સ્વચ્છ ઉર્જા અને ટકાઉ વિકાસના વધતા જતા વૈશ્વિક પ્રયાસો સાથે, હાઇડ્રોજન ઉર્જા, એક કાર્યક્ષમ અને સ્વચ્છ ઉર્જા વાહક તરીકે, ધીમે ધીમે લોકોના દ્રષ્ટિકોણમાં પ્રવેશી રહી છે. હાઇડ્રોજન ઉર્જા ઉદ્યોગ શૃંખલામાં એક મુખ્ય કડી તરીકે, હાઇડ્રોજન શુદ્ધિકરણ ટેકનોલોજી માત્ર હાઇડ્રોજન ઉર્જાની સલામતી અને વિશ્વસનીયતાની ચિંતા કરતી નથી, પરંતુ હાઇડ્રોજન ઉર્જાના ઉપયોગના અવકાશ અને આર્થિક લાભોને પણ સીધી અસર કરે છે.
1. ઉત્પાદન હાઇડ્રોજન માટેની આવશ્યકતાઓ
રાસાયણિક કાચા માલ અને ઉર્જા વાહક તરીકે, હાઇડ્રોજન, વિવિધ એપ્લિકેશન પરિસ્થિતિઓમાં શુદ્ધતા અને અશુદ્ધિઓ માટે અલગ અલગ આવશ્યકતાઓ ધરાવે છે. કૃત્રિમ એમોનિયા, મિથેનોલ અને અન્ય રાસાયણિક ઉત્પાદનોના ઉત્પાદનમાં, ઉત્પ્રેરક ઝેર અટકાવવા અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ફીડ ગેસમાં સલ્ફાઇડ અને અન્ય ઝેરી પદાર્થોને અગાઉથી દૂર કરવા આવશ્યક છે જેથી જરૂરિયાતો પૂરી કરવા માટે અશુદ્ધિઓનું પ્રમાણ ઓછું થાય. ધાતુશાસ્ત્ર, સિરામિક્સ, કાચ અને સેમિકન્ડક્ટર જેવા ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં, હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પાદનો સાથે સીધા સંપર્કમાં આવે છે, અને શુદ્ધતા અને અશુદ્ધિઓની સામગ્રી માટેની આવશ્યકતાઓ વધુ કડક છે. ઉદાહરણ તરીકે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ ક્રિસ્ટલ અને સબસ્ટ્રેટ તૈયારી, ઓક્સિડેશન, એનિલિંગ વગેરે પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે, જેમાં હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજન, પાણી, ભારે હાઇડ્રોકાર્બન, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વગેરે જેવી અશુદ્ધિઓ પર અત્યંત ઊંચી મર્યાદાઓ હોય છે.
2. ડિઓક્સિજનેશનનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત
ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા હેઠળ, હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજનની થોડી માત્રા હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેનાથી ડિઓક્સિજનેશનનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા એક ઉષ્માગતિશીલ પ્રતિક્રિયા છે, અને પ્રતિક્રિયા સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
2H ₂+O ₂ (ઉત્પ્રેરક) -2H ₂ O+Q
ઉત્પ્રેરકની રચના, રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ગુણવત્તા પ્રતિક્રિયા પહેલા અને પછી બદલાતી નથી, તેથી ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ પુનર્જીવન વિના સતત થઈ શકે છે.
ડીઓક્સિડાઇઝરમાં આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડર માળખું હોય છે, જેમાં ઉત્પ્રેરક બાહ્ય અને આંતરિક સિલિન્ડરો વચ્ચે લોડ થયેલ હોય છે. વિસ્ફોટ-પ્રૂફ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ ઘટક આંતરિક સિલિન્ડરની અંદર સ્થાપિત થયેલ છે, અને પ્રતિક્રિયા તાપમાન શોધવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે ઉત્પ્રેરક પેકિંગની ઉપર અને નીચે બે તાપમાન સેન્સર સ્થિત છે. ગરમીનું નુકસાન અટકાવવા અને બળી જવાથી બચવા માટે બાહ્ય સિલિન્ડર ઇન્સ્યુલેશન સ્તરથી લપેટાયેલું છે. કાચા હાઇડ્રોજન ડીઓક્સિડાઇઝરના ઉપલા ઇનલેટમાંથી આંતરિક સિલિન્ડરમાં પ્રવેશ કરે છે, ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ તત્વ દ્વારા ગરમ થાય છે, અને ઉત્પ્રેરક બેડમાંથી નીચેથી ઉપર તરફ વહે છે. કાચા હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજન ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા હેઠળ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને પાણી ઉત્પન્ન કરે છે. નીચલા આઉટલેટમાંથી વહેતા હાઇડ્રોજનમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ 1ppm થી નીચે ઘટાડી શકાય છે. સંયોજન દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ પાણી હાઇડ્રોજન ગેસ સાથે વાયુ સ્વરૂપમાં ડીઓક્સિડાઇઝરમાંથી બહાર નીકળે છે, અનુગામી હાઇડ્રોજન કૂલરમાં ઘનીકરણ થાય છે, હવા-પાણી વિભાજકમાં ફિલ્ટર થાય છે અને સિસ્ટમમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે.
