ПРОИЗВОДСТВО И ТРАНСПОРТИРОВКА ВОДОРОДА

Водород может поставляться в жидком или газообразном виде. Тип установки выбирается в зависимости от таких критериев как расход, требуемое качество, возможность использования жидкого водорода и связанные с этим условия безопасности. Газообразный водород должен подвергаться «локальной» очистке (on-site), чтобы соответствовать требованиям технологии. Для достижения этой цели используются два метода:

1.    Применение палладиевых мембран, которые пропускают только водород (из-за малых размеров его молекулы).

2.    Применение установки очистки, состоящей из трех ступеней - каталитической, адсорбционной и криогенной.

Описание и схема последней приведена в следующем подразделе.

Установка очистки водорода

Существуют два основных типа установок очистки водорода. В первом, более простом типе установок, используются адсорбенты, а разделение основано на том, что размер молекулы газа-носителя (водорода) меньше, чем размер всех находящихся в нем примесей. Второй, более сложный тип установок, показан на рис. 12.5. В отличие от первого, этот тип установок имеет отдельные аппараты для удаления каждой примеси. Процесс включает следующие технологические этапы:

1.    Исходный водород подают в реактор с палладиевым катализатором, где весь содержащийся в газе кислород реагирует с водородом, образуя водяной пар. Реактор работает при температуре окружающей среды и не дублируется, поскольку он не требует регенерации катализатора.

2.    Затем газ подается в один из двух параллельно работающих адсорберов, содержащих цеолит - вещество, адсорбирующее из газа=носителя влагу (как содержавшуюся в нем первоначально, так и образовавшуюся в реакторе из кислорода). Этот модуль также работает при температуре окружающей среды.

3.    Газ из адсорбера подается в аппарат криогенной очистки, в котором удаляются остатки влаги и присутствовавшие в газе органические соединения. Аппарат содержит цеолит и активированный уголь. Было установлено, что данные материалы наиболее эффективно работают при очень низких температурах. Используемые адсорбенты помещаются в контейнер с криогенной рубашкой, целиком заполненной жидким азотом. Входящий и выходящий потоки газа проходят через теплообменник (во-первых, чтобы температура очищенного газа не была очень низкой, и, во-вторых, для охлаждения входящего в криогенный узел газа, что позволяет снизить расход жидкого азота).

4.    При проскоке примесей аппараты останавливают для регенерации. Газообразный азот, нагретый до 250°С, пропускают через реактор и таким образом удаляют накопленную влагу и углеводороды.

5.    Чистый водород пропускается обратным током через адсорбер (который на время регенерации нагревается до 350°С), чтобы удалить из него влагу.

6.    Отработанные газы затем сбрасываются в атмосферу.

Оба типа установок очистки способны производить водород с содержанием примесей (кислорода, влаги и углеводородов) на уровне менее чем 100 ppb.

Рис. 12.5. Криогенная установка получения сверхчистого водорода

СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ Нержавеющая сталь

Главная задача распределительной системы заключается в том, чтобы доставить газ от сервисной площадки к технологическому оборудованию без ухудшения его качества. Такие компоненты системы, как трубы и вентили, не должны привносить частицы в газовый поток и должны быть защищены от проникновения загрязнений извне. Система должна быть разработана таким образом, чтобы свести к минимуму возможность возникновения застойных зон, учитывать потерю давления в трубопроводе и обеспечивать требуемую скорость газового потока.


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