Energia garbiaren eta garapen jasangarriaren aldeko gero eta bilaketa global handiagoarekin, hidrogeno-energia, energia-eramaile eraginkor eta garbi gisa, pixkanaka sartzen ari da jendearen ikuspegian. Hidrogeno-energiaren industria-katean funtsezko katebegi gisa, hidrogenoa arazteko teknologiak ez du hidrogeno-energiaren segurtasuna eta fidagarritasuna bakarrik kontuan hartzen, baizik eta hidrogeno-energiaren aplikazio-eremuan eta onura ekonomikoetan ere zuzenean eragiten du.
1. Produktu hidrogenoaren eskakizunak
Hidrogenoak, lehengai kimiko eta energia-eramaile gisa, purutasun eta ezpurutasun edukiari buruzko eskakizun desberdinak ditu aplikazio-eszenatoki desberdinetan. Amoniako sintetikoa, metanola eta beste produktu kimiko batzuk ekoiztean, katalizatzaileen intoxikazioak saihesteko eta produktuaren kalitatea bermatzeko, elikadura-gaseko sulfuroak eta beste substantzia toxikoak aldez aurretik kendu behar dira ezpurutasun edukia murrizteko eta eskakizunak betetzeko. Metalurgia, zeramika, beira eta erdieroaleak bezalako industria-arloetan, hidrogeno gasa produktuekin zuzenean kontaktuan jartzen da, eta purutasun eta ezpurutasun edukiari buruzko eskakizunak zorrotzagoak dira. Adibidez, erdieroaleen industrian, hidrogenoa kristal eta substratuen prestaketa, oxidazioa, erreketa eta abar bezalako prozesuetarako erabiltzen da, eta horiek hidrogenoan dauden ezpurutasunei buruzko muga oso handiak dituzte, hala nola oxigenoa, ura, hidrokarburo astunak, hidrogeno sulfuroa eta abar.
2. Desoxigenazio-printzipioa
Katalizatzaile baten eraginpean, hidrogenoan dagoen oxigeno kantitate txiki batek hidrogenoarekin erreakziona dezake ura sortzeko, desoxigenazioa lortzeko. Erreakzioa erreakzio exotermikoa da, eta erreakzio-ekuazioa honako hau da:
2H₂+O₂ (katalizatzailea) -2H₂O+Q
Katalizatzailearen beraren osaera, propietate kimikoak eta kalitatea ez direnez aldatzen erreakzioaren aurretik eta ondoren, katalizatzailea etengabe erabil daiteke birsorkuntzarik gabe.
Desoxidatzaileak barneko eta kanpoko zilindro-egitura bat du, katalizatzailea kanpoko eta barneko zilindroen artean kargatuta dagoelarik. Leherketaren aurkako berogailu elektrikoaren osagaia barneko zilindroaren barruan instalatuta dago, eta bi tenperatura-sentsore daude katalizatzailearen paketatzearen goialdean eta behealdean erreakzio-tenperatura detektatu eta kontrolatzeko. Kanpoko zilindroa isolamendu-geruza batez bilduta dago bero-galera eta erredurak saihesteko. Hidrogeno gordina desoxidatzailearen goiko sarreratik sartzen da barneko zilindrora, berogailu elektriko batek berotzen du eta katalizatzaile-ohean zehar isurtzen da behetik gora. Hidrogeno gordinaren oxigenoak hidrogenoarekin erreakzionatzen du katalizatzailearen eraginpean ura sortzeko. Beheko irteeratik irteten den hidrogenoaren oxigeno-edukia 1 ppm-tik behera murriztu daiteke. Konbinazioak sortutako ura desoxidatzailetik ateratzen da hidrogeno gasarekin batera, ondorengo hidrogeno-hozkailuan kondentsatzen da, aire-ur bereizgailuan iragazten da eta sistematik isurtzen da.
3. Lehortasunaren funtzionamendu-printzipioa
Hidrogeno gasaren lehortzeak adsorzio-metodoa erabiltzen du, bahe molekularrak adsorbatzaile gisa erabiliz. Lehortu ondoren, hidrogeno gasaren ihintz-puntua -70 ℃-tik behera irits daiteke. Bahe molekularra aluminosilikato konposatu mota bat da, sare kubikoa duena, deshidratazioaren ondoren barruan tamaina bereko barrunbe asko sortzen dituena eta azalera oso handia duena. Bahe molekularrei bahe molekular deitzen zaie, forma, diametro, polaritate, irakite-puntu eta saturazio-maila desberdineko molekulak bereiz ditzaketelako.
