Kwa kuongezeka kwa harakati za kimataifa za nishati safi na maendeleo endelevu, nishati ya hidrojeni, kama kibebaji cha nishati safi na chenye ufanisi, inaingia polepole katika maono ya watu. Kama kiungo muhimu katika mnyororo wa tasnia ya nishati ya hidrojeni, teknolojia ya utakaso wa hidrojeni haihusishi tu usalama na uaminifu wa nishati ya hidrojeni, lakini pia huathiri moja kwa moja wigo wa matumizi na faida za kiuchumi za nishati ya hidrojeni.
1. Mahitaji ya hidrojeni ya bidhaa
Hidrojeni, kama malighafi ya kemikali na kibebaji cha nishati, ina mahitaji tofauti ya usafi na kiwango cha uchafu katika hali tofauti za matumizi. Katika uzalishaji wa amonia ya sintetiki, methanoli na bidhaa zingine za kemikali, ili kuzuia sumu ya kichocheo na kuhakikisha ubora wa bidhaa, salfaidi na vitu vingine vyenye sumu kwenye gesi ya kulisha lazima viondolewe mapema ili kupunguza kiwango cha uchafu ili kukidhi mahitaji. Katika nyanja za viwanda kama vile madini, kauri, glasi, na semiconductors, gesi ya hidrojeni huwasiliana moja kwa moja na bidhaa, na mahitaji ya usafi na kiwango cha uchafu ni magumu zaidi. Kwa mfano, katika tasnia ya semiconductor, hidrojeni hutumika kwa michakato kama vile utayarishaji wa fuwele na substrate, oksidi, annealing, n.k., ambayo ina mapungufu makubwa sana kwa uchafu kama vile oksijeni, maji, hidrokaboni nzito, sulfaidi hidrojeni, n.k. katika hidrojeni.
2. Kanuni ya utendaji kazi wa kuondoa oksijeni
Chini ya kitendo cha kichocheo, kiasi kidogo cha oksijeni katika hidrojeni kinaweza kuguswa na hidrojeni ili kutoa maji, na hivyo kufikia lengo la kuondoa oksijeni. Mwitikio ni mwitikio wa exothermia, na mlinganyo wa mwitikio ni kama ifuatavyo:
2H ₂+O ₂ (kichocheo) -2H ₂ O+Q
Kwa sababu muundo, sifa za kemikali, na ubora wa kichocheo chenyewe hazibadiliki kabla na baada ya mmenyuko, kichocheo kinaweza kutumika mfululizo bila kuzaliwa upya.
Kiondoa oksidi kina muundo wa silinda ya ndani na nje, huku kichocheo kikiwa kimepakiwa kati ya silinda za nje na za ndani. Kipengele cha kupokanzwa cha umeme kisicholipuka kimewekwa ndani ya silinda ya ndani, na vitambuzi viwili vya halijoto viko juu na chini ya kifungashio cha kichocheo ili kugundua na kudhibiti halijoto ya mmenyuko. Silinda ya nje imefungwa kwa safu ya insulation ili kuzuia upotevu wa joto na kuepuka kuungua. Hidrojeni mbichi huingia kwenye silinda ya ndani kutoka kwenye sehemu ya juu ya kuingiza oksidi, hupashwa joto na kipengele cha kupokanzwa cha umeme, na hutiririka kupitia kitanda cha kichocheo kutoka chini hadi juu. Oksijeni katika hidrojeni mbichi humenyuka na hidrojeni chini ya hatua ya kichocheo kutoa maji. Kiwango cha oksijeni katika hidrojeni kinachotoka kwenye sehemu ya chini kinaweza kupunguzwa hadi chini ya 1ppm. Maji yanayotokana na mchanganyiko huo hutoka kwenye kiondoa oksidi katika umbo la gesi na gesi ya hidrojeni, huganda kwenye kipoeza cha hidrojeni kinachofuata, huchuja kwenye kitenganishi cha hewa na maji, na hutolewa kutoka kwenye mfumo.
3. Kanuni ya kufanya kazi ya ukavu
Kukausha kwa gesi ya hidrojeni hutumia mbinu ya kufyonza, kwa kutumia vichujio vya molekuli kama vichujio. Baada ya kukausha, kiwango cha umande wa gesi ya hidrojeni kinaweza kufikia chini ya -70 ℃. Kichujio cha molekuli ni aina ya kiwanja cha aluminosilicate chenye kimiani ya ujazo, ambacho huunda mashimo mengi ya ukubwa sawa ndani baada ya upungufu wa maji mwilini na kina eneo kubwa sana la uso. Vichujio vya molekuli huitwa vichujio vya molekuli kwa sababu vinaweza kutenganisha molekuli zenye maumbo, kipenyo, polariti, sehemu za kuchemsha, na viwango vya kueneza.
Maji ni molekuli yenye ncha kali, na vichungi vya molekuli vina upendeleo mkubwa kwa maji. Ufyonzwaji wa vichungi vya molekuli ni ufyonzwaji wa kimwili, na wakati ufyonzwaji umejaa, inachukua muda kupasha joto na kuzaliwa upya kabla ya kufyonzwa tena. Kwa hivyo, angalau vikaushio viwili vimejumuishwa kwenye kifaa cha kusafisha, huku kimoja kikifanya kazi huku kingine kikizaliwa upya, ili kuhakikisha uzalishaji endelevu wa gesi ya hidrojeni thabiti ya umande.
