इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन शुद्धिकरण उपकरण

स्वच्छ ऊर्जा और सतत विकास की बढ़ती वैश्विक खोज के साथ, हाइड्रोजन ऊर्जा, एक कुशल और स्वच्छ ऊर्जा वाहक के रूप में, 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 से संबंधित है, बल्कि हाइड्रोजन ऊर्जा के अनुप्रयोग क्षेत्र 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 शुद्धता और अशुद्धता सामग्री के लिए अलग-अलग अनुप्रयोग परिदृश्यों में अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं। सिंथेटिक अमोनिया, मेथनॉल और अन्य रासायनिक उत्पादों के उत्पादन में, उत्प्रेरक विषाक्तता को रोकने और उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, फ़ीड गैस में सल्फाइड और अन्य विषाक्त पदार्थों को पहले से हटा दिया जाना चाहिए ताकि अशुद्धता सामग्री को कम किया जा सके ताकि आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। धातु विज्ञान, सिरेमिक, कांच और अर्धचालक जैसे औद्योगिक क्षेत्रों में, हाइड्रोजन गैस उत्पादों के सीधे संपर्क में आती है, और शुद्धता और अशुद्धता सामग्री की आवश्यकताएँ अधिक कठोर होती हैं। उदाहरण के लिए, अर्धचालक उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग क्रिस्टल और सब्सट्रेट तैयारी, ऑक्सीकरण, एनीलिंग आदि जैसी प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, जिसमें हाइड्रोजन में ऑक्सीजन, पानी, भारी हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोजन सल्फाइड आदि जैसी अशुद्धियों पर अत्यधिक उच्च सीमाएँ होती हैं।

2. डीऑक्सीजनेशन का कार्य सिद्धांत

उत्प्रेरक की क्रिया के तहत, हाइड्रोजन में ऑक्सीजन की एक छोटी मात्रा हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी बना सकती है, जिससे डीऑक्सीजनेशन का उद्देश्य प्राप्त होता है। यह प्रतिक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया है, और प्रतिक्रिया समीकरण इस प्रकार है:

2H₂+O₂ (उत्प्रेरक) -2H₂ O+Q

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

डीऑक्सीडाइज़र में एक आंतरिक और बाहरी सिलेंडर संरचना होती है, जिसमें उत्प्रेरक बाहरी और आंतरिक सिलेंडर के बीच 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। बाहरी सिलेंडर को गर्मी के नुकसान को रोकने और जलने से बचने के लिए इन्सुलेशन परत के साथ लपेटा जाता है। कच्चा हाइड्रोजन डीऑक्सीडाइज़र के ऊपरी इनलेट से आंतरिक सिलेंडर में प्रवेश करता है, एक इलेक्ट्रिक हीटिंग तत्व द्वारा गर्म किया जाता है, और नीचे से ऊपर तक उत्प्रेरक बिस्तर के माध्यम से बहता है। कच्चे हाइड्रोजन में ऑक्सीजन उत्प्रेरक की क्रिया के तहत हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी का उत्पादन करता है। निचले आउटलेट से बाहर निकलने वाले हाइड्रोजन में ऑक्सीजन की मात्रा 1ppm से कम हो सकती है। संयोजन द्वारा उत्पन्न पानी हाइड्रोजन गैस के साथ गैसीय रूप में डीऑक्सीडाइज़र से बाहर निकलता 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.सूखेपन का कार्य सिद्धांत

हाइड्रोजन गैस को सुखाने के लिए आणविक छलनी का उपयोग अधिशोषक के रूप में किया जाता है, जिसमें अधिशोषक विधि को अपनाया जाता है। सूखने के बाद, हाइड्रोजन गैस का ओस बिंदु -70 ℃ से नीचे पहुँच सकता है। आणविक छलनी एक प्रकार का एल्युमिनोसिलिकेट यौगिक है जिसमें एक 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 छलनी को आणविक छलनी कहा जाता है क्योंकि वे विभिन्न आकृतियों, व्यास, ध्रुवों, क्वथनांक और संतृप्ति स्तरों वाले अणुओं को अलग कर सकते हैं।

