Էլեկտրոլիտիկ ջրի ջրածնի մաքրման սարք

Մաքուր էներգիայի և կայուն զարգացման գլոբալ աճող ձգտումով ջրածնային էներգիան, որպես արդյունավետ և մաքուր էներգիայի կրող, աստիճանաբար մտնում է մարդկանց տեսլականը: Որպես ջրածնի էներգիայի արդյունաբերության շղթայի առանցքային օղակ, ջրածնի մաքրման տեխնոլոգիան ոչ միայն վերաբերում է ջրածնի էներգիայի անվտանգությանն ու հուսալիությանը, այլև ուղղակիորեն ազդում է ջրածնի էներգիայի կիրառման շրջանակի և տնտեսական օգուտների վրա:

1. Արտադրանքի ջրածնի պահանջները

Ջրածինը, որպես քիմիական հումքի և էներգիայի կրող, ունի տարբեր պահանջներ մաքրության և կեղտաջրերի պարունակության նկատմամբ տարբեր կիրառական սցենարներում: Սինթետիկ ամոնիակի, մեթանոլի և այլ քիմիական արտադրանքի արտադրության ժամանակ կատալիզատորների թունավորումը կանխելու և արտադրանքի որակն ապահովելու համար պետք է նախօրոք հեռացվեն սնուցող գազից սուլֆիդները և այլ թունավոր նյութերը, որպեսզի նվազեցնեն կեղտի պարունակությունը՝ պահանջներին համապատասխանելու համար: Արդյունաբերական ոլորտներում, ինչպիսիք են մետալուրգիան, կերամիկա, ապակի և կիսահաղորդիչներ, ջրածնային գազը անմիջական շփման մեջ է մտնում արտադրանքի հետ, և մաքրության և կեղտաջրերի պարունակության պահանջներն ավելի խիստ են: Օրինակ, կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ ջրածինը օգտագործվում է այնպիսի գործընթացների համար, ինչպիսիք են բյուրեղների և ենթաշերտի պատրաստումը, օքսիդացումը, եռացումը և այլն, որոնք ունեն չափազանց մեծ սահմանափակումներ ջրածնի մեջ կեղտաջրերի, ինչպիսիք են թթվածինը, ջուրը, ծանր ածխաջրածինները, ջրածնի սուլֆիդը և այլն:

2. Դեօքսիգենացման աշխատանքի սկզբունքը

Կատալիզատորի ազդեցության տակ ջրածնի մեջ թթվածնի փոքր քանակությունը կարող է արձագանքել ջրածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր՝ հասնելով թթվածնազրկման նպատակին: Ռեակցիան էկզոտերմիկ ռեակցիա է, և ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

2H 2+O 2 (կատալիզատոր) -2H 2 O+Q

Քանի որ կատալիզատորի բաղադրությունը, քիմիական հատկությունները և որակը չեն փոխվում ռեակցիայից առաջ և հետո, կատալիզատորը կարող է շարունակաբար օգտագործվել առանց վերականգնման:

Դեօքսիդիզատորն ունի ներքին և արտաքին գլանների կառուցվածք, որի կատալիզատորը բեռնված է արտաքին և ներքին բալոնների միջև: Պայթյունակայուն էլեկտրական ջեռուցման բաղադրիչը տեղադրված է ներքին մխոցի ներսում, և երկու ջերմաստիճանի սենսորներ տեղադրված են կատալիզատորի փաթեթի վերևում և ներքևում՝ ռեակցիայի ջերմաստիճանը հայտնաբերելու և վերահսկելու համար: Արտաքին բալոնը փաթաթված է մեկուսիչ շերտով՝ ջերմության կորուստը կանխելու և այրվածքներից խուսափելու համար: Հում ջրածինը մտնում է ներքին գլան դեօքսիդատորի վերին մուտքից, տաքացվում է էլեկտրական տաքացնող տարրով և հոսում կատալիզատորի միջով ներքևից վերև: Հում ջրածնի մեջ պարունակվող թթվածինը կատալիզատորի ազդեցության տակ փոխազդում է ջրածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր: Ստորին ելքից դուրս հոսող ջրածնի մեջ թթվածնի պարունակությունը կարող է կրճատվել մինչև 1ppm-ից ցածր: Համակցման արդյունքում առաջացած ջուրը գազային ձևով դուրս է հոսում դեօքսիդատորից ջրածնի գազի հետ, խտանում է հաջորդող ջրածնային հովացուցիչում, զտվում օդ-ջուր բաժանարարում և դուրս է գալիս համակարգից:

3. Չորության աշխատանքի սկզբունքը

Ջրածնի գազի չորացումն ընդունում է կլանման մեթոդը՝ որպես ադսորբենտ օգտագործելով մոլեկուլային մաղեր: Չորացնելուց հետո ջրածնի գազի ցողի կետը կարող է հասնել -70 ℃-ից ցածր: Մոլեկուլային մաղը խորանարդ վանդակով ալյումինոսիլիկատային միացության տեսակ է, որը ջրազրկումից հետո ներսում ձևավորում է նույն չափի բազմաթիվ խոռոչներ և ունի շատ մեծ մակերես։ Մոլեկուլային մաղերը կոչվում են մոլեկուլային մաղեր, քանի որ դրանք կարող են առանձնացնել տարբեր ձևերով, տրամագծերով, բևեռականություններով, եռման կետերով և հագեցվածության մակարդակներով մոլեկուլներ:

Ջուրը խիստ բևեռային մոլեկուլ է, և մոլեկուլային մաղերը ջրի նկատմամբ ուժեղ կապ ունեն: Մոլեկուլային մաղերի կլանումը ֆիզիկական ադսորբցիա է, և երբ կլանումը հագեցած է, տաքանալու և վերածնվելու համար որոշակի ժամանակ է պահանջվում, մինչև այն նորից կլանվի: Հետևաբար, առնվազն երկու չորանոց ներառված են մաքրման սարքի մեջ, որոնցից մեկը աշխատում է, իսկ մյուսը վերականգնվում է՝ ապահովելու ցողի կետում կայուն ջրածնի գազի շարունակական արտադրությունը:

Չորանոցն ունի ներքին և արտաքին բալոնային կառուցվածք, ներծծող նյութը բեռնված է արտաքին և ներքին բալոնների միջև: Պայթյունակայուն էլեկտրական ջեռուցման բաղադրիչը տեղադրված է ներքին մխոցի ներսում, և երկու ջերմաստիճանի սենսորներ տեղադրված են մոլեկուլային մաղի փաթեթավորման վերևում և ներքևում՝ ռեակցիայի ջերմաստիճանը հայտնաբերելու և վերահսկելու համար: Արտաքին բալոնը փաթաթված է մեկուսիչ շերտով՝ ջերմության կորուստը կանխելու և այրվածքներից խուսափելու համար: Օդի հոսքը կլանման վիճակում (ներառյալ առաջնային և երկրորդային աշխատանքային վիճակները) և վերածնման վիճակում հակադարձվում է: Ադսորբցիոն վիճակում վերին ծայրի խողովակը գազի ելքն է, իսկ ստորին ծայրը` գազի մուտքը: Վերականգնման վիճակում վերին ծայրի խողովակը գազի մուտքն է, իսկ ստորին ծայրը` գազի ելքը: Չորացման համակարգը կարելի է բաժանել երկու աշտարակի չորանոցների և երեք աշտարակ չորանոցների՝ ըստ չորանոցների քանակի։

4. Երկու աշտարակի գործընթաց

Սարքում տեղադրված են երկու չորանոց, որոնք հերթափոխով և վերականգնվում են մեկ ցիկլի (48 ժամ) ընթացքում՝ հասնելու ամբողջ սարքի շարունակական աշխատանքին: Չորացնելուց հետո ջրածնի ցողի կետը կարող է հասնել -60 ℃-ից ցածր: Աշխատանքային ցիկլի ընթացքում (48 ժամ) չորանոցները A և B ենթարկվում են համապատասխանաբար աշխատանքային և վերականգնող վիճակների:

Մեկ անջատման ցիկլում չորանոցն ապրում է երկու վիճակ՝ աշխատանքային վիճակ և վերածնման վիճակ:

·Վերականգնման վիճակ. վերամշակող գազի ծավալը լրիվ գազի ծավալն է: Վերականգնման վիճակը ներառում է ջեռուցման փուլը և փչող հովացման փուլը.

