इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन शोधन उपकरण

स्वच्छ ऊर्जा और सतत विकास की बढ़ती वैश्विक खोज के साथ, एक कुशल और स्वच्छ ऊर्जा वाहक के रूप में हाइड्रोजन ऊर्जा धीरे-धीरे लोगों की दृष्टि में प्रवेश कर रही है। हाइड्रोजन ऊर्जा उद्योग श्रृंखला में एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में, हाइड्रोजन शुद्धिकरण तकनीक न केवल हाइड्रोजन ऊर्जा की सुरक्षा और विश्वसनीयता की चिंता करती है, बल्कि हाइड्रोजन ऊर्जा के अनुप्रयोग दायरे और आर्थिक लाभों को भी सीधे प्रभावित करती है।

1. उत्पाद हाइड्रोजन के लिए आवश्यकताएँ

रासायनिक कच्चे माल और ऊर्जा वाहक के रूप में हाइड्रोजन की विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों में शुद्धता और अशुद्धता सामग्री के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं। सिंथेटिक अमोनिया, मेथनॉल और अन्य रासायनिक उत्पादों के उत्पादन में, उत्प्रेरक विषाक्तता को रोकने और उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अशुद्धता सामग्री को कम करने के लिए फ़ीड गैस में सल्फाइड और अन्य विषाक्त पदार्थों को पहले से हटा दिया जाना चाहिए। धातुकर्म, चीनी मिट्टी की चीज़ें, कांच और अर्धचालक जैसे औद्योगिक क्षेत्रों में, हाइड्रोजन गैस उत्पादों के सीधे संपर्क में आती है, और शुद्धता और अशुद्धता सामग्री की आवश्यकताएं अधिक कठोर होती हैं। उदाहरण के लिए, अर्धचालक उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग क्रिस्टल और सब्सट्रेट तैयारी, ऑक्सीकरण, एनीलिंग इत्यादि जैसी प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, जिसमें हाइड्रोजन में ऑक्सीजन, पानी, भारी हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोजन सल्फाइड इत्यादि जैसी अशुद्धियों पर अत्यधिक सीमाएं होती हैं।

2. डीऑक्सीजनेशन का कार्य सिद्धांत

उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, हाइड्रोजन में ऑक्सीजन की थोड़ी मात्रा हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी का उत्पादन कर सकती है, जिससे डीऑक्सीजनेशन का उद्देश्य प्राप्त होता है। प्रतिक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया है, और प्रतिक्रिया समीकरण इस प्रकार है:

2H ₂+O ₂ (उत्प्रेरक) -2H ₂ O+Q

क्योंकि उत्प्रेरक की संरचना, रासायनिक गुण और गुणवत्ता प्रतिक्रिया से पहले और बाद में नहीं बदलती है, उत्प्रेरक का उपयोग पुनर्जनन के बिना लगातार किया जा सकता है।

डीऑक्सीडाइज़र में एक आंतरिक और बाहरी सिलेंडर संरचना होती है, जिसमें बाहरी और आंतरिक सिलेंडर के बीच उत्प्रेरक लोड होता है। विस्फोट रोधी इलेक्ट्रिक हीटिंग घटक आंतरिक सिलेंडर के अंदर स्थापित किया गया है, और प्रतिक्रिया तापमान का पता लगाने और नियंत्रित करने के लिए उत्प्रेरक पैकिंग के ऊपर और नीचे दो तापमान सेंसर स्थित हैं। गर्मी के नुकसान को रोकने और जलने से बचाने के लिए बाहरी सिलेंडर को इन्सुलेशन परत से लपेटा गया है। कच्चा हाइड्रोजन डीऑक्सीडाइज़र के ऊपरी इनलेट से आंतरिक सिलेंडर में प्रवेश करता है, एक विद्युत ताप तत्व द्वारा गरम किया जाता है, और उत्प्रेरक बिस्तर के माध्यम से नीचे से ऊपर तक प्रवाहित होता है। कच्चे हाइड्रोजन में मौजूद ऑक्सीजन उत्प्रेरक की क्रिया के तहत हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी का उत्पादन करती है। निचले आउटलेट से बहने वाली हाइड्रोजन में ऑक्सीजन सामग्री को 1 पीपीएम से कम किया जा सकता है। संयोजन से उत्पन्न पानी हाइड्रोजन गैस के साथ गैसीय रूप में डीऑक्सीडाइज़र से बाहर बहता है, बाद के हाइड्रोजन कूलर में संघनित होता है, वायु-जल विभाजक में फ़िल्टर होता है, और सिस्टम से छुट्टी दे दी जाती है।

