Когда в пятницу днем в цехе термообработки, на линии электроники или в лаборатории не хватает водорода, проблема редко заключается в самом процессе. Водород в баллонах и трубчатых прицепах требует времени на доставку, потерь остаточного давления и стоимости доставки, которая может в несколько раз превышать стоимость производства того же газа на месте. Реальный вопрос заключается в том, соответствуют ли сырье, степень чистоты и профиль потока за генератором на месте процессу, для которого он предназначен.
Что на самом деле дает промышленный генератор водорода
Промышленный генератор водорода представляет собой комплексную систему, которая производит водород в месте использования из такого сырья, как вода, аммиак или богатый водородом технологический поток, и доставляет его с заданной чистотой, давлением и скоростью потока.
Этот термин растянут в двух направлениях, которые заслуживают разделения. Лабораторная установка, питающая газовый хроматограф, производит несколько сотен миллилитров в минуту. Комплект для электролиза воды, проданный для демонстрации, создает смешанный поток водорода и кислорода, обычно обозначаемый HHO, и не является устройством для технологического газа. Промышленные машины намного превосходят оба показателя: примерно от 1 до 3000 Нм3/ч водорода и от 0,5 до 3,0 МПа на выходе из рамы.
Генератор водорода: установка, которая преобразует воду, аммиак или богатое водородом сырье в контролируемую подачу водорода. Чистота, давление и диапазон регулирования определяют, соответствует ли это процессу; названия на заносе нет.
- Электролизные системы расщепляют воду с помощью электричества и после сушки достигают 99,999%.
- Установки разложения аммиака расщепляют жидкий аммиак на смесь 75% водорода и 25% азота.
- Установки очистки PSA улучшают обогащенное водородом сырье на молекулярных ситах и углеродных слоях.
Сравнение маршрутов сырья: электролиз, аммиак и PSA
Маршрут определяется тремя факторами: какое сырье можно надежно купить, какой уровень примесей выдерживает процесс и как выглядят эксплуатационные затраты на килограмм водорода в течение всего года.
Маршруты производства водорода на месте по сравнению с исходным сырьем, чистотой на выходе и доминирующими эксплуатационными расходами. | Маршрут | Сырье | Типичная чистота на выходе | Практический масштаб | Доминирующие эксплуатационные расходы |
| Электролиз воды | Деминерализованная вода плюс электричество | От 99,99% до 99,999% после высыхания. | от 1 до 500 Нм3/ч | Электричество |
| Разложение аммиака | Жидкий аммиак плюс тепло печи | 75% H2 и 25% N2 в крекинговом состоянии, после очистки более 99,99%. | от 10 до 1000 Нм3/ч | Подача аммиака и работа печи |
| очистка ПСА | Риформат, продувочный газ или банки цилиндров | от 99,9% до 99,999% | от 10 до 3000 Нм3/ч | Замена сырьевого газа и адсорбента |
Вышеуказанные диапазоны типичны для коммерческих салазок. Прежде чем что-либо подписывать, сверьте каждую цифру с гарантированной точкой производительности при номинальном расходе.
Покупайте сырье, а не машину. Генератор, который по расценкам выглядит дешевле, может стоить дороже за килограмм водорода, если электроэнергия, аммиак или сырьевой газ дороги или ненадежны там, где вы работаете.
Как работает локальный генератор водорода, шаг за шагом
Каждый маршрут следует одной и той же последовательности из пяти этапов, и каждый этап — это место, где спецификация может незаметно пойти не так.
Кондиционирование корма
Вода деминерализируется, аммиак испаряется, или сырьевой газ фильтруется и регулируется по давлению, так что нижележащие слои получают стабильный и чистый поток.
Конверсия
Электролизные ячейки, печи крекинга аммиака или риформинг разлагают сырье на богатый водородом газ.
Очистка
Адсорбция при переменном давлении, каталитическая деоксигенация или мембранные стадии удаляют примеси, которые процесс не переносит.
Анализ
Онлайн-анализаторы точки росы и следов кислорода, а также измерение проскока аммиака, где это необходимо, доказывают, что газ по-прежнему соответствует техническим характеристикам на выходе.
Давление и доставка
Бустер поднимает газ до давления в буферном блоке, заполняющем коллекторе или технологическом коллекторе.
Устройство очистки генератора водорода высокой чистоты PSA Это устройство очистки, используемое для генерации газа разложения аммиака, удаляет влагу и остаточное содержание и может глубоко осушать водород, гелий, кислород и другие газы. Посмотреть продукт → Генератор водорода высокой чистоты PSA обычно объединяет очистку, анализ и контроль давления на одном блоке, поэтому анализатор следует указывать вместе с слоями адсорбента, а не добавлять после него.
Степень чистоты, примеси и что должен улавливать анализатор
Чистота — это набор ограничений, а не одно число. Два поставщика могут указать содержание водорода 99,999% и при этом различаться на порядок по влажности, угарному газу или общему содержанию углеводородов.
99,99%
Промышленный сорт для металлургии, стекла и общей термической обработки.
99,999%
Пять девяток для электроники и полупроводниковых линий.
ppm
Предельные значения содержания кислорода и влаги указаны в частях на миллион.
0,5-3,0 МПа
Типичное давление на выходе блока перед ступенью повышения давления
Спросите таблицу примесей, а не указанный в заголовке показатель чистоты. При светлом отжиге и спекании именно остаточные кислород и влага решают, образуется ли оксидный слой, а не третья десятичная цифра водорода.
