Cù a ricerca crescente di l'energia pulita è di u sviluppu sustenibile in u mondu sanu, l'energia di l'idrogenu, cum'è vettore d'energia efficiente è pulita, entra gradualmente in a visione di a ghjente. Cum'è un ligame chjave in a catena di l'industria energetica di l'idrogenu, a tecnulugia di purificazione di l'idrogenu ùn solu riguarda a sicurezza è l'affidabilità di l'energia di l'idrogenu, ma affetta ancu direttamente u scopu di l'applicazione è i benefici ecunomichi di l'energia di l'idrogenu.
1.Requisiti per l'idrogenu di u pruduttu
L'idrogenu, cum'è materia prima chimica è vettore d'energia, hà esigenze diverse per a purezza è u cuntenutu d'impurità in diverse situazioni d'applicazione. In a pruduzzione d'ammoniaca sintetica, metanolu è altri prudutti chimichi, per prevene l'avvelenamentu da catalizatori è assicurà a qualità di u pruduttu, i sulfuri è altre sustanze tossiche in u gasu d'alimentazione devenu esse eliminati in anticipu per riduce u cuntenutu d'impurità per risponde à l'esigenze. In campi industriali cum'è a metallurgia, a ceramica, u vetru è i semiconduttori, u gasu d'idrogenu vene in cuntattu direttu cù i prudutti, è l'esigenze per a purezza è u cuntenutu d'impurità sò più severe. Per esempiu, in l'industria di i semiconduttori, l'idrogenu hè adupratu per prucessi cum'è a preparazione di cristalli è substrati, l'ossidazione, a ricottura, ecc., chì anu limitazioni estremamente elevate per l'impurità cum'è l'ossigenu, l'acqua, l'idrocarburi pesanti, u sulfuru d'idrogenu, ecc. in l'idrogenu.
2. U principiu di funziunamentu di a deossigenazione
Sottu l'azione di un catalizatore, una piccula quantità d'ossigenu in l'idrogenu pò reagisce cù l'idrogenu per pruduce acqua, ottenendu u scopu di a deossigenazione. A reazione hè una reazione esotermica, è l'equazione di reazione hè a seguente:
2H₂+O₂ (catalizatore) -2H₂O+Q
Siccomu a cumpusizione, e proprietà chimiche è a qualità di u catalizatore stessu ùn cambianu micca prima è dopu a reazione, u catalizatore pò esse adupratu continuamente senza rigenerazione.
U disossidante hà una struttura di cilindru interna è esterna, cù u catalizatore caricatu trà i cilindri esterni è interni. U cumpunente di riscaldamentu elettricu à prova di splusione hè stallatu in u cilindru internu, è dui sensori di temperatura sò situati in cima è in fondu di l'imballu di u catalizatore per rilevà è cuntrullà a temperatura di reazione. U cilindru esternu hè avvoltu cù un stratu d'isolamentu per impedisce a perdita di calore è evità brusgiature. L'idrogenu crudu entra in u cilindru internu da l'entrata superiore di u disossidante, hè riscaldatu da un elementu di riscaldamentu elettricu, è scorre attraversu u lettu di catalizatore da u fondu à a cima. L'ossigenu in l'idrogenu crudu reagisce cù l'idrogenu sottu l'azione di u catalizatore per pruduce acqua. U cuntenutu d'ossigenu in l'idrogenu chì scorre da l'uscita inferiore pò esse riduttu à menu di 1 ppm. L'acqua generata da a cumminazione scorre fora di u disossidante in forma gassosa cù u gasu d'idrogenu, si condensa in u successivo raffreddatore d'idrogenu, si filtra in u separatore aria-acqua, è hè scaricata da u sistema.
3. Principiu di funziunamentu di a siccità
L'asciugatura di u gasu d'idrogenu adotta u metudu d'adsorbimentu, aduprendu setacci moleculari cum'è adsorbenti. Dopu l'asciugatura, u puntu di rugiada di u gasu d'idrogenu pò ghjunghje sottu à -70 ℃. U setacci moleculare hè un tipu di cumpostu d'aluminosilicatu cù una reticola cubica, chì forma parechje cavità di a listessa dimensione à l'internu dopu a disidratazione è hà una superficia assai grande. I setacci moleculari sò chjamati setacci moleculari perchè ponu separà molecule cù diverse forme, diametri, polarità, punti d'ebullizione è livelli di saturazione.
L'acqua hè una molecula assai polare, è i setacci moleculari anu una forte affinità per l'acqua. L'adsorbimentu di i setacci moleculari hè un'adsorbimentu fisicu, è quandu l'adsorbimentu hè saturatu, ci vole un certu periodu di tempu per scaldassi è rigenerassi prima di pudè esse adsorbitu di novu. Dunque, almenu dui essiccatori sò inclusi in un dispositivu di purificazione, unu chì funziona mentre l'altru si rigenera, per assicurà una pruduzzione cuntinua di gasu d'idrogenu stabile à u puntu di rugiada.
