كارخانه گاز هيدروژن hydrogen gas plant
كارخانه گاز هيدروژن
كارخانه‌هاي گاز هيدروژن براي توليد گاز هيدروژن از روش‌هاي گوناگوني مثل پيل‌هاي تك قطبي و پيل‌هاي دو قطبي استفاده مي‌كند.
– درباره گاز هيدروژن
– فوائد كارخانه گاز هيدروژن
درباره گاز هيدروژن
اين كارخانه‌هاي گاز هيدروژن مجهز به دستگاه هاي پر كننده كپسول مي‌باشند، كه بدين ترتيب هيدروژن توليد و به مشتري عرضه مي‌گردد. پيل‌هاي تك قطبي از نوع knowel و يا پيل‌هاي دو قطبي از نوع Filterpress كه به عنوان الكتروليز كننده شناخته شده‌اند براي توليد هيدروژن در مقياس كوچك استفاده مي‌شوند.
نحوه كار در كارخانه گاز هيدروژن
پيل‌هاي الكترونيكي از نوع Knowel
توليد گاز هيدروژن از طريق پيل‌هاي الكتروليتي knowel شامل مراحل زير است:
– براي جوشكاري مخزن‌ها و مخروط‌ها از الكترودهاي ويژه‌اي استفاده مي‌شود تا از ايجاد صدمه در آنها به علت هيدروژن و سود سوزآور جلوگيري شود.
– براي توليد مخروط‌هاي ناقوسي شكل براي حمل سود سوزآور از ورقه‌هاي C.R.C استفاده مي‌شود.
– از الياف نسوز 100% خالص و بدون هسته سلولوزي براي ساخت پارچه ديافراگمي نسوز استفاده مي‌شود. اين الياف به دقت بافته مي‌شوند تا از وجود هر گونه روزنه‌اي در آن اجتناب گردد.
– براي اطمينان از عدم نشتي، پارچه‌اي با طول اضافي در ته پيل بسته شود.
– براي آزمايش عايق‌هاي ابانيت در برابر پيچ خوردگي از درجه حرارت‌هاي بالايي استفاده مي‌شود.
– هنگام استفاده از آنود‌هاي نيكل‌دار كه داراي حداقل رسوب با ضخامت 0/002 هستند بايد نظارت كافي شود. ميزان تخلخل هر صفحه بايد بطور شيميايي آزمايش شود.
نكات احتياطي در كارخانه گاز هيدروژن
كيفيت آب تغذيه يكي از عوامل اصلي حفظ طول عمر الكتروليز كننده‌ها و عملكرد خوب آنها است. ناخالصي‌هاي حاصله از آب تغذيه در الكتروليت جمع مي‌شود. كه شامل كلر، سولفات و آهن است. زيرا فقط اكسيژن و هيدروژن به همراه بخار آب از الكتروليز كننده رها مي‌شوند. اين ناخالصي‌ها تاثير بدي بر فلز نيكل دارد كه منجر به ايجاد خوردگي (فرسايش) شديدي مي‌گردد و بدين‌ترتيب هنگام استفاده از قسمت بعدي، گاز اكسيژن ناخالص توليد مي‌شود.
الكتروليز در كارخانه گاز هيدروژن
توضيح فرآيند – توضيح فرايند الكتروليز
-a توليد هيدروژن و اكسيژن هدف اصلي اين كارخانه است.
-b واكنش الكتروشيميايي H2O_____1/202 + H2، بدين ترتيب كه وقتي كه جريان آب به پيل‌هاي الكتروليت وارد مي‌شود، جريان الكتريسته از آن عبور داده مي‌شود و بدين‌ترتيب واكنش انجام مي‌شود.
-c گازهاي توليد شده هيدروژن و اكسيژن بطور جداگانه‌اي در مدارها و مخزن‌هاي ويژه‌اي ذخيره مي‌شوند.
-d گازهاي توليد شده بطور خودكار توسط مولدها ذخيره و عرضه مي‌شوند.
-e فشار توليد هر دوي اين گازها كمتر از 4bar است و توسط دستگاه هاي كنترل الكترونيكي اين فشار ثابت مي‌ماند.
توضيح كارخانه- مولد هيدروژن با مدل : G16/d
-a اجزاء تشكيل دهنده مولد :G16/d
– پيل‌هاي الكترليتي N.1 كه شامل Support Slide و تسمه‌هاي ثابت در فولاد inon مي‌باشند.
– فولاد inon شامل تمام اتصالات و خطوط لوله است
-b اجزاء تشكيل دهنده اسكلت موجود در فولاد كربن‌دار رنگ شده شامل:
– در فولاد inon، از وجود مايع در مولد در مواقع اضطراري از طريق يك مخزن ساختاري كه در سطح پايين‌تري قرار دارد جلوگيري مي‌شود.
– محفظه از چهار بخش تشكيل شده است از جمله A- پيل‌ها، B- ترانسفورماتور، C- قطعات الكتريكي و الكترونيكي D- دستگاههاي نيوماتيك – برقي.
-c مخزن‌هاي داخلي كه از فولاد lnox ساخته شده‌اند، نقش تجزيه كننده دو فازي را بر عهده دارند به همراه دستگاههاي ميعان و مبدل‌هاي هوا و مايع. ابزارهاي مورد نياز براي تصفيه گاز از جمله متعادل كننده و تنظيم كننده فشار همگي نيز موجود مي‌باشد. آب‌هاي تقطير بطور خودكار تخليه مي‌شوند.
-d خطوط لوله و اتصالات رزوه شده در فولاد inox، Alsl 304.
