Таза энергия мен тұрақты дамуға деген әлемдік ұмтылыстың артуымен сутегі энергиясы тиімді және таза энергия тасымалдаушысы ретінде біртіндеп адамдардың көз алдына еніп келеді. Сутегі энергетикасы саласының тізбегіндегі негізгі буын ретінде сутегін тазарту технологиясы тек сутегі энергиясының қауіпсіздігі мен сенімділігіне ғана емес, сонымен қатар сутегі энергиясының қолданылу аясы мен экономикалық пайдасына тікелей әсер етеді.
1. Өнімнің сутегіне қойылатын талаптар
Сутегі химиялық шикізат және энергия тасымалдаушы ретінде әртүрлі қолдану жағдайларында тазалық пен қоспа құрамына әртүрлі талаптар қояды. Синтетикалық аммиак, метанол және басқа да химиялық өнімдерді өндіру кезінде катализатормен уланудың алдын алу және өнім сапасын қамтамасыз ету үшін қоспа құрамын талаптарға сәйкестендіру үшін қоректік газдағы сульфидтер мен басқа да улы заттарды алдын ала алып тастау керек. Металлургия, керамика, шыны және жартылай өткізгіштер сияқты өнеркәсіп салаларында сутегі газы өнімдермен тікелей жанасады, ал тазалық пен қоспа құрамына қойылатын талаптар қатаңырақ. Мысалы, жартылай өткізгіштер өнеркәсібінде сутегі кристалл мен субстратты дайындау, тотығу, күйдіру және т.б. сияқты процестер үшін қолданылады, оларда оттегі, су, ауыр көмірсутектер, күкіртті сутек және т.б. сияқты қоспаларға өте жоғары шектеулер бар.
2. Оттегісіздендірудің жұмыс принципі
Катализатордың әсерінен сутегідегі аз мөлшердегі оттегі сутегімен әрекеттесіп, су түзе алады, бұл оттегісіздену мақсатына жетеді. Реакция экзотермиялық реакция болып табылады және реакция теңдеуі келесідей:
2H ₂+O ₂ (катализатор) -2H ₂ O+Q
Катализатордың құрамы, химиялық қасиеттері және сапасы реакцияға дейін және одан кейін өзгермейтіндіктен, катализаторды регенерациясыз үздіксіз пайдалануға болады.
Тотықсыздандырғыштың ішкі және сыртқы цилиндр құрылымы бар, катализатор сыртқы және ішкі цилиндрлердің арасына жүктелген. Жарылысқа төзімді электрлік қыздыру компоненті ішкі цилиндрдің ішіне орнатылған, ал реакция температурасын анықтау және басқару үшін катализатор қаптамасының жоғарғы және төменгі жағында екі температура сенсоры орналасқан. Сыртқы цилиндр жылудың жоғалуын болдырмау және күйіп қалуды болдырмау үшін оқшаулағыш қабатпен оралған. Шикі сутегі деоксиданттырғыштың жоғарғы кірісінен ішкі цилиндрге кіреді, электрлік қыздыру элементімен қыздырылады және катализатор қабаты арқылы төменнен жоғары қарай ағады. Шикі сутегідегі оттегі катализатордың әсерінен сутегімен әрекеттесіп, су түзеді. Төменгі шығыстан ағып жатқан сутегідегі оттегінің мөлшері 1 ppm-ден төменге дейін төмендеуі мүмкін. Қосылу нәтижесінде пайда болған су деоксиданттырғыштан сутегі газымен газ тәрізді күйде ағады, кейінгі сутегі салқындатқышында конденсацияланады, ауа-су бөлгішінде сүзіледі және жүйеден шығарылады.
3. Құрғақтықтың жұмыс принципі
Сутегі газын кептіру адсорбент ретінде молекулалық електерді пайдаланатын адсорбция әдісін қолданады. Кептіруден кейін сутегі газының шық нүктесі -70 ℃-тан төмен жетуі мүмкін. Молекулалық елек - бұл кубтық торы бар алюмосиликат қосылысының бір түрі, ол сусызданғаннан кейін ішінде бірдей өлшемдегі көптеген қуыстарды құрайды және өте үлкен беткі ауданға ие. Молекулалық електер молекулалық електер деп аталады, себебі олар әртүрлі пішіндегі, диаметрдегі, полярлықтағы, қайнау температурасындағы және қанығу деңгейлеріндегі молекулаларды бөле алады.
Су - өте полярлы молекула, ал молекулалық електер суға күшті жақындыққа ие. Молекулалық електерді адсорбциялау физикалық адсорбция болып табылады, ал адсорбция қаныққан кезде, оны қайтадан адсорбциялау үшін қыздыру және қалпына келтіру үшін белгілі бір уақыт қажет. Сондықтан, шық нүктесі тұрақты сутегі газының үздіксіз өндірілуін қамтамасыз ету үшін тазарту құрылғысына кемінде екі кептіргіш кіреді, біреуі жұмыс істейді, ал екіншісі қалпына келеді.
