ઇલેક્ટ્રોલિટીક પાણી હાઇડ્રોજન શુદ્ધિકરણ ઉપકરણ

સ્વચ્છ ઉર્જા અને ટકાઉ વિકાસની વધતી જતી વૈશ્વિક શોધ સાથે, હાઇડ્રોજન ઊર્જા, એક કાર્યક્ષમ અને સ્વચ્છ ઉર્જા વાહક તરીકે, ધીમે ધીમે લોકોની દ્રષ્ટિમાં પ્રવેશી રહી છે. હાઇડ્રોજન ઉર્જા ઉદ્યોગ શૃંખલામાં મુખ્ય કડી તરીકે, હાઇડ્રોજન શુદ્ધિકરણ ટેકનોલોજી માત્ર હાઇડ્રોજન ઊર્જાની સલામતી અને વિશ્વસનીયતાની ચિંતા જ નથી કરતી, પરંતુ હાઇડ્રોજન ઊર્જાના ઉપયોગના અવકાશ અને આર્થિક લાભોને પણ સીધી અસર કરે છે.

1.ઉત્પાદન હાઇડ્રોજન માટે જરૂરીયાતો

હાઇડ્રોજન, રાસાયણિક કાચો માલ અને ઊર્જા વાહક તરીકે, વિવિધ એપ્લિકેશન દૃશ્યોમાં શુદ્ધતા અને અશુદ્ધતા સામગ્રી માટે વિવિધ જરૂરિયાતો ધરાવે છે. કૃત્રિમ એમોનિયા, મિથેનોલ અને અન્ય રાસાયણિક ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનમાં, ઉત્પ્રેરક ઝેરને રોકવા અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ફીડ ગેસમાં સલ્ફાઇડ્સ અને અન્ય ઝેરી પદાર્થોને અગાઉથી દૂર કરવા આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે અશુદ્ધિ સામગ્રીને ઘટાડવા માટે જરૂરી છે. ધાતુશાસ્ત્ર, સિરામિક્સ, કાચ અને સેમિકન્ડક્ટર જેવા ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં, હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પાદનો સાથે સીધા સંપર્કમાં આવે છે, અને શુદ્ધતા અને અશુદ્ધતા સામગ્રી માટેની જરૂરિયાતો વધુ કડક છે. ઉદાહરણ તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ ક્રિસ્ટલ અને સબસ્ટ્રેટની તૈયારી, ઓક્સિડેશન, એનેલીંગ વગેરે જેવી પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે, જેમાં હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજન, પાણી, ભારે હાઇડ્રોકાર્બન, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વગેરે જેવી અશુદ્ધિઓ પર અત્યંત ઊંચી મર્યાદાઓ હોય છે.

2. ડીઓક્સિજનેશનનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત

ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા હેઠળ, હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજનની થોડી માત્રા હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જે ડીઓક્સિજનેશનનો હેતુ હાંસલ કરી શકે છે. પ્રતિક્રિયા એ એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા છે, અને પ્રતિક્રિયા સમીકરણ નીચે મુજબ છે:

2H ₂+O ₂ (ઉત્પ્રેરક) -2H ₂ O+Q

કારણ કે ઉત્પ્રેરકની રચના, રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ગુણવત્તા પ્રતિક્રિયા પહેલાં અને પછી બદલાતી નથી, ઉત્પ્રેરકનો પુનર્જીવન વિના સતત ઉપયોગ કરી શકાય છે.

ડીઓક્સિડાઇઝરમાં આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડર માળખું હોય છે, જેમાં ઉત્પ્રેરક બાહ્ય અને આંતરિક સિલિન્ડરો વચ્ચે લોડ થાય છે. વિસ્ફોટ-પ્રૂફ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ ઘટક આંતરિક સિલિન્ડરની અંદર સ્થાપિત થયેલ છે, અને પ્રતિક્રિયા તાપમાનને શોધવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે ઉત્પ્રેરક પેકિંગની ઉપર અને નીચે બે તાપમાન સેન્સર સ્થિત છે. ગરમીનું નુકશાન અટકાવવા અને બર્ન ટાળવા માટે બહારના સિલિન્ડરને ઇન્સ્યુલેશન લેયરથી વીંટાળવામાં આવે છે. કાચો હાઇડ્રોજન ડીઓક્સિડાઇઝરના ઉપલા ઇનલેટમાંથી આંતરિક સિલિન્ડરમાં પ્રવેશે છે, ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ તત્વ દ્વારા ગરમ થાય છે, અને ઉત્પ્રેરક પથારીમાંથી નીચેથી ઉપર સુધી વહે છે. કાચા હાઇડ્રોજનમાંનો ઓક્સિજન પાણી ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા હેઠળ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. નીચલા આઉટલેટમાંથી બહાર નીકળતા હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ 1ppmથી નીચે ઘટાડી શકાય છે. સંયોજન દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ પાણી હાઇડ્રોજન ગેસ સાથે વાયુયુક્ત સ્વરૂપમાં ડીઓક્સિડાઇઝરમાંથી બહાર વહે છે, અનુગામી હાઇડ્રોજન કૂલરમાં કન્ડેન્સ થાય છે, એર-વોટર વિભાજકમાં ફિલ્ટર થાય છે અને સિસ્ટમમાંથી વિસર્જિત થાય છે.