Kikaushia kina muundo wa silinda ya ndani na nje, huku kifyonzaji kikiwa kimepakiwa kati ya silinda za nje na za ndani. Kipengele cha kupokanzwa cha umeme kisicholipuka kimewekwa ndani ya silinda ya ndani, na vitambuzi viwili vya halijoto viko juu na chini ya kifungashio cha ungo wa molekuli ili kugundua na kudhibiti halijoto ya mmenyuko. Silinda ya nje imefungwa kwa safu ya insulation ili kuzuia upotevu wa joto na kuepuka kuungua. Mtiririko wa hewa katika hali ya kufyonza (ikiwa ni pamoja na hali ya msingi na ya sekondari ya kufanya kazi) na hali ya kuzaliwa upya hubadilishwa. Katika hali ya kufyonza, bomba la mwisho wa juu ni njia ya kutoa gesi na bomba la mwisho wa chini ni njia ya kuingiza gesi. Katika hali ya kuzaliwa upya, bomba la mwisho wa juu ni njia ya kuingiza gesi na bomba la mwisho wa chini ni njia ya kutoa gesi. Mfumo wa kukausha unaweza kugawanywa katika vikaushia minara miwili na vikaushia minara mitatu kulingana na idadi ya vikaushia.
4. Mchakato wa minara miwili
Vikaushio viwili vimewekwa kwenye kifaa, ambavyo hubadilishana na kuzaliwa upya ndani ya mzunguko mmoja (saa 48) ili kufikia uendeshaji endelevu wa kifaa kizima. Baada ya kukausha, kiwango cha umande wa hidrojeni kinaweza kufikia chini ya -60 ℃. Wakati wa mzunguko wa kufanya kazi (saa 48), vikaushio A na B hupitia hali za kufanya kazi na kuzaliwa upya, mtawalia.
Katika mzunguko mmoja wa kubadili, kifaa cha kukaushia hupata hali mbili: hali ya kufanya kazi na hali ya kuzaliwa upya.
·Hali ya kuzaliwa upya: Kiasi cha gesi ya usindikaji ni ujazo kamili wa gesi. Hali ya kuzaliwa upya inajumuisha hatua ya kupasha joto na hatua ya kupoeza ya kupuliza;
1) Hatua ya kupasha joto - hita iliyo ndani ya kikaushio hufanya kazi, na huacha kupasha joto kiotomatiki wakati halijoto ya juu inapofikia thamani iliyowekwa au wakati wa kupasha joto unafikia thamani iliyowekwa;
2) Hatua ya kupoeza - Baada ya kifaa cha kukaushia kuacha kupasha joto, mtiririko wa hewa unaendelea kutiririka kupitia kifaa cha kukaushia katika njia ya awali ili kupoeza hadi kifaa cha kukaushia kibadilike hadi hali ya kufanya kazi.
·Hali ya kufanya kazi: Kiasi cha hewa kinachosindikwa kiko katika uwezo kamili, na hita iliyo ndani ya kikaushio haifanyi kazi.
5. Mtiririko wa kazi wa minara mitatu
Hivi sasa, mchakato wa minara mitatu unatumika sana. Vikaushio vitatu vimewekwa kwenye kifaa, ambavyo vina vikaushio vya kufyonza (vichujio vya molekuli) vyenye uwezo mkubwa wa kufyonza na upinzani mzuri wa halijoto. Vikaushio vitatu hubadilishana kati ya uendeshaji, urejeshaji, na ufyonzaji ili kufikia uendeshaji endelevu wa kifaa kizima. Baada ya kukausha, kiwango cha umande wa gesi ya hidrojeni kinaweza kufikia chini ya -70 ℃.
Wakati wa mzunguko wa kubadili, kikaushio hupitia hali tatu: kufanya kazi, kufyonzwa, na kuzaliwa upya. Kwa kila hali, kikaushio cha kwanza ambapo gesi mbichi ya hidrojeni huingia baada ya kuondoa oksijeni, kupoeza, na kuchuja maji hupatikana:
1) Hali ya kufanya kazi: Kiasi cha gesi inayosindikwa kiko katika uwezo kamili, hita iliyo ndani ya kikaushio haifanyi kazi, na kati yake ni gesi mbichi ya hidrojeni ambayo haijakaushwa;
Sehemu ya pili ya kuingilia kwenye mashine ya kukaushia iko katika:
2) Hali ya kuzaliwa upya: 20% ujazo wa gesi: Hali ya kuzaliwa upya inajumuisha hatua ya kupasha joto na hatua ya kupoeza ya kupuliza;
Hatua ya kupasha joto - hita iliyo ndani ya kikaushio hufanya kazi, na huacha kupasha joto kiotomatiki wakati halijoto ya juu inapofikia thamani iliyowekwa au wakati wa kupasha joto unafikia thamani iliyowekwa;
Hatua ya kupoeza - Baada ya kikaushio kuacha kupasha joto, mtiririko wa hewa unaendelea kutiririka kupitia kikaushio katika njia ya asili ili kukipoeza hadi kikaushio kibadilike hadi hali ya kufanya kazi; Kikaushio kinapokuwa katika hatua ya kuzaliwa upya, hewa hukaushwa na gesi kavu ya hidrojeni;
Sehemu ya tatu ya kuingilia kwenye mashine ya kukaushia iko katika:
3) Hali ya ufyonzaji: Kiasi cha gesi kinachosindikwa ni 20%, hita kwenye kikaushio haifanyi kazi, na kati yake ni gesi ya hidrojeni kwa ajili ya kuzaliwa upya.
Muda wa chapisho: Desemba-19-2024