1) Ջեռուցման փուլ – չորանոցի ներսում գտնվող ջեռուցիչը աշխատում է և ինքնաբերաբար դադարեցնում է տաքացումը, երբ վերին ջերմաստիճանը հասնում է սահմանված արժեքին կամ տաքացման ժամանակը հասնում է սահմանված արժեքին.

2) Սառեցման փուլ – Այն բանից հետո, երբ չորանոցը դադարում է տաքանալը, օդի հոսքը շարունակում է հոսել չորանոցով սկզբնական ճանապարհով, որպեսզի այն սառչի, մինչև չորանոցը անցնի աշխատանքային ռեժիմի:

· Աշխատանքային կարգավիճակ. վերամշակող օդի ծավալը լրիվ հզորությամբ է, իսկ չորանոցի ներսում գտնվող ջեռուցիչը չի աշխատում:

5. Երեք աշտարակի աշխատանքային հոսք

Ներկայումս լայնորեն կիրառվում է երեք աշտարակի գործընթացը։ Սարքի մեջ տեղադրված են երեք չորանոց, որոնք պարունակում են մեծ կլանման հզորությամբ և լավ ջերմաստիճանի դիմադրությամբ չորացուցիչներ (մոլեկուլային մաղեր): Երեք չորանոցներ փոխարինում են շահագործման, վերականգնման և կլանման միջև՝ հասնելու ամբողջ սարքի շարունակական աշխատանքին: Չորացնելուց հետո ջրածնի գազի ցողի կետը կարող է հասնել -70 ℃-ից ցածր:

Անցման ցիկլի ընթացքում չորանոցն անցնում է երեք վիճակների միջով՝ աշխատանքային, կլանում և վերածնում: Յուրաքանչյուր վիճակի համար գտնվում է առաջին չորանոցը, որտեղ հում ջրածնի գազը մտնում է թթվածնացումից, սառեցումից և ջրի զտումից հետո.

1) Աշխատանքային կարգավիճակ. վերամշակող գազի ծավալը լրիվ հզորությամբ է, չորանոցի ներսում գտնվող ջեռուցիչը չի աշխատում, իսկ միջավայրը հում ջրածնային գազ է, որը չի ջրազրկվել.

Երկրորդ մուտքի չորանոցը գտնվում է.

2) Վերականգնման վիճակ՝ 20% գազի ծավալ. Վերածնման վիճակը ներառում է տաքացման և փչող հովացման փուլը.

Ջեռուցման փուլ - չորանոցի ներսում գտնվող ջեռուցիչը աշխատում է և ավտոմատ կերպով դադարեցնում է ջեռուցումը, երբ վերին ջերմաստիճանը հասնում է սահմանված արժեքին կամ ջեռուցման ժամանակը հասնում է սահմանված արժեքին.

Սառեցման փուլ – Այն բանից հետո, երբ չորանոցը դադարեցնում է տաքացումը, օդի հոսքը շարունակում է հոսել չորանոցով սկզբնական ճանապարհով, որպեսզի այն սառչի, մինչև չորանոցն անցնի աշխատանքային ռեժիմի: Երբ չորանոցը վերածնման փուլում է, միջավայրը ջրազրկված չոր ջրածնի գազ է.

Մուտքի երրորդ չորանոցը գտնվում է.

3) կլանման վիճակ. վերամշակող գազի ծավալը 20% է, չորանոցում ջեռուցիչը չի աշխատում, իսկ միջավայրը ջրածնային գազ է վերածնման համար: