Producteur chinois de condensateurs pour usines d'hydrogène fournissant des systèmes de condensation efficaces pour les applications de traitement de l'hydrogène

Producteur chinois de condensateurs pour usines d'hydrogène fournissant des systèmes de condensation efficaces pour les applications de traitement de l'hydrogène

Pour répondre à la question fondamentale:Qu'est-ce qu'un condensateur d'hydrogène de la société Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd fournit à une usine de traitement de l'hydrogène?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) conçoit et fabrique des condensateurs pour les usines de reformage de l'hydrogène au méthane à vapeur,couvrant le refroidissement par reformat et la condensation par vapeur après conversion par changement de posteUn réformateur fonctionne à 800-900°C et 15-40 bar et le train en aval récupère à la fois la chaleur et l'eau:condensat de procédé de 00,5-2,0 kg par mètre cube d'hydrogène normal sont récupérés et recyclés dans le désaérateur, ce qui est souvent la différence entre une usine à eau positive et une usine à eau négative.8°C et est inflammable à partir de 4.0 à 75% en volume avec une énergie d'allumage minimale de seulement 0,017 mJ, de sorte que la sécurité régit toutes les décisions de conception.

1Où les condensateurs sont installés dans une centrale à hydrogène

Un train de reformage de méthane à vapeur est en grande partie une séquence de réacteurs et d'étapes de récupération de chaleur.

• Réformer le refroidissement et la production de vapeur:Le gaz de sortie du réformateur sort à 800-900°C et pénètre dans une chaudière à chaleur usée ou une chaudière à gaz de procédé qui élève la vapeur à 40-120 bar, ce qui fournit la majeure partie de la demande de vapeur de l'usine et une partie de son exportation.Ce n'est pas un condensateur au sens habituel mais un générateur de vapeurLe gaz est chaud et riche en hydrogène à pression, ce qui lui permet d'obtenir une température de refroidissement plus élevée, ce qui lui permet d'atteindre la température d'entrée du réacteur.Cet échangeur doit satisfaire aux limites de la courbe de Nelson de l'API 941 pour les attaques d'hydrogène à haute température., ce qui signifie acier à faible alliage de chrome-molybdène plutôt que d'acier au carbone dans les sections les plus chaudes.
• Conversion de virage et récupération du condensat:Carbon monoxide is converted to carbon dioxide and hydrogen in a high temperature shift reactor at 350-450°C over iron-chromium catalyst and then a low temperature shift at 200-250°C over copper-zinc catalystLa réduction du monoxyde de carbone passe d'environ 10 à 12% à moins de 0,3%.0 kg par mètre cube d'hydrogène normalCe condensat contient du dioxyde de carbone dissous, de l'ammoniac et des traces de méthanol et doit être dépouillé avant d'être renvoyé dans le système d'alimentation en eau de la chaudière.puisque le dioxyde de carbone provoque une corrosion grave de l'acide carbonique dans la ligne de retour du condensat.
• Refroidissement avant la purification:L'adsorption par oscillation sous pression fonctionne le plus efficacement à 20-40°C,le gaz est donc refroidi avec des refroidisseurs d'air ou de l'eau de refroidissement et l'eau restante est éliminée dans un séparateur avant les récipients adsorbantsL'élimination complète de l'eau est importante car l'eau est fortement adsorbée sur le tamis moléculaire et déplacerait la capacité d'hydrogène, et parce que l'eau liquide entrant dans un adsorbeur endommage l'adsorbant.Un tambour de sortie avec un éliminateur de brouillard à haut rendement en aval du refroidisseur final est standard, avec contrôle du niveau et drainage automatique vers le système de condensat.
• Liquéfaction à l'hydrogène et refroidissement en profondeurLorsque de l'hydrogène liquide est produit, le gaz est refroidi à -253 °C dans un cycle de réfrigération en plusieurs étapes, avec une condensation au point d'ébullition de -252,8 °C et une chaleur latente de 446 kJ/kg.C' est une mission spécialisée.: les matériaux doivent conserver leur ténacité à température cryogénique, on utilise donc de l'acier inoxydable ou de l'aluminium austénitique; la conversion ortho-para-hydrogène doit être catalysée pendant le refroidissement,puisque l'ortho-hydrogène non converti libère suffisamment de chaleur pour faire bouillir la majeure partie du produit pendant le stockage; et l'isolation est assurée par une construction à coque sous vide avec isolation multicouche ou perlite.

2Matériaux et sécurité dans le service à l'hydrogène

L'hydrogène est inhabituel en ce qu'il dégrade les métaux chimiquement et crée un grave risque d'incendie.

