Me ndjekjen globale në rritje të energjisë së pastër dhe zhvillimit të qëndrueshëm, energjia e hidrogjenit, si një bartës efikas dhe i pastër i energjisë, po hyn gradualisht në vizionin e njerëzve. Si një hallkë kyçe në zinxhirin e industrisë së energjisë së hidrogjenit, teknologjia e pastrimit të hidrogjenit jo vetëm që ka të bëjë me sigurinë dhe besueshmërinë e energjisë së hidrogjenit, por gjithashtu ndikon drejtpërdrejt në fushëveprimin e aplikimit dhe përfitimet ekonomike të energjisë së hidrogjenit.
1. Kërkesat për hidrogjenin e produktit
Hidrogjeni, si lëndë e parë kimike dhe bartës energjie, ka kërkesa të ndryshme për pastërtinë dhe përmbajtjen e papastërtive në skenarë të ndryshëm aplikimi. Në prodhimin e amoniakut sintetik, metanolit dhe produkteve të tjera kimike, për të parandaluar helmimin nga katalizatorët dhe për të siguruar cilësinë e produktit, sulfidet dhe substancat e tjera toksike në gazin ushqyes duhet të hiqen paraprakisht për të zvogëluar përmbajtjen e papastërtive për të përmbushur kërkesat. Në fushat industriale si metalurgjia, qeramika, qelqi dhe gjysmëpërçuesit, gazi i hidrogjenit bie në kontakt të drejtpërdrejtë me produktet, dhe kërkesat për pastërtinë dhe përmbajtjen e papastërtive janë më të rrepta. Për shembull, në industrinë e gjysmëpërçuesve, hidrogjeni përdoret për procese të tilla si përgatitja e kristalit dhe substratit, oksidimi, kalitja, etj., të cilat kanë kufizime jashtëzakonisht të larta për papastërtitë si oksigjeni, uji, hidrokarburet e rënda, sulfidi i hidrogjenit, etj. në hidrogjen.
2. Parimi i funksionimit të deoksigjenimit
Nën veprimin e një katalizatori, një sasi e vogël oksigjeni në hidrogjen mund të reagojë me hidrogjenin për të prodhuar ujë, duke arritur qëllimin e deoksigjenimit. Reaksioni është një reaksion ekzotermik dhe ekuacioni i reagimit është si më poshtë:
2H₂+O₂ (katalizator) -2H₂ O+Q
Meqenëse përbërja, vetitë kimike dhe cilësia e vetë katalizatorit nuk ndryshojnë para dhe pas reaksionit, katalizatori mund të përdoret vazhdimisht pa rigjenerim.
Deoksiduesi ka një strukturë cilindrike të brendshme dhe të jashtme, me katalizatorin e ngarkuar midis cilindrave të jashtëm dhe të brendshëm. Komponenti elektrik i ngrohjes rezistent ndaj shpërthimit është instaluar brenda cilindrit të brendshëm dhe dy sensorë temperature janë të vendosur në pjesën e sipërme dhe të poshtme të paketimit të katalizatorit për të zbuluar dhe kontrolluar temperaturën e reagimit. Cilindri i jashtëm është i mbështjellë me një shtresë izoluese për të parandaluar humbjen e nxehtësisë dhe për të shmangur djegiet. Hidrogjeni i papërpunuar hyn në cilindrin e brendshëm nga hyrja e sipërme e deoksiduesit, nxehet nga një element ngrohës elektrik dhe rrjedh nëpër shtratin e katalizatorit nga poshtë lart. Oksigjeni në hidrogjenin e papërpunuar reagon me hidrogjenin nën veprimin e katalizatorit për të prodhuar ujë. Përmbajtja e oksigjenit në hidrogjenin që rrjedh nga dalja e poshtme mund të reduktohet nën 1 ppm. Uji i gjeneruar nga kombinimi rrjedh nga deoksiduesi në formë të gaztë me gazin hidrogjen, kondensohet në ftohësin pasues të hidrogjenit, filtrohet në ndarësin ajër-ujë dhe shkarkohet nga sistemi.
3. Parimi i funksionimit të tharjes
Tharja e gazit të hidrogjenit përdor metodën e adsorbimit, duke përdorur sita molekulare si adsorbentë. Pas tharjes, pika e vesës së gazit të hidrogjenit mund të arrijë nën -70 ℃. Sita molekulare është një lloj përbërjeje aluminosilikate me një rrjetë kubike, e cila formon shumë zgavra me të njëjtën madhësi brenda pas dehidratimit dhe ka një sipërfaqe shumë të madhe. Sitat molekulare quhen sita molekulare sepse ato mund të ndajnë molekulat me forma, diametra, polaritete, pika vlimi dhe nivele ngopjes të ndryshme.
Uji është një molekulë shumë polare dhe sitat molekulare kanë një afinitet të fortë për ujin. Adsorbimi i sitave molekulare është adsorbim fizik dhe kur adsorbimi është i ngopur, duhet një periudhë kohore për t'u ngrohur dhe rigjeneruar përpara se të mund të adsorbohet përsëri. Prandaj, të paktën dy tharëse përfshihen në një pajisje pastrimi, ku njëri punon ndërsa tjetri rigjenerohet, për të siguruar prodhimin e vazhdueshëm të gazit hidrogjen të qëndrueshëm në pikën e vesës.