૩. શુષ્કતાનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત
હાઇડ્રોજન ગેસને સૂકવવા માટે શોષણ પદ્ધતિ અપનાવવામાં આવે છે, જેમાં શોષક તરીકે મોલેક્યુલર ચાળણીનો ઉપયોગ થાય છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજન ગેસનું ઝાકળ બિંદુ -70 ℃ થી નીચે પહોંચી શકે છે. મોલેક્યુલર ચાળણી એ એક પ્રકારનું એલ્યુમિનોસિલિકેટ સંયોજન છે જેમાં ઘન જાળી હોય છે, જે ડિહાઇડ્રેશન પછી અંદર સમાન કદના ઘણા પોલાણ બનાવે છે અને તેનો સપાટી વિસ્તાર ખૂબ મોટો હોય છે. મોલેક્યુલર ચાળણીઓને મોલેક્યુલર ચાળણી કહેવામાં આવે છે કારણ કે તે વિવિધ આકાર, વ્યાસ, ધ્રુવીયતા, ઉત્કલન બિંદુઓ અને સંતૃપ્તિ સ્તરો સાથે પરમાણુઓને અલગ કરી શકે છે.
પાણી એક ખૂબ જ ધ્રુવીય પરમાણુ છે, અને આણ્વિક ચાળણીઓને પાણી પ્રત્યે મજબૂત આકર્ષણ હોય છે. આણ્વિક ચાળણીઓનું શોષણ 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, શુદ્ધિકરણ ઉપકરણમાં ઓછામાં ઓછા બે ડ્રાયર્સનો સમાવેશ કરવામાં આવે છે, જેમાં એક કાર્યરત હોય છે જ્યારે બીજો પુનર્જીવિત થાય છે, જેથી ઝાકળ બિંદુ સ્થિર હાઇડ્રોજન ગેસનું સતત ઉત્પાદન સુનિશ્ચિત થાય.
ડ્રાયરમાં આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડર માળખું હોય છે, જેમાં બાહ્ય અને આંતરિક સિલિન્ડરો વચ્ચે શોષક લોડ થયેલ હોય છે. વિસ્ફોટ-પ્રૂફ ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ ઘટક આંતરિક સિલિન્ડરની અંદર સ્થાપિત થયેલ છે, અને પ્રતિક્રિયા તાપમાન શોધવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે મોલેક્યુલર ચાળણી પેકિંગની ઉપર અને નીચે બે તાપમાન સેન્સર સ્થિત છે. ગરમીનું નુકસાન અટકાવવા અને બળી જવાથી બચવા માટે બાહ્ય સિલિન્ડરને ઇન્સ્યુલેશન સ્તરથી લપેટવામાં આવે છે. શોષણ સ્થિતિમાં (પ્રાથમિક અને ગૌણ કાર્યકારી સ્થિતિઓ સહિત) અને પુનર્જીવન સ્થિતિમાં હવાનો પ્રવાહ ઉલટાવી દેવામાં આવે છે. શોષણ સ્થિતિમાં, ઉપલા છેડાનો પાઇપ ગેસ આઉટલેટ છે અને નીચલા છેડાનો પાઇપ ગેસ ઇનલેટ છે. પુનર્જીવન સ્થિતિમાં, ઉપલા છેડાનો પાઇપ ગેસ ઇનલેટ છે અને નીચલા છેડાનો પાઇપ ગેસ આઉટલેટ છે. ડ્રાયિંગ સિસ્ટમને ડ્રાયર્સની સંખ્યા અનુસાર બે ટાવર ડ્રાયર્સ અને ત્રણ ટાવર ડ્રાયર્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.
૪. બે ટાવર પ્રક્રિયા
ઉપકરણમાં બે ડ્રાયર્સ ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે, જે એક ચક્ર (48 કલાક) ની અંદર વૈકલ્પિક રીતે ઉત્પન્ન થાય છે અને સમગ્ર ઉપકરણનું સતત સંચાલન પ્રાપ્ત કરે છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજનનો ઝાકળ બિંદુ -60 ℃ થી નીચે પહોંચી શકે છે. કાર્યકારી ચક્ર (48 કલાક) દરમિયાન, ડ્રાયર્સ A અને B અનુક્રમે કાર્યકારી અને પુનર્જીવિત સ્થિતિમાંથી પસાર થાય છે.
એક સ્વિચિંગ ચક્રમાં, ડ્રાયર બે સ્થિતિઓનો અનુભવ કરે છે: કાર્યકારી સ્થિતિ અને પુનર્જીવન સ્થિતિ.
