Палладиевый катализатор HONGBO, активирующий молекулярный сито, осушитель на основе молекулярного сита для водородных генераторных установок.

Специально разработанный палладиевый катализатор для производства водорода, производимый компанией Hongbo, относится к типу катализаторов на основе Pd-Al₂O₃. В качестве носителя используется высокочистый активированный оксид алюминия (Al₂O₃), на поверхность носителя равномерно наносится драгоценный металл палладий (Pd), а сам катализатор изготавливается с помощью специальных процессов формования и обжига, обладая превосходной каталитической активностью и структурной стабильностью. Этот катализатор в основном используется в процессах производства водорода, и его основная функция заключается в удалении кислородных примесей из водорода. В то же время он позволяет осуществлять гидрирование и деоксидацию инертных газов, таких как азот, аргон и аммиак, обеспечивая чистоту получаемого водорода и соответствие строгим требованиям последующих производственных процессов. Основной принцип его работы — каталитическое гидрирование и деоксидация: когда подаваемый газ, содержащий кислородные примеси, проходит через каталитический слой с постоянной скоростью, под действием катализатора кислородные примеси в газе соединяются с водородом, образуя безвредную воду (уравнение реакции: 2H₂ + O₂ → 2H₂O), и вода может быть полностью удалена посредством последующего процесса дегидратации, тем самым достигая цели глубокой деоксидации. По сравнению с обычными деоксидаторами, этот палладиевый каталитический деоксидатор обладает тремя существенными преимуществами: высокой каталитической активностью, позволяющей запускать реакцию при более низкой температуре и поддерживать стабильную эффективность деоксидации; превосходными физическими свойствами, отсутствием измельчения или агломерации во время использования, высокой механической прочностью, что позволяет эффективно предотвратить засорение слоя, вызванное повреждением частиц катализатора; длительным сроком службы, обеспечивающим стабильную работу в течение длительного времени, что значительно снижает затраты на замену и потери при остановке.

Технические характеристики и параметры палладиевого катализатора типа Pd-Al₂O₃ производства Hongbo были тщательно протестированы и оптимизированы для адаптации к различным сценариям процесса производства водорода. Конкретные параметры следующие:

Соотношение высоты и диаметра каталитического реактора: ≥3:1. Это соотношение оптимизировано с помощью гидродинамических расчетов, что позволяет обеспечить равномерное прохождение подаваемого газа через слой катализатора, избежать образования каналов и смещения потока, увеличить время контакта газа с катализатором, в полной мере использовать каталитический эффект и обеспечить стабильность эффекта деоксидации.

Рабочая температура: Каталитическая реакция может быть начата при комнатной температуре без предварительного высокотемпературного нагрева, что значительно снижает энергопотребление; при надлежащем нагреве (рекомендуется нагрев до 50-100℃) каталитическая активность может быть дополнительно улучшена, скорость реакции может быть ускорена, глубина деоксидации может быть лучше, что позволяет адаптироваться к требованиям различных условий эксплуатации.

Пространственная скорость: 2000–8000 ч⁻¹. Пространственная скорость имеет широкий диапазон адаптации и может гибко регулироваться в соответствии с фактическими условиями работы, такими как производительность обработки подаваемого газа и содержание кислорода. В этом диапазоне пространственной скорости катализатор может поддерживать стабильную эффективность деоксидации, что не только отвечает потребностям крупномасштабного непрерывного производства, но и подходит для мелкосерийного и высокоточного производства водорода.

Размер частиц: Доступны два варианта: ∮3–5 мм и ∮4–6 мм. Частицы имеют сферическую форму, гладкую поверхность и хорошую текучесть, что облегчает их загрузку и замену; разумный размер частиц позволяет сбалансировать сопротивление слоя и площадь контакта, не только избегая увеличения энергопотребления, вызванного чрезмерным сопротивлением слоя, но и обеспечивая полный контакт между газом и катализатором.

Насыпная плотность: 0,75±0,1 кг/л. Насыпная плотность равномерна, что позволяет формировать плотный и однородный слой во время загрузки, избегая зазоров, обеспечивая эффективность контакта между подаваемым газом и катализатором и облегчая расчет загрузочной способности для адаптации к каталитическим реакторам различного объема.

Содержание кислорода в подаваемом газе: ≤3%. Это позволяет обрабатывать подаваемый газ с высоким содержанием кислорода без предварительной деоксидации, что значительно упрощает производственный процесс и снижает первоначальные инвестиции в оборудование; если содержание кислорода в подаваемом газе превышает 3%, эффективность деоксидации может быть обеспечена путем регулирования объемной скорости или нагрева.

Глубина деоксидации: ≤0,5×10⁻⁶ В/В (т.е., ≤0,5 ppm). Высокая точность деоксидации позволяет снизить содержание кислородных примесей в водороде до чрезвычайно низкого уровня, что отвечает потребностям таких областей, как электроника и научные исследования, предъявляющих высокие требования к чистоте водорода, и обеспечивает последующее качество продукции и безопасность производства.

Срок службы: ≥3 года. В нормальных условиях эксплуатации (чистый подаваемый газ и соответствующие рабочие параметры) катализатор может непрерывно и стабильно работать более 3 лет. По сравнению с обычными палладиевыми катализаторами срок службы увеличивается более чем на 30%, что значительно снижает частоту замены и затраты на техническое обслуживание, а также уменьшает влияние остановок на производство.