Tharësja ka një strukturë cilindrike të brendshme dhe të jashtme, me adsorbentin e ngarkuar midis cilindrave të jashtëm dhe të brendshëm. Komponenti elektrik i ngrohjes rezistent ndaj shpërthimit është instaluar brenda cilindrit të brendshëm, dhe dy sensorë temperature janë të vendosur në pjesën e sipërme dhe të poshtme të paketimit të sitës molekulare për të zbuluar dhe kontrolluar temperaturën e reagimit. Cilindri i jashtëm është i mbështjellë me shtresë izoluese për të parandaluar humbjen e nxehtësisë dhe për të shmangur djegiet. Rrjedha e ajrit në gjendjen e adsorbimit (duke përfshirë gjendjet primare dhe sekondare të punës) dhe gjendjen e rigjenerimit është e kundërt. Në gjendjen e adsorbimit, tubi i sipërm është dalja e gazit dhe tubi i poshtëm është hyrja e gazit. Në gjendjen e rigjenerimit, tubi i sipërm është hyrja e gazit dhe tubi i poshtëm është dalja e gazit. Sistemi i tharjes mund të ndahet në dy tharëse kullash dhe tre tharëse kullash sipas numrit të tharëseve.
4. Procesi me dy kulla
Në pajisje janë instaluar dy tharëse, të cilat alternojnë dhe rigjenerohen brenda një cikli (48 orë) për të arritur funksionimin e vazhdueshëm të të gjithë pajisjes. Pas tharjes, pika e vesës së hidrogjenit mund të arrijë nën -60 ℃. Gjatë një cikli pune (48 orë), tharëset A dhe B kalojnë përkatësisht në gjendje pune dhe rigjenerimi.
Në një cikël ndërrimi, tharësja përjeton dy gjendje: gjendjen e punës dhe gjendjen e rigjenerimit.
· Gjendja e rigjenerimit: Vëllimi i gazit të përpunimit është vëllimi i plotë i gazit. Gjendja e rigjenerimit përfshin fazën e ngrohjes dhe fazën e ftohjes me fryrje;
1) Faza e ngrohjes – ngrohësi brenda tharëses punon dhe ndalon automatikisht ngrohjen kur temperatura e sipërme arrin vlerën e caktuar ose koha e ngrohjes arrin vlerën e caktuar;
2) Faza e ftohjes – Pasi tharësja ndalon së ngrohuri, rrjedha e ajrit vazhdon të rrjedhë nëpër tharëse në rrugën origjinale për ta ftohur atë derisa tharësja të kalojë në modalitetin e punës.
· Gjendja e punës: Vëllimi i ajrit të përpunimit është në kapacitet të plotë dhe ngrohësi brenda tharëses nuk funksionon.
5. Rrjedha e punës me tre kulla
Aktualisht, procesi me tre kulla përdoret gjerësisht. Në pajisje janë instaluar tre tharëse, të cilat përmbajnë tharëse (sita molekulare) me kapacitet të madh adsorbimi dhe rezistencë të mirë ndaj temperaturës. Tre tharëse alternojnë midis funksionimit, rigjenerimit dhe adsorbimit për të arritur funksionimin e vazhdueshëm të të gjithë pajisjes. Pas tharjes, pika e vesës së gazit të hidrogjenit mund të arrijë nën -70 ℃.
Gjatë një cikli ndërrimi, tharësja kalon nëpër tre gjendje: punë, adsorbim dhe rigjenerim. Për secilën gjendje, tharësja e parë në të cilën hyn gazi i papërpunuar i hidrogjenit pas deoksigjenimit, ftohjes dhe filtrimit të ujit ndodhet:
1) Statusi i punës: Vëllimi i gazit të përpunimit është në kapacitet të plotë, ngrohësi brenda tharëses nuk funksionon dhe mjedisi është gaz hidrogjeni i papërpunuar që nuk është dehidratuar;
Tharësja e dytë hyrëse ndodhet në:
2) Gjendja e rigjenerimit: 20% e vëllimit të gazit: Gjendja e rigjenerimit përfshin fazën e ngrohjes dhe fazën e ftohjes me fryrje;
Faza e ngrohjes – ngrohësi brenda tharëses punon dhe ndalon automatikisht ngrohjen kur temperatura e sipërme arrin vlerën e caktuar ose koha e ngrohjes arrin vlerën e caktuar;
Faza e ftohjes – Pasi tharësja ndalon ngrohjen, rrjedha e ajrit vazhdon të rrjedhë nëpër tharëse në rrugën origjinale për ta ftohur atë derisa tharësja të kalojë në modalitetin e punës; Kur tharësja është në fazën e rigjenerimit, mjedisi është gaz hidrogjeni i thatë i dehidratuar;
Tharësja e tretë hyrëse ndodhet në:
3) Gjendja e adsorbimit: Vëllimi i gazit të përpunimit është 20%, ngrohësi në tharëse nuk funksionon dhe mjedisi është gaz hidrogjeni për rigjenerim.
Koha e postimit: 19 dhjetor 2024
