Temiz enerji ve sürdürülebilir kalkınmaya yönelik küresel arayışın artmasıyla birlikte, verimli ve temiz bir enerji taşıyıcısı olarak hidrojen enerjisi giderek insanların vizyonuna giriyor. Hidrojen enerjisi endüstrisi zincirinin önemli bir halkası olarak hidrojen arıtma teknolojisi, yalnızca hidrojen enerjisinin güvenliği ve güvenilirliğiyle ilgilenmekle kalmıyor, aynı zamanda hidrojen enerjisinin uygulama kapsamını ve ekonomik faydalarını da doğrudan etkiliyor.
1. Ürün hidrojeni için gereklilikler
Kimyasal bir ham madde ve enerji taşıyıcısı olarak hidrojen, farklı uygulama senaryolarında farklı saflık ve kirlilik içeriği gereksinimlerine sahiptir. Sentetik amonyak, metanol ve diğer kimyasal ürünlerin üretiminde, katalizör zehirlenmesini önlemek ve ürün kalitesini sağlamak için, besleme gazındaki sülfürler ve diğer toksik maddeler, gereksinimleri karşılamak için kirlilik içeriğini azaltmak amacıyla önceden uzaklaştırılmalıdır. Metalurji, seramik, cam ve yarı iletkenler gibi endüstriyel alanlarda, hidrojen gazı ürünlerle doğrudan temas eder ve saflık ve kirlilik içeriği gereksinimleri daha katıdır. Örneğin, yarı iletken endüstrisinde hidrojen, oksijen, su, ağır hidrokarbonlar, hidrojen sülfür vb. gibi kirlilikler üzerinde son derece yüksek sınırlamalara sahip kristal ve alt tabaka hazırlama, oksidasyon, tavlama vb. gibi işlemler için kullanılır.
2. Oksijensizleştirmenin çalışma prensibi
Bir katalizörün etkisi altında, hidrojendeki az miktarda oksijen hidrojenle reaksiyona girerek su üretebilir ve oksijensizleştirme amacına ulaşabilir. Reaksiyon ekzotermik bir reaksiyondur ve reaksiyon denklemi aşağıdaki gibidir:
2H ₂+O ₂ (katalizör) -2H ₂ O+Q
Çünkü katalizörün bileşimi, kimyasal özellikleri ve kalitesi reaksiyon öncesi ve sonrasında değişmediğinden, katalizör rejenerasyona gerek kalmadan sürekli olarak kullanılabilir.
Oksijen giderici, katalizörün dış ve iç silindirler arasına yüklendiği bir iç ve dış silindir yapısına sahiptir. Patlamaya dayanıklı elektrikli ısıtma bileşeni iç silindirin içine yerleştirilmiştir ve reaksiyon sıcaklığını algılamak ve kontrol etmek için katalizör paketinin üst ve alt kısmına iki sıcaklık sensörü yerleştirilmiştir. Dış silindir, ısı kaybını önlemek ve yanıkları önlemek için yalıtım tabakasıyla sarılmıştır. Ham hidrojen, oksijen gidericinin üst girişinden iç silindire girer, elektrikli bir ısıtma elemanı tarafından ısıtılır ve katalizör yatağından aşağıdan yukarıya doğru akar. Ham hidrojendeki oksijen, katalizörün etkisi altında hidrojenle reaksiyona girerek su üretir. Alt çıkıştan akan hidrojendeki oksijen içeriği 1ppm'nin altına düşürülebilir. Kombinasyonla üretilen su, hidrojen gazıyla gaz halinde oksijen gidericiden dışarı akar, sonraki hidrojen soğutucusunda yoğunlaşır, hava-su ayırıcısında filtrelenir ve sistemden boşaltılır.
3.Kuruluğun çalışma prensibi
Hidrojen gazının kurutulması, adsorban olarak moleküler elekler kullanılarak adsorpsiyon yöntemini benimser. Kurutmadan sonra, hidrojen gazının çiğ noktası -70 ℃'nin altına düşebilir. Moleküler elek, dehidratasyondan sonra içinde aynı boyutta birçok boşluk oluşturan ve çok büyük bir yüzey alanına sahip kübik kafesli bir tür alüminosilikat bileşiğidir. Moleküler elekler, farklı şekil, çap, polarite, kaynama noktası ve doygunluk seviyelerine sahip molekülleri ayırabildikleri için moleküler elekler olarak adlandırılır.
Su oldukça polar bir moleküldür ve moleküler elekler suya karşı güçlü bir yakınlığa sahiptir. Moleküler eleklerin adsorpsiyonu fiziksel adsorpsiyondur ve adsorpsiyon doygun hale geldiğinde, tekrar adsorbe edilebilmesi için ısınması ve yenilenmesi zaman alır. Bu nedenle, bir arıtma cihazına en az iki kurutucu dahil edilir ve biri çalışırken diğeri rejenerasyon yaparak çiğ noktası kararlı hidrojen gazının sürekli üretimini sağlar.