Кептіргіштің ішкі және сыртқы цилиндр құрылымы бар, адсорбент сыртқы және ішкі цилиндрлердің арасына жүктеледі. Жарылысқа төзімді электрлік қыздыру компоненті ішкі цилиндрдің ішіне орнатылған, ал реакция температурасын анықтау және басқару үшін молекулалық елек қаптамасының жоғарғы және төменгі жағында екі температура сенсоры орналасқан. Сыртқы цилиндр жылу жоғалуын болдырмау және күйіп қалуды болдырмау үшін оқшаулағыш қабатпен оралған. Адсорбциялық күйдегі (бастапқы және қосымша жұмыс күйлерін қоса алғанда) және регенерация күйіндегі ауа ағыны кері бағытта жүреді. Адсорбциялық күйде жоғарғы ұштық құбыр газ шығысы, ал төменгі ұштық құбыр газ кірісі болып табылады. Регенерация күйінде жоғарғы ұштық құбыр газ кірісі, ал төменгі ұштық құбыр газ шығысы болып табылады. Кептіру жүйесін кептіргіштер санына қарай екі мұнара кептіргіш және үш мұнара кептіргіш болып бөлуге болады.
4. Екі мұнара процесі
Құрылғыға екі кептіргіш орнатылған, олар бір цикл ішінде (48 сағат) кезектесіп және қалпына келтіріліп, бүкіл құрылғының үздіксіз жұмыс істеуіне қол жеткізеді. Кептіргеннен кейін сутегінің шық нүктесі -60 ℃-тан төмен жетуі мүмкін. Жұмыс циклі кезінде (48 сағат) А және В кептіргіштері сәйкесінше жұмыс және қалпына келу күйлерінен өтеді.
Бір ауысу циклінде кептіргіш екі күйді бастан кешіреді: жұмыс күйі және регенерация күйі.
·Қалпына келтіру күйі: Өңдеу газының көлемі толық газ көлемі болып табылады. Қалпына келтіру күйі қыздыру кезеңін және үрлеу салқындату кезеңін қамтиды;
1) Қыздыру кезеңі – кептіргіштің ішіндегі қыздырғыш жұмыс істейді және жоғарғы температура белгіленген мәнге жеткенде немесе қыздыру уақыты белгіленген мәнге жеткенде қыздыруды автоматты түрде тоқтатады;
2) Салқындату кезеңі – Кептіргіш қыздыруды тоқтатқаннан кейін, ауа ағыны кептіргіш жұмыс режиміне ауысқанша оны салқындату үшін бастапқы жолмен ағып тұрады.
·Жұмыс күйі: Өңдеу ауасының көлемі толық қуатта, ал кептіргіштің ішіндегі қыздырғыш жұмыс істемейді.
5. Үш мұнаралы жұмыс процесі
Қазіргі уақытта үш мұнара процесі кеңінен қолданылады. Құрылғыға үш кептіргіш орнатылған, олардың құрамында үлкен адсорбциялық сыйымдылығы және жақсы температураға төзімділігі бар кептіргіштер (молекулалық електер) бар. Үш кептіргіш құрылғының үздіксіз жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін жұмыс, регенерация және адсорбция арасында кезектесіп жұмыс істейді. Кептіруден кейін сутегі газының шық нүктесі -70 ℃-тан төмен жетуі мүмкін.
Ауыстыру циклі кезінде кептіргіш үш күйден өтеді: жұмыс, адсорбция және регенерация. Әрбір күй үшін шикі сутегі газы оттегісізденуден, салқындатудан және суды сүзуден кейін кіретін бірінші кептіргіш орналасқан:
1) Жұмыс күйі: Өңдеу газының көлемі толық қуатта, кептіргіштің ішіндегі қыздырғыш жұмыс істемейді, ал орта - сусыздандырылмаған шикі сутегі газы;
Екінші кептіргіш кіретін жері мына жерде орналасқан:
2) Регенерация күйі: газ көлемінің 20%: Регенерация күйі қыздыру сатысын және үрлеу салқындату сатысын қамтиды;
Қыздыру кезеңі – кептіргіштің ішіндегі қыздырғыш жұмыс істейді және жоғарғы температура белгіленген мәнге жеткенде немесе қыздыру уақыты белгіленген мәнге жеткенде қыздыруды автоматты түрде тоқтатады;
Салқындату кезеңі – Кептіргіш қыздыруды тоқтатқаннан кейін, ауа ағыны кептіргіш жұмыс режиміне ауысқанша оны салқындату үшін бастапқы жолмен кептіргіш арқылы ағып отырады; Кептіргіш регенерация кезеңінде болған кезде, орта кептірілген құрғақ сутегі газы болып табылады;
Кептіргіштің үшінші кіреберісі мына жерде орналасқан:
3) Адсорбция күйі: Өңдеу газының көлемі 20% құрайды, кептіргіштегі қыздырғыш жұмыс істемейді, ал орта регенерацияға арналған сутегі газы болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 19 желтоқсан