Ura molekula oso polarra da, eta bahe molekularrek afinitate handia dute urarekiko. Bahe molekularren adsorzioa adsorzio fisikoa da, eta adsorzioa saturatuta dagoenean, denbora pixka bat behar da berotu eta birsortzeko berriro adsortu ahal izateko. Beraz, gutxienez bi lehorgailu sartzen dira arazketa-gailu batean, bata lanean besteak birsortzen duen bitartean, ihintz-puntuko hidrogeno gas egonkorraren ekoizpen jarraitua bermatzeko.
Lehorgailuak barneko eta kanpoko zilindro egitura bat du, adsorbentea kanpoko eta barneko zilindroen artean kargatuta. Leherketaren aurkako berogailu elektrikoaren osagaia barneko zilindroaren barruan instalatuta dago, eta bi tenperatura sentsore daude bahe molekularraren paketatzearen goialdean eta behealdean, erreakzio tenperatura detektatu eta kontrolatzeko. Kanpoko zilindroa isolamendu geruza batez bilduta dago bero galera saihesteko eta erredurak saihesteko. Adsorzio egoeran (lehen eta bigarren mailako funtzionamendu egoerak barne) aire-fluxua alderantzikatuta dago. Adsorzio egoeran, goiko muturreko hodia gas irteera da eta beheko muturreko hodia gas sarrera. Birsorzio egoeran, goiko muturreko hodia gas sarrera da eta beheko muturreko hodia gas irteera. Lehortze sistema bi dorre lehorgailutan eta hiru dorre lehorgailutan bana daiteke lehorgailu kopuruaren arabera.
4. Bi dorre prozesua
Bi lehorgailu instalatuta daude gailuan, txandaka 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 izaten dituzte, hurrenez hurren.
Kommutazio-ziklo batean, lehorgailuak bi egoera jasaten ditu: funtzionamendu-egoera eta birsorkuntza-egoera.
·Birsorkuntza egoera: Prozesatzeko gasaren bolumena gas-bolumen osoa da. Birsorkuntza egoerak berotze-fasea eta putz bidezko hozte-fasea barne hartzen ditu;
1) Berotze-etapa – lehorgailuaren barruko berogailuak funtzionatzen du, eta automatikoki gelditzen da berotzea goiko tenperatura ezarritako baliora iristen denean edo berotze-denborak ezarritako baliora iristen denean;
2) Hozte-fasea – Lehorgailuak berotzeari utzi ondoren, aire-fluxuak jatorrizko bidetik jarraitzen du lehorgailuan zehar hozteko, lehorgailua funtzionamendu-modura aldatu arte.
·Funtzionamendu egoera: Prozesatzeko aire bolumena gaitasun osoan dago, eta lehorgailuaren barruko berogailua ez dabil.
5. Hiru dorreen lan-fluxua
Gaur egun, hiru dorreen prozesua asko erabiltzen da. Hiru lehorgailu daude instalatuta gailuan, eta horiek lehortzaileak (bahe molekularrak) dituzte, xurgapen-ahalmen handikoak eta tenperatura-erresistentzia onarekin. Hiru lehorgailuk txandakatzen dute funtzionamendua, birsorkuntza eta xurgapena gailu osoaren funtzionamendu jarraitua lortzeko. Lehortu ondoren, hidrogeno gasaren ihintz-puntua -70 ℃-tik behera irits daiteke.
Kommutazio-ziklo batean, lehorgailuak hiru egoera igarotzen ditu: lanean, adsorzioan eta birsorkuntzan. Egoera bakoitzerako, hidrogeno gas gordina desoxigenatu, hoztu eta ura iragazi ondoren sartzen den lehen lehorgailua dago:
1) Lan-egoera: Prozesatzeko gasaren bolumena gaitasun osoan dago, lehorgailuaren barruko berogailua ez dabil, eta medioa deshidratatu gabeko hidrogeno gas gordina da;
Bigarren lehorgailua sartzen dena hemen dago:
2) Birsorkuntza egoera: % 20ko gas bolumena: Birsorkuntza egoerak berotze fasea eta putz bidezko hozte fasea barne hartzen ditu;
Berotze-etapa – lehorgailuaren barruko berogailuak funtzionatzen du, eta automatikoki gelditzen da berotzea goiko tenperatura ezarritako baliora iristen denean edo berotze-denborak ezarritako baliora iristen denean;
Hozte-etapa – Lehorgailuak berotzeari utzi ondoren, aire-fluxuak lehorgailuan zehar jarraitzen du jatorrizko bidetik hozteko, lehorgailua funtzionamendu-modura aldatu arte; Lehorgailua birsorkuntza-fasean dagoenean, medioa hidrogeno gas lehor deshidratatua da;
Hirugarren lehorgailua sartzen dena hemen dago:
3) Adsorzio egoera: Prozesatzeko gasaren bolumena % 20koa da, lehorgailuko berogailua ez dabil eta bitartekoa birsorkuntzarako hidrogeno gasa da.
Argitaratze data: 2024ko abenduaren 19a