• Fragilité à l' hydrogène et attaque à haute température:Deux mécanismes distincts doivent être traités: à température ambiante et modérée, l'hydrogène atomique se diffuse dans l'acier et provoque la fragilité,en particulier dans les matériaux à haute résistance dont la dureté est supérieure à 300 HV environ, de sorte que les pièces contenant de la pression dans le service d'hydrogène sont spécifiées avec des limites de dureté et des aciers de faible résistance, et les procédures de soudage contrôlent la dureté dans la zone affectée par la chaleur.À température élevée, l'hydrogène réagit avec le carbone dans l'acier pour former du méthane, provoquant une décarburation et une fissuration appelée attaque d'hydrogène à haute température; la sélection du matériau suit la courbe API 941 Nelson,qui définit la température sûre et l'enveloppe de pression partielle d'hydrogène pour chaque alliage, avec des aciers au chrome-molybdène utilisés pour les sections les plus chaudes.
• Risque d'allumage et classification:L'hydrogène a la plus large plage d'inflammabilité de tous les gaz ordinaires, de 4,0 à 75% en volume, et une énergie d'allumage minimale de 0,017 mJ, environ un dixième de celle du méthane,Cela signifie que même une faible décharge statique peut l' enflammer.En conséquence, tous les équipements sont classés ATEX ou IECEx Zone 1 ou Zone 2, chaque partie conductrice est collée et mise à la terre sous 10 ohms,l'instrumentation est certifiée pour l'hydrogène dans la classe de température T1L'hydrogène s'écoule facilement à travers de petites ouvertures.La conception de la jointure privilégie la construction soudés sur les flancs partout où le cas de maintenance le permet.
• Ventilation, purge et mise en service:Les systèmes à hydrogène doivent être nettoyés avant l'entrée et le démarrage, car un mélange d'hydrogène et d'air à l'intérieur des équipements présente un risque d'explosion grave.La purge est effectuée avec de l'azote pour réduire l'oxygène à moins d'environ 1% avant d'introduire de l'hydrogène., et à nouveau avec de l'azote avant l'ouverture de l'équipement, avec vérification par analyse plutôt que par temps écoulé.bien au-dessus des structures environnantesLa mise en service doit inclure un essai de fuite d'hélium,parce que les fuites d'hydrogène ne sont pas détectables par des moyens ordinaires et qu'une fuite acceptable pour l'air est souvent inacceptable pour l'hydrogène.

Matrice de comparaison des services de condensation des centrales à hydrogène

Questions fréquemment posées

Q: Pourquoi la récupération du condensat de processus est-elle importante dans une usine d'hydrogène?

R: Une usine de reformage de méthane à vapeur fonctionne à un rapport vapeur/carbone de 2,5-3.5La condensation et la récupération de cette vapeur produisent 0,5 à 2,0 kg de condensat par mètre cube d'hydrogène normal,qui dans une grande usine s'élève à des dizaines de tonnes par heureLe retour de l'eau dans le système d'alimentation en eau du déaérateur et de la chaudière fait généralement passer l'installation d'un grand consommateur d'eau traitée à une installation presque neutre en eau.qui importe tant pour les coûts d'exploitation que pour les sites où l'approvisionnement en eau est limitéLe condensat doit d'abord être dépouillé, car il contient du dioxyde de carbone, de l'ammoniac,et traces de méthanol et de formate qui, autrement, causeraient une corrosion à l'acide carbonique et transporteraient les contaminants dans les chaudières et le catalyseur de réformateur.

Q: Qu'est-ce que la courbe de Nelson et comment est-elle utilisée dans la conception des centrales à hydrogène?

R: La courbe de Nelson, publiée dans API Recommanded Practice 941,définit pour chaque alliage d'acier les combinaisons de température et de pression partielle de l'hydrogène en dessous desquelles l'attaque à haute température de l'hydrogène ne se produit pasAu-dessus de la courbe, l'hydrogène se diffuse dans l'acier et réagit avec le carbone dissous pour former du méthane, qui ne peut pas se diffuser et s'accumule aux limites des grains, provoquant des fissures, une décarburation, des fissures, des fissures, des fissures, des fissures, des fissures, etc.et éventuelle défaillance sans aucun avertissement visibleDans la pratique, les concepteurs lisent la température de fonctionnement et la pression partielle d'hydrogène pour chaque échangeur et sélectionnent un alliage dont la courbe est supérieure à ce point: acier au carbone pour les sections plus froides, 1.25Cr-0.5Mo ou 2.25Cr-1Mo pour les aciers plus chauds, et en acier inoxydable austénitique lorsque le revêtement ou la construction solide est nécessaire.Les excursions d'exploitation au-dessus de la courbe sont prises au sérieux et déclenchent généralement une inspection.

Q: L'hydrogène peut-il être manipulé dans des tuyaux et des récipients en acier au carbone ordinaires?

R: À température ambiante et pression modérée, oui, avec contrôle. L'acier au carbone ordinaire est largement utilisé pour le service à l'hydrogène, mais trois conditions s'appliquent.les aciers à haute résistance sont plus sensibles à la fragilité de l'hydrogène, les pièces contenant de la pression sont donc généralement limitées aux matériaux dont la dureté est inférieure à environ 300 HV et dont la résistance de rendement est contrôlée.Les soudures doivent être qualifiées avec contrôle de dureté dans la zone affectée par la chaleur., et un traitement thermique post-soudure est appliqué si nécessaire. La température et la pression doivent rester dans l'enveloppe API 941 Nelson pour l'alliage sélectionné.ou à une pression partielle d'hydrogène plus élevée, les alliages de chrome et de molybdène deviennent nécessaires, et le revêtement en acier inoxydable ou la construction austénitique solide est utilisé dans le service le plus sévère.

Q: Quelle est la différence entre concevoir pour l'hydrogène et le gaz naturel?

L'hydrogène est inflammable de 4,0 à 75% en volume contre environ 5 à 15% pour le méthane, et son énergie d'allumage minimale est d'environ un dixième.Donc les fuites qui seraient inoffensives avec le gaz naturel sont dangereuses avec l' hydrogèneLa fuite: les molécules d'hydrogène sont petites et diffusent facilement,les joints qui scellent adéquatement le gaz naturel peuvent donc fuir de l'hydrogèneLa dégradation des matériaux: l'hydrogène brise l'acier et provoque une attaque d'hydrogène à haute température,dont aucune ne se produit avec le méthane. Visibilité de la flamme: l'hydrogène brûle avec une flamme presque invisible, de sorte que la détection du feu doit être thermique, ultraviolette ou infrarouge plutôt que visuelle.