3. શુષ્કતાના કાર્યકારી સિદ્ધાંત

હાઇડ્રોજન ગેસને સૂકવવાથી શોષક તરીકે પરમાણુ ચાળણીનો ઉપયોગ કરીને શોષણ પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવે છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજન ગેસનું ઝાકળ બિંદુ -70 ℃ નીચે પહોંચી શકે છે. મોલેક્યુલર ચાળણી એ ક્યુબિક જાળી સાથેનું એક પ્રકારનું એલ્યુમિનોસિલિકેટ સંયોજન છે, જે નિર્જલીકરણ પછી અંદર સમાન કદના ઘણા પોલાણ બનાવે છે અને તેની સપાટીનો વિસ્તાર ઘણો મોટો છે. મોલેક્યુલર ચાળણીને મોલેક્યુલર ચાળણી કહેવામાં આવે છે કારણ કે તે વિવિધ આકાર, વ્યાસ, ધ્રુવીયતા, ઉત્કલન બિંદુઓ અને સંતૃપ્તિ સ્તરો સાથે પરમાણુઓને અલગ કરી શકે છે.

પાણી એ અત્યંત ધ્રુવીય પરમાણુ છે, અને પરમાણુ ચાળણીઓ પાણી માટે મજબૂત આકર્ષણ ધરાવે છે. મોલેક્યુલર ચાળણીનું શોષણ એ ભૌતિક શોષણ છે, અને જ્યારે શોષણ સંતૃપ્ત થાય છે, ત્યારે તેને ફરીથી શોષી શકાય તે પહેલાં તેને ગરમ થવા અને પુનર્જીવિત થવામાં સમય લાગે છે. તેથી, ઝાકળ બિંદુ સ્થિર હાઇડ્રોજન ગેસનું સતત ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, શુદ્ધિકરણ ઉપકરણમાં ઓછામાં ઓછા બે ડ્રાયર્સનો સમાવેશ કરવામાં આવે છે, જેમાં એક કામ કરે છે જ્યારે અન્ય પુનઃજનન થાય છે.

ડ્રાયરમાં આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડર માળખું હોય છે, જેમાં શોષક બાહ્ય અને આંતરિક સિલિન્ડરો વચ્ચે લોડ થાય છે. વિસ્ફોટ-પ્રૂફ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ ઘટક આંતરિક સિલિન્ડરની અંદર સ્થાપિત થયેલ છે, અને પ્રતિક્રિયા તાપમાનને શોધવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે મોલેક્યુલર ચાળણીના પેકિંગની ઉપર અને નીચે બે તાપમાન સેન્સર સ્થિત છે. ગરમીનું નુકશાન અટકાવવા અને બર્ન ટાળવા માટે બહારના સિલિન્ડરને ઇન્સ્યુલેશન લેયરથી વીંટાળવામાં આવે છે. શોષણ અવસ્થામાં હવાનો પ્રવાહ (પ્રાથમિક અને ગૌણ કાર્યકારી અવસ્થાઓ સહિત) અને પુનઃજનન અવસ્થા ઉલટાવી દેવામાં આવે છે. શોષણ સ્થિતિમાં, ઉપલા છેડાની પાઇપ ગેસ આઉટલેટ છે અને નીચલા છેડાની પાઇપ ગેસ ઇનલેટ છે. પુનર્જીવનની સ્થિતિમાં, ઉપલા છેડાની પાઇપ ગેસ ઇનલેટ છે અને નીચલા છેડાની પાઇપ ગેસ આઉટલેટ છે. સૂકવણી પ્રણાલીને ડ્રાયર્સની સંખ્યા અનુસાર બે ટાવર ડ્રાયર્સ અને ત્રણ ટાવર ડ્રાયર્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

4.બે ટાવર પ્રક્રિયા

ઉપકરણમાં બે ડ્રાયર્સ ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે, જે એક ચક્ર (48 કલાક) ની અંદર સમગ્ર ઉપકરણની સતત કામગીરીને પ્રાપ્ત કરવા માટે વૈકલ્પિક અને પુનઃજનન કરે છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજનનું ઝાકળ બિંદુ -60 ℃ નીચે પહોંચી શકે છે. કાર્ય ચક્ર દરમિયાન (48 કલાક), ડ્રાયર્સ A અને B અનુક્રમે કાર્યકારી અને પુનર્જીવિત સ્થિતિઓમાંથી પસાર થાય છે.

