Устройство для очистки водорода

Оборудование для производства водорода методом адсорбции с изменением давления (PSA) — это специальное устройство для очистки водорода при нормальной температуре и давлении, основанное на технологии адсорбции с изменением давления. Его главное преимущество заключается в том, что оно не требует высокотемпературных и высокодавленческих реакций и может эффективно отделять водород высокой чистоты только посредством физических процессов адсорбции и десорбции подаваемого газа, что делает его широко подходящим для очистки различных водородсодержащих газовых смесей. В качестве основного сырья устройство использует водородсодержащие газовые смеси (такие как промышленные побочные продукты — водородсодержащие газы, риформованный природный газ и т. д.), а его основным компонентом является специальное молекулярное сито — это молекулярное сито, модифицированное специальным процессом, обладающее чрезвычайно высокой селективной адсорбционной способностью и являющееся также ключевым носителем для разделения водорода, азота и других газов.

Принцип разделения в основном основан на двух ключевых различиях: во-первых, различна адсорбционная способность газовых компонентов на поверхности молекулярного сита. Молекулы водорода имеют малый размер и слабую полярность, поэтому их адсорбционная способность на поверхности молекулярного сита крайне низка, в то время как адсорбционная способность молекул примесных газов, таких как азот и диоксид углерода, значительно выше, чем у водорода; во-вторых, существует значительная разница в скорости диффузии водорода и азота в углеродном молекулярном сите. Водород диффундирует быстрее и может быстро проникать в поры молекулярного сита, в то время как примесные газы диффундируют медленно и легко адсорбируются и удерживаются молекулярным ситом. Весь процесс разделения точно контролируется программируемым логическим контроллером (ПЛК). Благодаря упорядоченному открытию и закрытию программно-управляемых клапанов, циклически реализуются два основных этапа адсорбции под давлением и декомпрессионной десорбции: в условиях повышенного давления примеси газов прочно адсорбируются молекулярным ситом, а водород беспрепятственно проходит через него, обеспечивая предварительную очистку; в условиях пониженного давления адсорбированные примеси газов отделяются от поверхности молекулярного сита и отводятся вместе с отходящим газом, а молекулярное сито регенерируется и может быть повторно использовано для адсорбции. Благодаря этой циклической работе непрерывно вырабатывается водород, соответствующий требуемой заказчиком чистоте, и весь процесс является экологически чистым, без вторичного загрязнения.

Данное оборудование для производства водорода методом PSA полностью разработано с учетом реальных потребностей промышленного производства, принимая во внимание эффективность, стабильность и экономичность. Его основные конструктивные особенности следующие:

1. Высокая скорость запуска, возможность быстрого получения водорода высокого качества: Оборудование имеет интегрированную конструкцию, что упрощает процесс запуска и не требует сложных этапов предварительного нагрева и пусконаладки. После запуска цикл адсорбции и разделения завершается в короткие сроки, обеспечивая быстрое получение водорода высокого качества и со стабильным потоком. Это эффективно решает проблемы медленного запуска и длительного цикла ожидания традиционного оборудования для производства водорода и подходит для различных сценариев, таких как аварийное снабжение водородом и периодическое производство.

2. Полностью автоматизированная работа оборудования, обеспечивающая работу без участия оператора на протяжении всего процесса: Оснащенное высокоточной системой управления ПЛК и интеллектуальным модулем мониторинга, оно может в режиме реального времени собирать параметры работы оборудования (давление, расход, чистота водорода и т. д.) и автоматически выполнять все операции, такие как открытие и закрытие программно-управляемых клапанов, переключение циклов адсорбции-десорбции и регенерация молекулярных сит, без ручного вмешательства. Одновременно с этим, оно имеет функции сигнализации о неисправностях и автоматического отключения, что значительно снижает трудозатраты, экономит средства и повышает безопасность производства.

3. Эффективное заполнение молекулярного сита, более плотное и герметичное, более длительный срок службы: Благодаря применению специального процесса заполнения под высоким давлением, молекулярное сито равномерно и плотно заполняется в адсорбционной башне, что эффективно предотвращает проблемы разрыхления, комкования и износа молекулярного сита при традиционных методах заполнения и снижает потери молекулярного сита. Одновременно с этим, устройство защиты молекулярного сита предотвращает загрязнение и эрозию молекулярного сита примесными газами, значительно продлевая срок его службы и снижая затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, а также частоту замены расходных материалов.

4. Стабильное и регулируемое давление, чистота и расход, удовлетворяющие различные потребности клиентов: В зависимости от потребностей в водороде различных отраслей промышленности и производственных процессов, устройство позволяет гибко регулировать давление, чистоту и расход выходного водорода. Чистота может быть точно отрегулирована в диапазоне от 99% до 99,9995%, давление составляет ≤ 1 МПа, а расход — от 5 до 5000 Нм³/ч. Это позволяет удовлетворить потребности в водороде низкой расхода и высокой чистоты не только небольших лабораторий и предприятий точной электроники, но и адаптироваться к сценариям высокопроизводительного и крупномасштабного производства водорода в металлургической и химической промышленности.

5. Разумная конструкция, передовой технологический процесс, безопасность и стабильность, низкие инвестиции в оборудование и энергопотребление: модульная конструкция, компактная компоновка и небольшая площадь обеспечивают удобство монтажа, демонтажа и последующей модернизации; оптимизирован процесс адсорбционно-десорбционного цикла, что значительно повышает коэффициент извлечения водорода и эффективность разделения. Одновременно оборудование работает при умеренном давлении и оснащено полной системой защиты, обеспечивая стабильную и надежную работу с низким уровнем отказов; по сравнению с традиционными процессами производства водорода, не требуется больших затрат энергии на нагрев и создание давления, а также значительно снижаются инвестиционные затраты на оборудование и энергопотребление в процессе эксплуатации, что обеспечивает как экономичность, так и защиту окружающей среды.