-e مبدل‌هاي داخلي كه به گازهاي خنك كننده نياز دارند
-f دستگاه تخليه گاز
-g اكسيژن و نيتروژن از طريق لوله‌هاي مناسبي از محفظه تخليه مي‌شوند
ابزارهاي كنترل كارخانه
صفحه كنترل الكترونيكي مجهز به PLC و كليد برق مي‌باشد و در قسمت جلوي مبدل و داخل محور گردان جداگانه‌اي نصب شده است. در حاليكه محورگردان ديگري در سطح پايين‌تري وجود دارد كه مجهز به ترانسفورماتور برق مي‌باشد.
عملكردهاي كارخانه در كارخانه گاز هيدروژن
-a توليد هيدروژن 10,66 Nm3/h
-b درجه خلوص هيدروژن 99.999%<
-c توليد اكسيژن 5.33 Nm3/h
-d درجه خلوص اكسيژن 98/5% <
-e فشار گاز توليد شده 4 bar
درجه خلوص گازها (پيل knowel)
99.8+2 by vol = هيدروژن
= 99.5 + 0.5 by vol اكسيژن
فشار گاز (پيل knowel)
براي ذخيره در مخزن‌هاي كم فشار، ستون آبي حداكثر به طول 250 mm نياز است. اكسيژن غيرلازم از طريق مخزن متعادل كننده فشار به اتمسفر فرستاده مي‌شود.
آلودگي هوا در كارخانه گاز هيدروژن
– (در نوع filter press): هيچ آلودگي وجود ندارد.
– (در نوع knowel): ايجاد جوي سوزآور در محفظه پيل. اين امر زماني روي مي‌دهد كه مقدار اندكي از گازها در اين محفظه تراوش كرده باشد.
خطر حريق در كارخانه گاز هيدروژن
– (در نوع fitter press) هيچ خطري وجود ندارد)
– (در نوع knowel):
-a عمدتاً در اتصال الكتريكي ناقص استفاده مي‌شود.
-c نشتي الكتروليت‌ها منجر به اتصالي مي‌گردد.
مزيت‌هاي كارخانه گاز هيدروژن the advantages of hydrogen gas plant
كارخانه گاز هيدروژن كاربردهاي بي‌شماري دارد كه در زير توضيح داده مي‌شود:
– به عنوان عامل هيدروژن‌دار كننده در توليد سوربيت مواد شيميايي ديگر
– به عنوان عامل هيدروژن‌دار كننده در صنعت روغن خوراكي و ماگارين
– ژنراتورهاي توربيني در نيروگاه از آنها به عنوان عامل سر كننده استفاده مي‌كنند.
– به عنوان گاز پر كننده در بالن‌هاي هواشناسي استفاده مي‌شود.
– اين گاز براي جوشكاري و برشكاري استفاده مي‌شود.
– به عنوان گاز مصنوعي براي ساخت آمونيوم در صنعت شيمي
– فرآيند ساخت نيمه‌‌رساناها
– ساخت فلزهايي با درجه خلوص بالا
بدين‌ترتيب اكسيژن توليد شده توسط فرايند الكتروليز كاربردهاي متنوعي دارد.
كارخانه هيدروژن براساس تجزيه آمونياك در كارخانه گاز هيدروژن
براي توليد هيدروژن از روش‌هاي گوناگوني استفاده مي‌شود و فرايند تجزيه آمونياك يكي از روش‌ها است. كارخانه هيدروژني كه براساس تجزيه آمونياك كار مي‌كند بيشتر در شرايطي استفاده مي‌شود كه گاز نيتروژن به عنوان ناخالصي وجود ندارد و هيدروژن به عنوان يك جو احيا كننده استفاده مي‌شود و آمونياك به عنوان ماده اوليه استفاده مي‌شود.
براي تجزيه آمونياك تقريباً به درجه حرارت 850°C نياز است و اين تجزيه در حضور كاتاليزور نيكل انجام مي‌شود. در آمونياك تركيبي از هيدروژن و نيتروژن با نسبت‌هاي مساوي وجود دارد:
H2- 75%
N2- 25%
موارد استعمال گاز هيدروژن و نيتروژن كه با اين نسبت‌ها از طريق تجزيه NH3 توليد مي‌شود:
– عمليات حرارتي در صنايع گوناگون
– به عنوان يك عامل احياء كننده اتمسفر
– براي محصولات فلزي كلوخه شده، پودر آهن، دو فلزي و نرم سازي سيم فولاد ضدزنگ
– گالوانيزه كردن لوله‌ها
– جوشكاري برنجي كوره‌ها
– براي هيدروژن‌دار كردن روغن كرچك و روغن‌هاي غيرخوراكي
ويژگي‌‌هاي دستگاه تجزيه آمونياك (مولدهاي هيدروژن) شامل:
– فرايند مقرون به صرفه به علت كاهش ميزان مصرف انرژي، سرمايه و هزينه اجرا
– ظرفيت‌هاي مختلف بين 200 N/n3/hr تا 5NM3
– بدون نياز به مراقبت و نگهداري
– هزينه به كاراندازي پايين
– براي راه‌اندازي اين دستگاه به زمان اندكي نياز است.
– سنجش پيوسته درجه خلوص و كميت
– نقطه ميعان مناسب (تا-10 °C) در گاز حاصله.
ديدگاهي درباره هزينه توليد هيدروژن توسط دستگاه تجزيه كننده HN3 (با ظرفيت 100m3/hr)
– 10 كيلوگرم مصرف LPG
– 0.2kw/hr مصرف انرژي
– 100m3/hr آمونياك مورد نياز
– مواد اوليه مستقيم
– هزينه تقريبي توليد هيدروژن (بنا به هزينه‌هاي ورودي) 2.70Nm3 RS.