3.सूखापन का कार्य सिद्धांत

हाइड्रोजन गैस को सुखाने के लिए अधिशोषक के रूप में आणविक छलनी का उपयोग करके अधिशोषण विधि अपनाई जाती है। सूखने के बाद हाइड्रोजन गैस का ओस बिंदु -70 ℃ से नीचे पहुँच सकता है। आणविक छलनी एक प्रकार का एलुमिनोसिलिकेट यौगिक है जिसमें घन जाली होती है, जो निर्जलीकरण के बाद अंदर एक ही आकार की कई गुहाएँ बनाती है और इसका सतह क्षेत्र बहुत बड़ा होता है। आणविक चलनी को आणविक चलनी कहा जाता है क्योंकि वे विभिन्न आकार, व्यास, ध्रुवता, क्वथनांक और संतृप्ति स्तर वाले अणुओं को अलग कर सकते हैं।

पानी एक अत्यधिक ध्रुवीय अणु है, और आणविक छलनी में पानी के प्रति गहरा आकर्षण होता है। आणविक छलनी का सोखना भौतिक सोखना है, और जब सोखना संतृप्त हो जाता है, तो इसे फिर से सोखने से पहले गर्म होने और पुनर्जीवित होने में कुछ समय लगता है। इसलिए, ओस बिंदु स्थिर हाइड्रोजन गैस का निरंतर उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए, शुद्धिकरण उपकरण में कम से कम दो ड्रायर शामिल किए जाते हैं, जिनमें से एक काम करता है जबकि दूसरा पुनर्जीवित होता है।

ड्रायर में एक आंतरिक और बाहरी सिलेंडर संरचना होती है, जिसमें बाहरी और आंतरिक सिलेंडरों के बीच अधिशोषक भरा होता है। विस्फोट-प्रूफ इलेक्ट्रिक हीटिंग घटक आंतरिक सिलेंडर के अंदर स्थापित किया गया है, और प्रतिक्रिया तापमान का पता लगाने और नियंत्रित करने के लिए आणविक चलनी पैकिंग के ऊपर और नीचे दो तापमान सेंसर स्थित हैं। गर्मी के नुकसान को रोकने और जलने से बचाने के लिए बाहरी सिलेंडर को इन्सुलेशन परत से लपेटा गया है। सोखना अवस्था (प्राथमिक और द्वितीयक कार्यशील अवस्था सहित) और पुनर्जनन अवस्था में वायु प्रवाह उलट जाता है। सोखने की अवस्था में, ऊपरी सिरा पाइप गैस आउटलेट है और निचला सिरा पाइप गैस इनलेट है। पुनर्जनन अवस्था में, ऊपरी सिरा पाइप गैस इनलेट है और निचला सिरा पाइप गैस आउटलेट है। सुखाने की प्रणाली को ड्रायरों की संख्या के अनुसार दो टावर ड्रायर और तीन टावर ड्रायर में विभाजित किया जा सकता है।

4. दो टावर प्रक्रिया

डिवाइस में दो ड्रायर स्थापित किए गए हैं, जो पूरे डिवाइस के निरंतर संचालन को प्राप्त करने के लिए एक चक्र (48 घंटे) के भीतर वैकल्पिक और पुन: उत्पन्न होते हैं। सूखने के बाद हाइड्रोजन का ओसांक बिंदु -60 ℃ से नीचे पहुँच सकता है। एक कार्य चक्र (48 घंटे) के दौरान, ड्रायर ए और बी क्रमशः कार्यशील और पुनर्जनन अवस्था से गुजरते हैं।

