidatioun, Glühen, etc. benotzt, déi extrem héich Limiten op Ongereinheeten wéi Sauerstoff, Waasser, schwéier Kuelewaasserstoffer, Schwefelwaasserstoff, etc. am Waasserstoff hunn.
2. De Funktionsprinzip vun der Desoxygenatioun
Ënnert der Wierkung vun engem Katalysator kann eng kleng Quantitéit Sauerstoff am Waasserstoff mat Waasserstoff reagéieren fir Waasser ze produzéieren, wouduerch den Zweck vun der Desoxygenéierung erreecht gëtt. D'Reaktioun ass eng exotherm Reaktioun, an d'Reaktiounsgläichung ass wéi follegt:
2H₂+O₂ (Katalysator) -2H₂O+Q
Well d'Zesummesetzung, d'chemesch Eegeschaften an d'Qualitéit vum Katalysator selwer sech virun an no der Reaktioun net änneren, kann de Katalysator kontinuéierlech ouni Regeneratioun benotzt ginn.
Den Desoxidatiounsapparat huet eng bannenzeg an eng baussenzeg Zylinderstruktur, wou de Katalysator tëscht dem baussenzegen an dem bannenzegen Zylinder gelueden ass. Déi explosiounsgeschützt elektresch Heizkomponent ass am bannenzegen Zylinder installéiert, an zwéi Temperatursensore sinn uewen an ënnen an der Katalysatorpackung placéiert fir d'Reaktiounstemperatur ze detektéieren an ze kontrolléieren. Den baussenzegen Zylinder ass mat enger Isolatiounsschicht agewéckelt fir Hëtztverloscht a Verbrennunge ze vermeiden. De Réiwaasserstoff kënnt vum ieweschten Agank vum Desoxidatiounsapparat an den bannenzegen Zylinder eran, gëtt vun engem elektreschen Heizelement erhëtzt a fléisst vun ënnen no uewen duerch d'Katalysatorbett. De Sauerstoff am Réiwaasserstoff reagéiert mam Waasserstoff ënner der Aktioun vum Katalysator fir Waasser ze produzéieren. Den Sauerstoffgehalt am Waasserstoff, deen aus dem ënneschten Auslaaf erausfléisst, kann op ënner 1 ppm reduzéiert ginn. D'Waasser, dat duerch d'Kombinatioun generéiert gëtt, fléisst a gasfërmeg Form mam Waasserstoffgas aus dem Desoxidatiounsapparat eraus, kondenséiert am spéideren Waasserstoffkühler, filtert am Loft-Waasser-Separator a gëtt aus dem System ofgeleet.
3. Funktionsprinzip vun der Dréchent
D'Dréchnung vu Waasserstoffgas benotzt d'Adsorptiounsmethod, wou Molekularsieb als Adsorbent benotzt gëtt. Nom Dréchnen kann den Taupunkt vum Waasserstoffgas ënner -70 ℃ erreechen. E Molekularsieb ass eng Zort Aluminosilikatverbindung mat engem kubesche Gitter, deen no der Dehydratioun vill Kavitéiten vun der selwechter Gréisst bannen bildt an eng ganz grouss Uewerfläch huet. Molekularsieb gi Molekularsieb genannt, well se Molekülle mat verschiddene Formen, Duerchmiesser, Polaritéiten, Kachpunkten a Sättigungsniveauen trennen kënnen.
Waasser ass e ganz polart Molekül, a Molekularsieb hunn eng staark Affinitéit fir Waasser. D'Adsorptioun vu Molekularsieb ass eng kierperlech Adsorptioun, a wann d'Adsorptioun gesättigt ass, dauert et eng Zäit fir ze hëtzen an ze regeneréieren, ier se erëm adsorbéiert ka ginn. Dofir sinn op d'mannst zwee Trockner an engem Reinigungsapparat integréiert, woubäi ee funktionéiert, während deen aneren regeneréiert, fir eng kontinuéierlech Produktioun vun Taupunktstabilem Waasserstoffgas ze garantéieren.