Точка выборки имеет такое же значение, как и число. Показания, снятые на выходе из адсорбера во время установившейся работы, не совпадают с показаниями, снятыми на конце заправочного коллектора после наддува.
Где окупается производство водорода на месте
Окупаемость наиболее очевидна там, где спрос устойчив, чистота требовательна, а альтернативой являются поставки баллонов или тюбингового прицепа.
- Термическая обработка металла и светлый отжиг, при котором водород и азот смешиваются в защитной атмосфере.
- Производство электроники и полупроводников, где влажность и следы кислорода приводят к выходу из строя устройств.
- Химическое и фармацевтическое гидрирование, при котором содержание каталитических ядов не должно превышать однозначных частей на миллион.
- Обработка стекла, оптического волокна и кварца, где водород является частью атмосферы, а не топливом.
- Лабораторный газ-носитель и детекторный газ, где генератор заменяет баллон, который опорожняется в середине последовательности.
Устройство определения соотношения водорода и азота для смешивания газов Смешивает водород и азот в заданном соотношении, контролируя и непрерывно регулируя поток газа с более низким содержанием, что позволяет линиям термической обработки снижать атмосферу. Посмотреть продукт → На линиях термообработки устройство соотношения водорода и азота доводит атмосферу до заданной доли водорода вместо того, чтобы запускать генератор на полную мощность.
Спрос на водород редко бывает постоянным. Размер пикового расхода, контроль среднего расхода и сохранение небольшого банка баллонов в качестве буфера на случай периодов технического обслуживания.
Разложение аммиака: водород туда, куда его нельзя подавать
В результате разложения аммиака водород получается на месте из жидкого аммиака, который гораздо легче транспортировать и хранить, чем сжатый водород.
Реакция протекает при температуре примерно от 800 до 850 градусов Цельсия на катализаторе на основе никеля. Два объема аммиака перед очисткой дают один объем азота и три объема водорода, поэтому крекинг-газ представляет собой смесь 75% водорода и 25% азота с небольшой примесью аммиака, которую необходимо адсорбировать.
Крекинг-газ, используемый напрямую
Питает печи, линии пайки, спекания и атмосферы, где достаточно восстановительного газа. Никакого этапа СРП, меньшие капитальные затраты, на одну услугу меньше.
Крекинг-газ плюс очистка
Добавляет PSA или каталитическую ступень, которая удаляет азот и остаточный аммиак. Требуется для электроники, лабораторий и процессов гидрирования выше 99,99%.
Установка производства водорода разложением аммиака квадратная Мощная установка генерирует газовую смесь с 75% водорода и 25% азота для крупномасштабной термической обработки металлов и химических процессов; проверка перед работой печи и сроком службы катализатора. Посмотреть продукт → Что касается реакционной стороны решения, то технические моменты получения водорода из разложения аммиака Стоит прочитать, прежде чем устанавливать режим работы печи и срок службы катализатора.
Там, где аммиак дешев, а доставка водорода затруднена, этот маршрут зачастую является единственным, благодаря которому печь работает всю смену без доставки.
Контрольный список технических характеристик перед размещением заказа
Большинство водородных проектов, которые разочаровывают, построены неплохо; они плохо определены.
- Профиль потока: минимальная, средняя и пиковая потребность, а также скорость нарастания процесса.
- Пределы чистоты и примесей для кислорода, влаги, азота, оксида углерода и общего количества углеводородов, каждый из которых имеет свой номер.
- Давление на выходе, а также то, находится ли бустерный или заправочный коллектор внутри или вне объема поставки.
- Коммунальные услуги: качество электроэнергии, охлаждающая вода, качество деминерализованной воды или хранилище аммиака и соответствующие разрешения.
- Вентиляция, обнаружение газа и классификация помещения, в котором будет стоять салазки.
- Сервисный доступ: как происходит замена слоев адсорбента и катализатора и как долго процесс может протекать без них.
Попросите один гарантированный балл производительности, который одновременно применим к расходу, чистоте и давлению. Три лучших показателя из трех отдельных испытаний не защитят ваш процесс.
Часто задаваемые вопросы о генераторах водорода
В чем разница между генератором водорода и генератором HHO?
Система HHO намеренно поддерживает смесь водорода и кислорода и предназначена для демонстраций или экспериментов по сжиганию. Промышленный генератор водорода отделяет, сушит, очищает и анализирует водород перед поставкой, поэтому газ можно использовать в процессе с документально подтвержденным пределом чистоты.
Какой чистоты может достичь местный генератор водорода?
Коммерческие установки достигают содержания водорода от 99,9% до 99,999%, при этом влага и следы кислорода обычно являются ограничивающими примесями. Гарантированное значение должно быть указано при номинальном расходе и согласованной точке отбора проб.
Может ли генератор водорода полностью заменить баллонное или трубчатое снабжение?
В большинстве процессов с устойчивым спросом это возможно, но сохранение небольшого резервного банка является обычной практикой для периодов обслуживания и коротких пиков нагрузки. Выбор генератора только с учетом пикового расхода увеличивает капитальные затраты и снижает коэффициент нагрузки.
Как долго сохраняются слои адсорбента и катализатора?
Молекулярные сита и угольные слои в установках PSA обычно заменяются каждые два-четыре года, а никелевый катализатор в установках крекинга аммиака каждые три-пять лет, в зависимости от качества сырья и циклов старт-стоп.
Эмпирическое правило: чистая подача и непрерывная работа увеличивают срок службы станины в конце каждого диапазона. Ежедневная езда на велосипеде приводит к сокращению расходов.
英语
俄语
法语
西班牙语
阿拉伯语
