Energia garbiaren eta garapen iraunkorraren bilatze global gero eta handiagoarekin, hidrogenoaren energia, energia-eramaile eraginkor eta garbi gisa, pixkanaka jendearen ikuspegian sartzen ari da. Hidrogenoaren energiaren industria-katearen funtsezko lotura gisa, hidrogenoa arazteko teknologiak hidrogenoaren energiaren segurtasunari eta fidagarritasunari ez ezik, hidrogenoaren energiaren aplikazio-esparruari eta onura ekonomikoei ere eragiten die zuzenean.
1.Produktu hidrogenoaren baldintzak
Hidrogenoak, lehengai kimiko eta energia-eramaile gisa, garbitasun eta ezpurutasun-edukiaren eskakizun desberdinak ditu aplikazio-eszenatoki desberdinetan. Amoniako sintetikoa, metanola eta beste produktu kimiko batzuk ekoizten direnean, katalizatzaileen intoxikazioak saihesteko eta produktuaren kalitatea bermatzeko, sulfuroak eta elikadura-gasan dauden beste substantzia toxiko batzuk kendu behar dira aldez aurretik ezpurutasun-edukia murrizteko baldintzak betetzeko. Metalurgia, zeramika, beira eta erdieroaleak bezalako industria-eremuetan, hidrogeno gasa zuzenean jartzen da harremanetan produktuekin, eta garbitasun- eta ezpurutasun-edukiaren baldintzak zorrotzagoak dira. Esaterako, erdieroaleen industrian, hidrogenoa kristalak eta substratuak prestatzeko, oxidatzeko, errekuzitzeko eta abar bezalako prozesuetarako erabiltzen da, oxigenoa, ura, hidrokarburo astunak, hidrogeno sulfuroa eta abar bezalako ezpurutasunetan muga oso handiak dituztenak hidrogenoan.
2.Desoxigenazioaren funtzionamendu-printzipioa
Katalizatzaile baten eraginez, hidrogenoaren oxigeno kantitate txiki batek hidrogenoarekin erreakziona dezake ura sortzeko, desoxigenazioaren helburua lortuz. Erreakzioa erreakzio exotermikoa da, eta erreakzioaren ekuazioa honakoa da:
2H ₂+O ₂ (katalizatzailea) -2H ₂ O+Q
Katalizatzailearen konposizioa, propietate kimikoak eta kalitatea erreakzioaren aurretik eta ondoren aldatzen ez direnez, katalizatzailea etengabe erabil daiteke birsortu gabe.
Desoxidatzaileak barruko eta kanpoko zilindro-egitura du, katalizatzailea kanpoko eta barruko zilindroen artean kargatuta. Leherketa-frogako berogailu elektrikoaren osagaia barneko zilindroaren barruan instalatzen da, eta bi tenperatura sentsore daude katalizatzailearen ontziaren goiko eta beheko aldean, erreakzio tenperatura detektatzeko eta kontrolatzeko. Kanpoko zilindroa isolamendu-geruza batekin bilduta dago bero-galera saihesteko eta erredurak saihesteko. Hidrogeno gordina desoxidatzailearen goiko sarreratik barneko zilindrora sartzen da, berogailu elektrikoko elementu batek berotzen du eta katalizatzailearen ohantzean zehar igarotzen da behetik gora. Hidrogeno gordinaren oxigenoak hidrogenoarekin erreakzionatzen du katalizatzailearen eraginez ura sortzeko. Beheko irteeratik irteten den hidrogenoaren oxigeno-edukia 1 ppm baino gutxiagora murriztu daiteke. Konbinazioak sortutako ura desoxidatzailetik gas-forman irteten da hidrogeno gasarekin, ondorengo hidrogeno-hozgailuan kondentsatzen da, aire-ura bereizlean iragazten da eta sistematik isurtzen da.
3.Lehortasun-printzipioa
Hidrogeno gasaren lehorketak adsortzio metodoa hartzen du, bahe molekularrak xurgatzaile gisa erabiliz. Lehortu ondoren, hidrogeno gasaren ihintz-puntua -70 ℃-tik behera irits daiteke. Baba molekularra sare kubikoa duen aluminosilikato-konposatu mota bat da, barnean tamaina bereko barrunbe asko eratzen dituena deshidratatu ondoren eta azalera oso handia duena. Bahe molekularrei bahe molekular deitzen zaie, forma, diametro, polaritate, irakite-puntu eta saturazio-maila desberdinak dituzten molekulak bereiz ditzaketelako.
Ura oso polar molekula bat da, eta bahe molekularrek urarekiko afinitate handia dute. Baba molekularren adsortzioa adsortzio fisikoa da, eta adsortzioa saturatuta dagoenean, denbora-tarte bat behar da berotzeko eta birsortzeko berriro xurgatu ahal izateko. Hori dela eta, gutxienez bi lehorgailu sartzen dira arazketa-gailu batean, bata funtzionatzen duen bitartean bestea birsortzen den bitartean, ihintz-puntu egonkorra den hidrogeno gasaren ekoizpen etengabea bermatzeko.