एक स्विचिंग चक्र में, ड्रायर दो अवस्थाओं का अनुभव करता है: कार्यशील अवस्था और पुनर्जनन अवस्था।

·पुनर्जनन अवस्था: प्रसंस्करण गैस की मात्रा पूर्ण गैस की मात्रा है। पुनर्जनन अवस्था में हीटिंग चरण और ब्लोइंग कूलिंग चरण शामिल हैं;

1) हीटिंग चरण - ड्रायर के अंदर हीटर काम करता है, और जब ऊपरी तापमान निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है या हीटिंग का समय निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है तो स्वचालित रूप से हीटिंग बंद हो जाता है;

2) शीतलन चरण - ड्रायर द्वारा गर्म करना बंद करने के बाद, ड्रायर को ठंडा करने के लिए मूल पथ में हवा का प्रवाह तब तक जारी रहता है जब तक कि ड्रायर कार्यशील मोड में न आ जाए।

·कार्यशील स्थिति: प्रसंस्करण वायु की मात्रा पूरी क्षमता पर है, और ड्रायर के अंदर हीटर काम नहीं कर रहा है।

5.तीन टावर वर्कफ़्लो

वर्तमान में, तीन टावर प्रक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। डिवाइस में तीन ड्रायर स्थापित किए गए हैं, जिनमें बड़ी सोखने की क्षमता और अच्छे तापमान प्रतिरोध के साथ डेसिकैंट्स (आणविक छलनी) होते हैं। पूरे उपकरण के निरंतर संचालन को प्राप्त करने के लिए तीन ड्रायर संचालन, पुनर्जनन और सोखना के बीच वैकल्पिक होते हैं। सूखने के बाद हाइड्रोजन गैस का ओस बिंदु -70 ℃ से नीचे पहुँच सकता है।

स्विचिंग चक्र के दौरान, ड्रायर तीन अवस्थाओं से गुजरता है: कार्य करना, सोखना और पुनर्जनन। प्रत्येक अवस्था के लिए, पहला ड्रायर जिसमें कच्ची हाइड्रोजन गैस डीऑक्सीजनेशन, शीतलन और जल निस्पंदन के बाद प्रवेश करती है, स्थित है:

1) कार्यशील स्थिति: प्रसंस्करण गैस की मात्रा पूरी क्षमता पर है, ड्रायर के अंदर हीटर काम नहीं कर रहा है, और माध्यम कच्ची हाइड्रोजन गैस है जिसे निर्जलित नहीं किया गया है;

प्रवेश करने वाला दूसरा ड्रायर यहां स्थित है:

2) पुनर्जनन अवस्था: 20% गैस की मात्रा: पुनर्जनन अवस्था में हीटिंग चरण और ब्लोइंग कूलिंग चरण शामिल हैं;

हीटिंग चरण - ड्रायर के अंदर हीटर काम करता है, और जब ऊपरी तापमान निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है या हीटिंग का समय निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है तो स्वचालित रूप से हीटिंग बंद हो जाता है;

शीतलन चरण - जब ड्रायर गर्म होना बंद कर देता है, तब तक हवा का प्रवाह ड्रायर के माध्यम से मूल पथ में प्रवाहित होता रहता है, जब तक कि ड्रायर कार्यशील मोड में नहीं आ जाता; जब ड्रायर पुनर्जनन चरण में होता है, तो माध्यम निर्जलित शुष्क हाइड्रोजन गैस होता है;

प्रवेश करने वाला तीसरा ड्रायर यहां स्थित है:

3) सोखना अवस्था: प्रसंस्करण गैस की मात्रा 20% है, ड्रायर में हीटर काम नहीं कर रहा है, और पुनर्जनन के लिए माध्यम हाइड्रोजन गैस है।