એક સ્વિચિંગ ચક્રમાં, ડ્રાયર બે અવસ્થાઓનો અનુભવ કરે છે: કાર્યકારી સ્થિતિ અને પુનર્જીવનની સ્થિતિ.

· પુનઃજનન સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસ વોલ્યુમ સંપૂર્ણ ગેસ વોલ્યુમ છે. પુનર્જીવિત સ્થિતિમાં હીટિંગ સ્ટેજ અને બ્લોઇંગ કૂલીંગ સ્ટેજનો સમાવેશ થાય છે;

1) હીટિંગ સ્ટેજ - ડ્રાયરની અંદરનું હીટર કામ કરે છે, અને જ્યારે ઉપરનું તાપમાન સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અથવા હીટિંગનો સમય સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે આપમેળે હીટિંગ બંધ થઈ જાય છે;

2) ઠંડકનો તબક્કો - ડ્રાયર ગરમ થવાનું બંધ કરી દે તે પછી, ડ્રાયર વર્કિંગ મોડ પર સ્વિચ ન કરે ત્યાં સુધી તેને ઠંડુ કરવા માટે એરફ્લો મૂળ માર્ગમાં ડ્રાયરમાંથી વહેતો રહે છે.

· કામ કરવાની સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ એર વોલ્યુમ સંપૂર્ણ ક્ષમતા પર છે, અને ડ્રાયરની અંદરનું હીટર કામ કરતું નથી.

5.ત્રણ ટાવર વર્કફ્લો

હાલમાં, ત્રણ ટાવર પ્રક્રિયાનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ઉપકરણમાં ત્રણ ડ્રાયર્સ ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે, જેમાં મોટી શોષણ ક્ષમતા અને સારી તાપમાન પ્રતિકાર સાથે ડેસીકન્ટ્સ (મોલેક્યુલર સિવ્સ) હોય છે. ત્રણ ડ્રાયર્સ ઓપરેશન, રિજનરેશન અને શોષણ વચ્ચે વૈકલ્પિક રીતે સમગ્ર ઉપકરણની સતત કામગીરી હાંસલ કરે છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજન ગેસનું ઝાકળ બિંદુ -70 ℃ નીચે પહોંચી શકે છે.

સ્વિચિંગ ચક્ર દરમિયાન, સુકાં ત્રણ અવસ્થાઓમાંથી પસાર થાય છે: કાર્ય, શોષણ અને પુનર્જીવન. દરેક રાજ્ય માટે, પ્રથમ સુકાં કે જેમાં કાચો હાઇડ્રોજન ગેસ ડીઓક્સિજનેશન, ઠંડક અને પાણીના ગાળણ પછી પ્રવેશે છે તે સ્થિત છે:

1) કાર્યકારી સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસનું પ્રમાણ સંપૂર્ણ ક્ષમતા પર છે, ડ્રાયરની અંદરનું હીટર કામ કરી રહ્યું નથી, અને માધ્યમ કાચો હાઇડ્રોજન ગેસ છે જે નિર્જલીકૃત થયો નથી;

દાખલ થવાનું બીજું સુકાં અહીં સ્થિત છે:

2) રિજનરેશન સ્ટેટ: 20% ગેસ વોલ્યુમ: રિજનરેશન સ્ટેટમાં હીટિંગ સ્ટેજ અને બ્લોઈંગ કૂલીંગ સ્ટેજનો સમાવેશ થાય છે;

હીટિંગ સ્ટેજ - ડ્રાયરની અંદરનું હીટર કામ કરે છે, અને જ્યારે ઉપરનું તાપમાન સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અથવા હીટિંગનો સમય સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે આપમેળે હીટિંગ બંધ થઈ જાય છે;

ઠંડકનો તબક્કો - ડ્રાયર ગરમ થવાનું બંધ કરે પછી, ડ્રાયર વર્કિંગ મોડ પર સ્વિચ ન કરે ત્યાં સુધી તેને ઠંડુ કરવા માટે મૂળ પાથમાં ડ્રાયરમાંથી એરફ્લો ચાલુ રહે છે; જ્યારે ડ્રાયર પુનર્જીવિત તબક્કામાં હોય છે, ત્યારે માધ્યમ નિર્જલીકૃત શુષ્ક હાઇડ્રોજન ગેસ છે;

દાખલ થનાર ત્રીજું સુકાં અહીં સ્થિત છે:

3) શોષણ સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસ વોલ્યુમ 20% છે, ડ્રાયરમાં હીટર કામ કરી રહ્યું નથી, અને માધ્યમ પુનર્જીવન માટે હાઇડ્રોજન ગેસ છે.