Lehorgailuak barruko eta kanpoko zilindro-egitura du, adsorbentea kanpoko eta barruko zilindroen artean kargatuta. Leherketa-frogako berogailu elektrikoaren osagaia barruko zilindroaren barruan instalatzen da, eta bi tenperatura sentsore daude bahe molekularraren ontziaren goiko eta beheko aldean, erreakzio-tenperatura detektatzeko eta kontrolatzeko. Kanpoko zilindroa isolamendu-geruza batekin bilduta dago bero-galera saihesteko eta erredurak saihesteko. Aire-fluxua adsortzio-egoeran (lehen eta bigarren mailako lan-egoerak barne) eta birsorkuntza-egoeran alderantzikatzen da. Adsortzio egoeran, goiko muturreko hodia gasaren irteera da eta beheko muturreko hodia gasaren sarrera da. Birsorkuntza egoeran, goiko muturreko hodia gasaren sarrera da eta beheko muturra gasaren irteera. Lehortze-sistema bi dorre-lehorgailu eta hiru dorre-lehorgailutan bana daiteke lehorgailu kopuruaren arabera.
4.Bi dorre prozesua
Gailuan bi lehorgailu instalatzen dira, txandakatu eta birsortzen direnak ziklo batean (48 ordu) gailu osoaren funtzionamendu jarraitua lortzeko. Lehortu ondoren, hidrogenoaren ihintz-puntua -60 ℃-tik behera irits daiteke. Lan-ziklo batean (48 ordu), A eta B lehorgailuek lan eta birsortze egoerak jasaten dituzte, hurrenez hurren.
Etenketa-ziklo batean, lehorgailuak bi egoera jasaten ditu: lan-egoera eta birsorkuntza-egoera.
·Birsorkuntza egoera: prozesatzeko gas bolumena gas bolumen osoa da. Birsorkuntza-egoerak berotze-etapa eta putz-hozte-etapa barne hartzen ditu;
1) Berotze fasea - lehorgailuaren barruko berogailuak funtzionatzen du eta automatikoki gelditzen du berokuntza goiko tenperatura ezarritako baliora iristen denean edo berotze denbora ezarritako baliora iristen denean;
2) Hozte-fasea - Lehorgailua berotzeari utzi ondoren, aire-fluxuak lehorgailutik jatorrizko bidetik igarotzen jarraitzen du, hozteko, lehorgailua lan-modura aldatu arte.
·Lan-egoera: prozesatzeko aire-bolumena ahalmen osoan dago, eta lehorgailuaren barruko berogailua ez dabil.
5.Hiru dorre lan-fluxua
Gaur egun, hiru dorre prozesua oso erabilia da. Hiru lehorgailu instalatuta daude gailuan, xurgapen-gaitasun handiko eta tenperatura-erresistentzia ona duten lehorgailuak (bahe molekularrak) dituztenak. Hiru lehorgailuak funtzionamendua, birsorkuntza eta adsortzioa txandakatzen dituzte gailu osoaren etengabeko funtzionamendua lortzeko. Lehortu ondoren, hidrogeno gasaren ihintz-puntua -70 ℃-tik behera irits daiteke.
Aldaketa-ziklo batean, lehorgailuak hiru egoera igarotzen ditu: funtzionamendua, adsortzioa eta birsorkuntza. Egoera bakoitzerako, desoxigenatu, hoztu eta ura iragazi ondoren hidrogeno gas gordina sartzen den lehen lehorgailua kokatzen da:
1) Lan-egoera: prozesatzeko gasaren bolumena ahalmen osoan dago, lehorgailuaren barruko berogailuak ez du funtzionatzen eta bitartekoa deshidratatu ez den hidrogeno gas gordina da;
Bigarren lehorgailua sartzen da:
2) Birsorkuntza-egoera: % 20 gas bolumena: Birsorkuntza-egoerak berokuntza-etapa eta putz-hozte-etapa barne hartzen ditu;
Berokuntza fasea - lehorgailuaren barruko berogailuak funtzionatzen du eta automatikoki gelditzen du berokuntza goiko tenperatura ezarritako baliora iristen denean edo berotze denbora ezarritako baliora iristen denean;
Hozte-fasea - Lehorgailua berotzeari utzi ondoren, aire-fluxuak lehorgailutik igarotzen jarraitzen du jatorrizko bidetik hozteko, lehorgailua lan-modura aldatu arte; Lehorgailua birsortze fasean dagoenean, medioa hidrogeno gas lehor deshidratatua da;
Hirugarren lehorgailua sartzen da:
3) Adsortzio egoera: prozesatzeko gasaren bolumena % 20 da, lehorgailuko berogailua ez dabil eta ertainak hidrogeno gasa da birsortzeko.
Argitalpenaren ordua: 2024-12-19