· પુનર્જીવન સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસનું પ્રમાણ સંપૂર્ણ ગેસ વોલ્યુમ છે. પુનર્જીવન સ્થિતિમાં ગરમીનો તબક્કો અને બ્લોઇંગ કૂલિંગ સ્ટેજનો સમાવેશ થાય છે;
૧) હીટિંગ સ્ટેજ - ડ્રાયરની અંદરનો હીટર કામ કરે છે, અને જ્યારે ઉપલા તાપમાન સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અથવા હીટિંગનો સમય સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે તે આપમેળે ગરમ થવાનું બંધ કરે છે;
2) ઠંડકનો તબક્કો - ડ્રાયર ગરમ થવાનું બંધ કર્યા પછી, ડ્રાયર વર્કિંગ મોડમાં ન જાય ત્યાં સુધી તેને ઠંડુ કરવા માટે હવાનો પ્રવાહ મૂળ માર્ગે ડ્રાયરમાં વહેતો રહે છે.
· કાર્યકારી સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ હવાનું પ્રમાણ સંપૂર્ણ ક્ષમતા પર છે, અને ડ્રાયરની અંદરનો હીટર કામ કરી રહ્યો નથી.
૫.ત્રણ ટાવર વર્કફ્લો
હાલમાં, ત્રણ ટાવર પ્રક્રિયાનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ઉપકરણમાં ત્રણ ડ્રાયર્સ ઇન્સ્ટોલ કરેલા છે, જેમાં મોટી શોષણ ક્ષમતા અને સારા તાપમાન પ્રતિકાર સાથે ડેસીકન્ટ્સ (મોલેક્યુલર ચાળણી) હોય છે. સમગ્ર ઉપકરણનું સતત સંચાલન પ્રાપ્ત કરવા માટે ત્રણ ડ્રાયર્સ ઓપરેશન, પુનર્જીવન અને શોષણ વચ્ચે વૈકલ્પિક રીતે કાર્ય કરે છે. સૂકાયા પછી, હાઇડ્રોજન ગેસનો ઝાકળ બિંદુ -70 ℃ થી નીચે પહોંચી શકે છે.
સ્વિચિંગ ચક્ર દરમિયાન, ડ્રાયર ત્રણ અવસ્થાઓમાંથી પસાર થાય છે: કાર્ય, શોષણ અને પુનર્જીવન. દરેક અવસ્થા માટે, પ્રથમ ડ્રાયર જેમાં કાચો હાઇડ્રોજન ગેસ ડીઓક્સિજનેશન, ઠંડક અને પાણી શુદ્ધિકરણ પછી પ્રવેશ કરે છે તે સ્થિત છે:
૧) કાર્યકારી સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસનું પ્રમાણ સંપૂર્ણ ક્ષમતા પર છે, ડ્રાયરની અંદરનો હીટર કામ કરી રહ્યો નથી, અને માધ્યમ કાચો હાઇડ્રોજન ગેસ છે જે નિર્જલીકૃત થયો નથી;
બીજો ડ્રાયરમાં પ્રવેશવાનો રસ્તો આના પર સ્થિત છે:
2) પુનર્જીવન સ્થિતિ: 20% ગેસ વોલ્યુમ: પુનર્જીવન સ્થિતિમાં ગરમીનો તબક્કો અને બ્લોઇંગ કૂલિંગ સ્ટેજનો સમાવેશ થાય છે;
ગરમીનો તબક્કો - ડ્રાયરની અંદરનો હીટર કામ કરે છે, અને જ્યારે ઉપલા તાપમાન સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અથવા ગરમીનો સમય સેટ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે આપમેળે ગરમી બંધ થઈ જાય છે;
ઠંડકનો તબક્કો - ડ્રાયર ગરમ થવાનું બંધ કર્યા પછી, ડ્રાયર કાર્યકારી સ્થિતિમાં ન જાય ત્યાં સુધી તેને ઠંડુ કરવા માટે હવાનો પ્રવાહ ડ્રાયરમાં મૂળ માર્ગે વહેતો રહે છે; જ્યારે ડ્રાયર પુનર્જીવનના તબક્કામાં હોય છે, ત્યારે માધ્યમ ડિહાઇડ્રેટેડ ડ્રાય હાઇડ્રોજન ગેસ હોય છે;
ત્રીજો સુકાં પ્રવેશદ્વાર અહીં સ્થિત છે:
૩) શોષણ સ્થિતિ: પ્રોસેસિંગ ગેસનું પ્રમાણ ૨૦% છે, ડ્રાયરમાં હીટર કામ કરી રહ્યું નથી, અને માધ્યમ પુનર્જીવન માટે હાઇડ્રોજન ગેસ છે.
પોસ્ટ સમય: ડિસેમ્બર-૧૯-૨૦૨૪