पानी एक अत्यधिक ध्रुवीय अणु है, और आणविक छलनी में पानी के लिए एक मजबूत आत्मीयता होती है। आणविक छलनी का सोखना भौतिक सोखना है, और जब सोखना संतृप्त होता है, तो इसे फिर से सोखने से पहले गर्म होने और पुनर्जीवित होने में समय लगता है। इसलिए, एक शुद्धिकरण उपकरण में कम से कम दो ड्रायर शामिल होते हैं, जिसमें से एक काम करता है जबकि दूसरा पुनर्जीवित होता है, ताकि ओस बिंदु स्थिर हाइड्रोजन गैस का निरंतर उत्पादन सुनिश्चित हो सके।

ड्रायर में एक आंतरिक और बाहरी सिलेंडर संरचना होती है, जिसमें बाहरी और आंतरिक सिलेंडर के बीच अधिशोषक लोड 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 छलनी पैकिंग के ऊपर और नीचे दो तापमान सेंसर स्थित हैं। बाहरी सिलेंडर को गर्मी के नुकसान को रोकने और जलने से बचने के लिए इन्सुलेशन परत के साथ लपेटा जाता है। अधिशोषण अवस्था (प्राथमिक और द्वितीयक कार्यशील अवस्थाओं सहित) और पुनर्जनन अवस्था में वायु प्रवाह उलट जाता है। अधिशोषण अवस्था में, ऊपरी छोर पाइप गैस आउटलेट है और निचला छोर पाइप गैस इनलेट है। पुनर्जनन अवस्था में, ऊपरी छोर पाइप गैस इनलेट है और निचला छोर पाइप गैस आउटलेट है। सुखाने की प्रणाली को ड्रायर की संख्या के अनुसार दो टॉवर ड्रायर और तीन टॉवर ड्रायर में विभाजित किया जा सकता है।

4.दो टावर प्रक्रिया

डिवाइस में दो ड्रायर लगाए गए हैं, जो पूरे डिवाइस के निरंतर संचालन को प्राप्त करने के लिए एक चक्र (48 घंटे) के भीतर बारी-बारी से पुनर्जीवित होते हैं। सुखाने के बाद, हाइड्रोजन का ओस बिंदु -60 ℃ से नीचे पहुँच सकता है। एक कार्य चक्र (48 घंटे) के दौरान, ड्रायर A और B क्रमशः कार्यशील और पुनर्जीवित अवस्थाओं 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 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 समय निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है तो स्वचालित रूप से हीटिंग बंद हो जाता है;

2) शीतलन चरण - जब ड्रायर गर्म होना बंद हो जाता है, तो हवा का प्रवाह मूल पथ में ड्रायर के माध्यम से प्रवाहित होता रहता है, जिससे ड्रायर ठंडा हो जाता है, जब तक कि ड्रायर कार्य मोड में नहीं आ जाता।

·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 लगाए गए हैं, जिनमें बड़ी सोखने की क्षमता और अच्छे तापमान प्रतिरोध वाले डेसीकेंट्स (आणविक छलनी) हैं। पूरे डिवाइस के निरंतर संचालन को प्राप्त करने के लिए तीन ड्रायर ऑपरेशन, पुनर्जनन और सोखने के बीच बारी-बारी से काम करते 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, अवशोषण और पुनर्जनन। प्रत्येक अवस्था के लिए, पहला ड्रायर जिसमें डीऑक्सीजनेशन, कूलिंग और जल निस्पंदन के बाद कच्ची हाइड्रोजन गैस 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;

दूसरा ड्रायर यहां स्थित है:

2) पुनर्जनन अवस्था: 20% गैस 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 समय निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है तो स्वचालित रूप से हीटिंग बंद हो जाता है;

शीतलन चरण - ड्रायर गर्म होना बंद हो जाने के बाद, हवा का प्रवाह ड्रायर के मूल पथ में प्रवाहित होता रहता है ताकि इसे ठंडा किया जा सके जब तक कि ड्रायर कार्य मोड में स्विच न हो जाए; जब ड्रायर पुनर्जनन चरण में होता है, तो माध्यम निर्जलित शुष्क हाइड्रोजन गैस होता है;

तीसरा ड्रायर यहां स्थित है:

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