Для обеспечения стабильной работы устройства и качества получаемого водорода данное оборудование для производства водорода методом PSA спроектировано и изготовлено в строгом соответствии с отраслевыми стандартами, с четко определенными основными техническими показателями, указанными ниже:

Требования к подаваемому газу: Давление подаваемого газа должно поддерживаться на уровне 1,2 МПа для обеспечения бесперебойного протекания процесса адсорбции; точка росы под давлением должна быть ≤ 10 ℃, чтобы избежать влияния влаги на адсорбционный эффект молекулярного сита и обеспечить безопасность эксплуатации оборудования; содержание масла должно быть ≤ 0,003 мг/м³, чтобы предотвратить загрязнение молекулярного сита маслом и засорение трубопровода оборудования, обеспечивая долговременную стабильную работу устройства; объем подаваемого газа может гибко регулироваться в зависимости от требуемого объема и чистоты водорода, адаптируясь к потребностям производства водорода различной чистоты и расхода, обеспечивая высокую совместимость.

Показатели качества получаемого водорода: выходное давление водорода составляет ≤ 1 МПа, что позволяет гибко регулировать его в соответствии с фактическими потребностями клиентов и требованиями к давлению в различных производственных процессах; температура точки росы в атмосфере составляет ≤ -70℃, что эффективно снижает содержание влаги в водороде и предотвращает ее влияние на последующие производственные процессы (например, прецизионный отжиг, производство электронных компонентов); чистота составляет 99% ~ 99,9995%, что позволяет точно регулировать ее в соответствии с потребностями отрасли и адаптировать к различным стандартам чистоты; объем производства водорода составляет 5 ~ 5000 Нм³/ч, что охватывает сценарии поставок водорода малого, среднего и большого объема и позволяет реализовать крупномасштабное и стандартизированное производство.

Благодаря высокой эффективности, стабильности и гибкости, это оборудование для производства водорода методом аддитивного производства (PSA) широко используется во многих отраслях промышленности, таких как электроника, металлургия, машиностроение и порошковая металлургия, охватывая множество основных производственных процессов и обеспечивая высококачественное снабжение водородом различных отраслей. Конкретные сценарии применения следующие:

1. Электронная промышленность:Водород высокой чистоты в основном используется в таких ключевых процессах, как диффузия при производстве монокристаллического кремния и интегральных схем, а также в производстве светодиодов (LED) и жидкокристаллических дисплеев на основе лазерных диодов (LD). Водород высокой чистоты может использоваться в качестве защитного и восстанавливающего газа, что эффективно предотвращает окисление и загрязнение электронных компонентов в процессе производства, повышает чистоту и качество продукции, а также обеспечивает стабильность работы электронного оборудования.

2. Металлургическая промышленность:Водород в основном используется в процессах промежуточного и окончательного отжига прецизионных медных и стальных полос. В качестве защитного газа водород изолирует воздух в процессе отжига, предотвращает окисление и изменение цвета поверхности медных и стальных полос, а также улучшает прочность и качество обработки материалов, обеспечивая соответствие качества прецизионных металлургических изделий стандартам.

3. Машиностроительная отрасль:Этот метод в основном используется в процессе отжига подшипников и различных прецизионных механических деталей. Благодаря водородно-защищенному отжигу устраняются внутренние напряжения, возникающие в процессе обработки деталей, повышается твердость, износостойкость и стабильность размеров деталей, увеличивается срок службы прецизионных механических деталей и снижается вероятность отказа оборудования.

4. Порошковая металлургия:Водород применяется в процессе спекания порошковой металлургии. Он может использоваться в качестве восстанавливающего и защитного газа. В процессе высокотемпературного спекания он снижает содержание оксидных примесей в порошковом сырье, одновременно предотвращая окисление и слеживание спеченных готовых изделий, улучшая плотность и механические свойства порошковых металлургических изделий.

5. Вольфрамо-молибденовая восстановительная промышленность:Он подходит для процесса глубокого восстановления водородом в четырехтрубных печах, многотрубных печах и восстановительных печах. Высокочистый водород способен полностью восстанавливать оксиды в сырье из вольфрама и молибдена, получая высокочистые элементы вольфрама и молибдена, что удовлетворяет потребностям производства изделий из вольфрама и молибдена (таких как вольфрамовая проволока и молибденовый лист).

6. Светоотжиг металла:Водород используется в процессе светлого отжига прецизионных листов из нержавеющей стали, труб из нержавеющей стали, труб из углеродистой стали и листов из углеродистой стали. В качестве защитного газа водород позволяет металлическим материалам сохранять гладкую поверхность без оксидных пятен после отжига, без последующей шлифовки и полировки, что снижает производственные затраты и улучшает внешний вид и качество продукции.

7. Спекание порошковой металлургии нержавеющей стали:В процессе спекания порошковой металлургии нержавеющей стали водород может играть защитную роль, изолируя воздух и предотвращая окисление порошка нержавеющей стали, а также способствуя повышению эффективности спекания и плотности готового изделия, обеспечивая коррозионную стойкость и механическую прочность изделий из порошковой металлургии нержавеющей стали.