L'asciugatore hà una struttura di cilindru interna è esterna, cù l'adsorbente caricatu trà i cilindri esterni è interni. U cumpunente di riscaldamentu elettricu à prova di splusione hè stallatu in u cilindru internu, è dui sensori di temperatura sò situati in cima è in fondu di l'imballu di u setacciu moleculare per rilevà è cuntrullà a temperatura di reazione. U cilindru esternu hè avvoltu cù un stratu d'isolamentu per impedisce a perdita di calore è evità brusgiature. U flussu d'aria in u statu di adsorbimentu (cumpresi i stati di travagliu primari è secundarii) è u statu di rigenerazione hè invertitu. In u statu di adsorbimentu, u tubu di l'estremità superiore hè l'uscita di gas è u tubu di l'estremità inferiore hè l'entrata di gas. In u statu di rigenerazione, u tubu di l'estremità superiore hè l'entrata di gas è u tubu di l'estremità inferiore hè l'uscita di gas. U sistema di asciugatura pò esse divisu in dui asciugatori à torre è trè asciugatori à torre secondu u numeru di asciugatori.
4. Prucessu di duie torri
Dui asciugatori sò stallati in l'apparechju, chì si alternanu è si rigeneranu in un ciclu (48 ore) per ottene un funziunamentu cuntinuu di tuttu l'apparechju. Dopu l'asciugatura, u puntu di rugiada di l'idrogenu pò ghjunghje sottu à -60 ℃. Durante un ciclu di travagliu (48 ore), l'asciugatori A è B sò sottumessi rispettivamente à stati di travagliu è di rigenerazione.
In un ciclu di cummutazione, l'asciugatrice sperimenta dui stati: statu di funziunamentu è statu di rigenerazione.
·Statu di rigenerazione: U vulume di gas di trasfurmazione hè u vulume di gas pienu. U statu di rigenerazione include a fase di riscaldamentu è a fase di raffreddamentu per soffiu;
1) Fase di riscaldamentu - u riscaldatore in l'asciugatrice funziona è ferma automaticamente u riscaldamentu quandu a temperatura superiore righjunghji u valore impostatu o u tempu di riscaldamentu righjunghji u valore impostatu;
2) Fase di raffreddamentu - Dopu chì l'asciugatrice smette di scaldà, u flussu d'aria cuntinueghja à scorrere per l'asciugatrice in u percorsu originale per raffreddalla finu à chì l'asciugatrice passa à a modalità di travagliu.
·Statu di funziunamentu: U vulume d'aria di trasfurmazione hè à piena capacità, è u riscaldatore in l'asciugatrice ùn funziona micca.
5. Flussu di travagliu à trè torri
Attualmente, u prucessu di trè torri hè largamente utilizatu. Trè asciugatrici sò stallate in u dispusitivu, chì cuntenenu disseccanti (setacci moleculari) cù una grande capacità di adsorbimentu è una bona resistenza à a temperatura. Trè asciugatrici alternanu trà funziunamentu, rigenerazione è adsorbimentu per ottene un funziunamentu cuntinuu di tuttu u dispusitivu. Dopu l'asciugatura, u puntu di rugiada di u gasu d'idrogenu pò ghjunghje sottu à -70 ℃.
Durante un ciclu di cummutazione, l'asciugatore passa per trè stati: funziunamentu, adsorbimentu è rigenerazione. Per ogni statu, si trova u primu asciugatore in u quale entra u gasu d'idrogenu grezzu dopu a deossigenazione, u raffreddamentu è a filtrazione di l'acqua:
1) Statu di funziunamentu: U vulume di gasu di trasfurmazione hè à piena capacità, u riscaldatore in l'asciugatrice ùn funziona micca, è u mediu hè gasu d'idrogenu crudu chì ùn hè statu disidratatu;
A seconda asciugatrice chì entra si trova à:
2) Statu di rigenerazione: 20% di u vulume di gasu: U statu di rigenerazione include a fase di riscaldamentu è a fase di raffreddamentu per soffiu;
Fase di riscaldamentu - u riscaldatore in l'asciugatrice funziona è ferma automaticamente u riscaldamentu quandu a temperatura superiore righjunghji u valore impostatu o u tempu di riscaldamentu righjunghji u valore impostatu;
Fase di raffreddamentu - Dopu chì l'asciugatrice smette di scaldà si, u flussu d'aria cuntinueghja à scorrere per l'asciugatrice in u percorsu originale per rinfriscalla finu à chì l'asciugatrice passa à a modalità di travagliu; Quandu l'asciugatrice hè in a fase di rigenerazione, u mediu hè gasu d'idrogenu seccu disidratatu;
A terza asciugatrice chì entra si trova à:
3) Statu d'adsorbimentu: U vulume di gas di trasfurmazione hè 20%, u riscaldatore in l'asciugatrice ùn funziona micca, è u mediu hè gasu d'idrogenu per a rigenerazione.
Data di publicazione: 19 dicembre 2024