Kurutucu, adsorbanın dış ve iç silindirler arasına yüklendiği bir iç ve dış silindir yapısına sahiptir. Patlamaya dayanıklı elektrikli ısıtma bileşeni iç silindirin içine yerleştirilmiştir ve reaksiyon sıcaklığını algılamak ve kontrol etmek için moleküler elek paketinin üst ve alt kısmına iki sıcaklık sensörü yerleştirilmiştir. Dış silindir, ısı kaybını önlemek ve yanıkları önlemek için yalıtım tabakasıyla sarılmıştır. Adsorpsiyon durumunda (birincil ve ikincil çalışma durumları dahil) ve rejenerasyon durumunda hava akışı tersine çevrilir. Adsorpsiyon durumunda, üst uç borusu gaz çıkışı ve alt uç borusu gaz girişidir. Rejenerasyon durumunda, üst uç borusu gaz girişi ve alt uç borusu gaz çıkışıdır. Kurutma sistemi, kurutucu sayısına göre iki kule kurutucu ve üç kule kurutucu olarak ayrılabilir.
4.İki kule süreci
Cihaza, tüm cihazın sürekli çalışmasını sağlamak için bir döngü (48 saat) içinde dönüşümlü olarak ve rejenerasyon yaparak iki kurutucu yerleştirilmiştir. Kurutmadan sonra, hidrojenin çiğ noktası -60 ℃'nin altına düşebilir. Bir çalışma döngüsü (48 saat) sırasında, kurutucular A ve B sırasıyla çalışma ve rejenerasyon durumlarından geçer.
Bir anahtarlama çevriminde kurutucu iki durum yaşar: çalışma durumu ve rejenerasyon durumu.
·Rejenerasyon durumu: İşlem gazı hacmi tam gaz hacmidir. Rejenerasyon durumu ısıtma aşamasını ve üflemeli soğutma aşamasını içerir;
1) Isıtma aşaması – kurutucunun içindeki ısıtıcı çalışır ve üst sıcaklık ayarlanan değere ulaştığında veya ısıtma süresi ayarlanan değere ulaştığında otomatik olarak ısıtmayı durdurur;
2) Soğutma aşaması – Kurutucu ısıtmayı bıraktıktan sonra, kurutucu çalışma moduna geçene kadar hava akışı, kurutucuyu soğutmak için orijinal yolundan kurutucunun içinden akmaya devam eder.
·Çalışma durumu: İşlem havası hacmi tam kapasitede ve kurutucunun içindeki ısıtıcı çalışmıyor.
5.Üç kule iş akışı
Şu anda, üç kuleli işlem yaygın olarak kullanılmaktadır. Cihaza, büyük adsorpsiyon kapasitesi ve iyi sıcaklık direncine sahip kurutucular (moleküler elekler) içeren üç kurutucu yerleştirilmiştir. Üç kurutucu, tüm cihazın sürekli çalışmasını sağlamak için çalışma, rejenerasyon ve adsorpsiyon arasında dönüşümlü olarak çalışır. Kurutmadan sonra, hidrojen gazının çiğlenme noktası -70 ℃'nin altına düşebilir.
Bir anahtarlama döngüsü sırasında kurutucu üç durumdan geçer: çalışma, adsorpsiyon ve rejenerasyon. Her bir durum için, ham hidrojen gazının oksijensizleştirme, soğutma ve su filtrasyonundan sonra girdiği ilk kurutucu bulunur:
1) Çalışma durumu: İşlem gazı hacmi tam kapasitededir, kurutucunun içindeki ısıtıcı çalışmıyordur ve ortam, kurutulmamış ham hidrojen gazıdır;
İkinci kurutucu girişi şurada bulunmaktadır:
2) Rejenerasyon durumu: %20 gaz hacmi: Rejenerasyon durumu ısıtma aşaması ve üfleme soğutma aşamasını içerir;
Isıtma aşaması – kurutucunun içindeki ısıtıcı çalışır ve üst sıcaklık ayarlanan değere ulaştığında veya ısıtma süresi ayarlanan değere ulaştığında otomatik olarak ısıtmayı durdurur;
Soğutma aşaması – Kurutucu ısıtmayı bıraktıktan sonra, kurutucu çalışma moduna geçene kadar hava akışı, kurutucuyu soğutmak için orijinal yolundan kurutucunun içinden akmaya devam eder; Kurutucu rejenerasyon aşamasındayken, ortam susuzlaştırılmış kuru hidrojen gazıdır;
Üçüncü kurutucu girişi şurada bulunmaktadır:
3)Adsorpsiyon durumu: İşlem gazı hacmi %20, kurutucudaki ısıtıcı çalışmıyor ve rejenerasyon için ortamda hidrojen gazı bulunuyor.
Yayınlanma zamanı: 19-Aralık-2024