Den Trockner huet eng bannenzeg an eng baussenzeg Zylinderstruktur, wou den Adsorbens tëscht dem baussenzegen an dem bannenzegen Zylinder gelueden ass. Déi explosiounsgeschützt elektresch Heizkomponent ass am bannenzegen Zylinder installéiert, an zwéi Temperatursensore sinn uewen an ënnen op der Molekularsiebpackung placéiert fir d'Reaktiounstemperatur ze detektéieren an ze kontrolléieren. Den baussenzegen Zylinder ass mat enger Isolatiounsschicht agewéckelt fir Hëtztverloscht a Verbrennunge ze vermeiden. De Loftstroum am Adsorptiounszoustand (inklusiv dem primären an dem sekundären Aarbechtszoustand) an dem Regeneratiounszoustand ass ëmgedréint. Am Adsorptiounszoustand ass dat iewescht Ennrouer den Gasausgang an dat ënnescht Ennrouer den Gasanlaaf. Am Regeneratiounszoustand ass dat iewescht Ennrouer den Gasanlaaf an dat ënnescht Ennrouer den Gasausgang. Den Trocknersystem kann jee no der Zuel vun den Trockner an zwee Tuermtrockner an dräi Tuermtrockner opgedeelt ginn.
4. Prozess mat zwee Tuerm
Am Apparat sinn zwéi Trockner installéiert, déi sech ofwiesselnd bannent engem Zyklus (48 Stonnen) regeneréieren, fir e kontinuéierleche Betrib vum ganze Apparat z'erreechen. Nom Trocknen kann den Taupunkt vum Waasserstoff ënner -60 ℃ falen. Wärend engem Aarbechtszyklus (48 Stonnen) ginn d'Trockner A an B an en Aarbechts- respektiv Regeneratiounszoustand.
An engem Schaltzyklus erlieft den Trockner zwéi Zoustänn: den Aarbechtszoustand an den Regeneratiounszoustand.
· Regeneratiounszoustand: De Veraarbechtungsgasvolumen ass de komplette Gasvolumen. De Regeneratiounszoustand ëmfaasst d'Heizphase an d'Blosen-Ofkillphase;
1) Heizphase – d'Heizung am Trockner funktionéiert a stoppt automatesch mat der Heizung, wann déi iewescht Temperatur de festgeluechte Wäert erreecht oder d'Heizzäit de festgeluechte Wäert erreecht;
2) Ofkillphase – Nodeems den Trockner opgehalen huet ze hëtzen, fléisst de Loftstroum weider duerch den Trockner am urspréngleche Wee fir en ofzekillen, bis den Trockner an de Betribsmodus wiesselt.
·Betribsstatus: De Veraarbechtungsloftvolumen ass op voller Kapazitéit, an den Heizkierper am Trockner funktionéiert net.
5. Dräi-Tierm-Workflow
Aktuell gëtt den Dräi-Tierm-Prozess wäit verbreet. Am Apparat sinn dräi Trockner installéiert, déi Trockner (Molekularsieb) mat grousser Adsorptiounskapazitéit a gudder Temperaturbeständegkeet enthalen. Dräi Trockner wiesselen tëscht Betrib, Regeneratioun an Adsorptioun fir e kontinuéierleche Betrib vum ganze Apparat z'erreechen. Nom Trocknen kann den Taupunkt vum Waasserstoffgas ënner -70 ℃ erreechen.
Wärend engem Schaltzyklus geet den Trockner duerch dräi Zoustänn: Aarbecht, Adsorptioun a Regeneratioun. Fir all Zoustand ass den éischten Trockner, an deem de Réiwaasserstoffgas no der Desoxygenéierung, der Ofkillung an der Waasserfiltratioun erakënnt:
1) Aarbechtsstatus: De Veraarbechtungsgasvolumen ass op voller Kapazitéit, den Heizkierper am Trockner funktionéiert net, an de Medium ass réie Waasserstoffgas, deen net dehydratiséiert gouf;
Den zweeten Trockner-Entrée ass op der folgender Adress:
2) Regeneratiounszoustand: 20% Gasvolumen: De Regeneratiounszoustand ëmfaasst d'Heizungsphase an d'Blosen- a Killphase;
Heizungsphase – d'Heizung am Trockner funktionéiert a stoppt automatesch d'Heizung, wann déi iewescht Temperatur de festgeluechte Wäert erreecht oder d'Heizzäit de festgeluechte Wäert erreecht;
Ofkillungsphase – Nodeems den Trockner opgehalen huet ze hëtzen, fléisst de Loftstroum weider duerch den Trockner am urspréngleche Wee fir en ofzekillen, bis den Trockner an de Betribsmodus wiesselt; Wann den Trockner an der Regeneratiounsphase ass, ass d'Medium dehydratiséiert dréchent Waasserstoffgas;
Den drëtten Trockner, deen erakoum, ass op der folgender Adress:
3) Adsorptiounszoustand: De Veraarbechtungsgasvolumen ass 20%, den Heizkierper am Trockner funktionéiert net, an de Medium ass Waasserstoffgas fir d'Regeneratioun.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Dezember 2024