Разработанный компанией Hongbo палладиевый катализатор типа Pd-Al₂O₃, изготовленный по индивидуальному заказу, выполняет основные функции гидрирования и деоксидации. В зависимости от сценария применения, он в основном делится на две функциональные группы, отличаясь простым и удобным процессом эксплуатации и адаптируясь к различным технологическим требованиям:

(1) Используется для деоксидации водорода

Этот катализатор особенно подходит для глубокой деоксидации продуктов водорода в процессах производства водорода и может быть непосредственно использован для удаления кислородных примесей из водорода, обеспечивая его чистоту. Механизм его деоксидации — каталитическое превращение, не требующее помощи химической адсорбции и других методов, он полностью превращает кислород в воду, не образуя вторичных примесей. По сравнению с традиционными катализаторами, главным преимуществом этого катализатора является отсутствие необходимости в сложной активационной обработке перед первым использованием, что упрощает процесс запуска: перед использованием достаточно полностью заменить воздух в каталитическом реакторе сухим азотом (N₂), чтобы избежать образования взрывоопасного газа из смеси кислорода и водорода в слое. После замены можно напрямую подавать исходный газ, и катализатор быстро запускает каталитическую реакцию для достижения непрерывной деоксидации.

(2) Используется для гидрирования и деоксидации других инертных газов

Помимо деоксидации в водороде, этот катализатор также может широко использоваться для гидрирования и деоксидации инертных газов, таких как азот, аргон и аммиак, что подходит для производственных сценариев, требующих инертных газов высокой чистоты. Конкретный процесс работы следующий: сначала катализатор равномерно заполняется в каталитическом реакторе, обеспечивая ровность слоя и отсутствие зазоров; затем воздух в слое полностью заменяется сухим азотом, чтобы избежать влияния кислорода и влаги в воздухе на активность катализатора; после замены, при нормальных температурных условиях, вводится чистый водород со скоростью 100–300 ч⁻¹ в течение примерно 1–2 часов, что запускает каталитическую активность катализатора за счет водорода и завершает активационный запуск; после активации можно вводить инертный газ, содержащий кислородные примеси, и контролировать соотношение водорода к кислороду (H₂:O₂＞2:1), чтобы обеспечить полное превращение кислорода, глубокую деоксидацию инертных газов и соответствие требованиям последующих производственных процессов.

Палладиевый катализатор типа HM-1 (Hongbo Pd-Al₂O₃) широко используется во многих отраслях промышленности благодаря своим превосходным деоксидирующим свойствам, простоте эксплуатации и длительному сроку службы, охватывая такие ключевые области, как металлургия, химическая промышленность, научные исследования и электроника, и имеет широкие перспективы применения. В металлургической промышленности он в основном используется для деоксидирующей обработки водородной защитной атмосферы, обеспечивая предотвращение окисления металлических материалов в процессе металлургии и улучшение качества продукции; в химической промышленности он подходит для процессов химического производства водорода, таких как синтез аммиака и метанола, удаляя кислородные примеси из водорода, предотвращая влияние примесей на эффективность химической реакции и чистоту продукта, а также может использоваться в химическом производстве в защите инертными газами для достижения глубокой очистки газа; в области научных исследований он используется в экспериментальных сценариях, таких как лабораторное производство водорода и очистка газа, обеспечивая высокочистый водород и инертные газы для научных экспериментов и гарантируя точность экспериментальных данных; в электронной промышленности он используется для очистки газа в процессе производства электронных компонентов. Водород высокой чистоты и инертные газы позволяют предотвратить окисление электронных компонентов и повысить стабильность и срок службы изделий. В связи с непрерывным повышением требований к чистоте газов в различных отраслях промышленности, сферы применения этого катализатора будут расширяться, способствуя высококачественному развитию всё большего числа отраслей.

Для обеспечения стабильной работы палладиевого катализатора и предотвращения попадания влаги, загрязнения или повреждений во время транспортировки и хранения используются профессиональные методы упаковки и хранения: катализатор упаковывается в герметичные двухслойные пластиковые пакеты, внутренний слой которых представляет собой водонепроницаемый полиэтиленовый пакет, а внешний – износостойкий и влагонепроницаемый нейлоновый пакет, эффективно изолирующий воздух, влагу и примеси; герметично упакованный катализатор помещается в утолщенные картонные или железные бочки, горловина бочки запечатывается уплотнительной крышкой, на корпусе бочки наносится маркировка с указанием наименования продукта, технических характеристик, даты производства, срока годности и другой информации, а также используются ударопрочные и амортизирующие наполнители для предотвращения столкновений и повреждения частиц катализатора во время транспортировки. Во время хранения хорошо упакованный катализатор следует размещать в сухом, вентилируемом и прохладном складском помещении, вдали от источников воды, источников огня и коррозионных веществ, чтобы избежать снижения активности катализатора, вызванного влажной и высокотемпературной средой; одновременно запрещается сдавливание и столкновение упаковочных бочек, чтобы предотвратить измельчение частиц катализатора. Невскрытый катализатор может храниться до 12 месяцев при соблюдении указанных условий хранения и должен быть использован как можно скорее после вскрытия, чтобы избежать длительного воздействия воздуха, влияющего на его рабочие характеристики.