수소 원자로 는 무엇 인가? 설계, 안전 및 산업용

핵심 질문에 답합니다.수소 원자로 는 무엇 이며, 수소 서비스 는 어떤 독특 한 설계 와 안전 과제 를 야기 합니까?수소 원자로 는 수소 가스 (H2) 가 유기 기체 (알케인, 알데히드, 질소 화합물,또는 아로마틱스) 는 고체 촉매 (일반적으로 니켈) 가 존재합니다., 팔라디움, 플래티넘 또는 구리 크로마이트) 를 통해 포화 화합물, 아민, 알코올 또는 기타 감소 된 제품을 생산합니다.5~30MPa, 50~400°C의 온도, 수소 원자로는 탄소 및 저연금 강철의 수소 부서지기 (HE) (고온 수소 공격에 대한 API 941 / 넬슨 곡선 재료 선택이 필요합니다.)수소의 극심한 연화성 (공기의 폭발성 범위 4~75%), 500°C의 자발 발화) 와 수소의 낮은 용해성 (약 0.8mM 1 atm) 을 극복하기 위해 높은 절단 가스 액체 질량 전송 (kLa) 의 필요성.

1수소 서비스의 기본 설계 및 안전 원칙

·** 수소 경직 방지:**원자수소는 1 MPa 이상의 압력에서 철망에 분산하여 수소 부러짐을 유발하여 유연성을 감소시키고 균열을 유발할 수 있습니다.예방을 위해서는 저강 강 강철을 선택해야 합니다 (NACE MR0175에 따라 620 MPa 이하의 강도 강도), 오스텐이트 인스테인스 스틸 (316L) 또는 니켈 합금 (Hastelloy B-2, Monel) 을 사용하여 고압 수소 서비스를 제공합니다.그리고 유지보수 중에 수소로 인한 크래킹 (HIC) 을 위한 용접의 초음파 검사를 실시하는.

·**고온 수소 공격 (HTHA):200°C 이상의 온도와 0.7 MPa 이상의 수소 부분 압력에서, 수소는 탄소강의 탄화수소와 반응합니다.미탄 (CH4) 을 형성하여 곡물 경계에 축적되어 균열을 유발합니다.· 넬슨 곡선 (API 권장 연습 941) 은 각 재료 등급에 대한 안전한 작동 포장을 정의합니다. 1.25Cr-0.5Mo와 2.수소 서비스에서 300도 이상의 온도에 필요한 25Cr-1Mo 스틸.

·**폭발 방지 설계 및 면적 분류:**수소 서비스 지역은 ATEX 구역 1 (정상적인 작동 중에 폭발성 대기 발생이 가능한 지역) 로 분류되며, 전기 장비 Ex d (화염 방지) 또는 Ex i (내부 안전) 이 필요합니다.원자로 시스템은 질소 정화 라인을 포함합니다 (수소 도입 전 O2이 1% 미만)API 520에 따라 파열 디스크 또는 구제 밸브 사이즈화 화재 경우 및 반응 도주 시나리오 및 낮은 압력, 높은 온도를 감지 할 때 수소 공급을 종료하는 자동 인터클로크또는 자극의 손실.

2수소 원자로의 주요 유형

·** 회전형 수소화 원자로:**정제 화학물질, 의약품 및 식용유의 액체 단계의 수소화를 위해 사용됩니다. 가스 스파링, 레이니 니켈 또는 Pd / C 촉매 суспен션과 함께 섞인 오토클라브가 있습니다.그리고 외부 열 제거를 위한 내부 냉각 코일0.5-5 MPa H2 압력, 50~200°C에서 작동하며, 300~600 rpm의 러스턴 터빈에서 0.1-0.5s^-1의 kLa 값을 달성합니다.

·** 고정 베드, 도는 흐름의 수소 원자로:**석유 정제에서 수소처리 및 수소소황화 (HDS) 를 위해 사용된다. 액체와 가스는 포장 된 촉매 침대를 통해 동시에 아래로 흐른다 (알루미나에 Co-Mo 또는 Ni-Mo);3~20 MPa H2에서 작동합니다., 300-450 ° C, 0.5-5.0 h^-1의 액체 시간 공간 속도 (LHSV) 로, 초저황 디젤의 5,000 ppm에서 10 ppm 이하로 황을 제거합니다.

·**유동성 수소 원자로:**대용량 화학물질의 증기분기 수소화 (벤젠에서 사이클로헥산, 합성 가스에서 메탄올) 에 사용됩니다. 기체는 0.3-1.0 m/s의 속도로 촉매 입자를 (50-200 미크로미터) 유동화합니다.우수한 열 전달 (U = 400-800 W/ ((m^2*K)) 및 온도 균일성을 달성합니다.1~10MPa, 150~400°C에서 작동하며, 1~20톤의 촉매 재고를 가지고 있습니다.

수소 원자로 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

질문: 수소 원자로의 주요 기능은 무엇입니까?

A: 수소 원자로는 포화 화합물, 감소 중간 물질,또는 0의 압력에서 황을 제거한 연료.5~30MPa, 50~400°C의 온도, 수소 부러지기 및 고온 수소 공격에 저항하도록 선택된 재료

질문: 수소 부러움증 은 무엇 이며 어떻게 방지 할 수 있습니까?

A: 원자 수소가 강철 격자에 전파되어 유연성을 감소시키고 균열을 일으키면 수소 부러지는 현상이 발생합니다.예방에는 저강도 강철을 선택하는 것이 포함됩니다 (수출량은 620 MPa 이하), 고압 운용에 오스텐이트 스테인리스 (316L) 또는 니켈 합금을 사용하여, 수소를 포함하는 환경에 대한 NACE MR0175 재료 요구 사항을 적용합니다.

질문: 넬슨 곡선 (API 941) 은 무엇입니까?

A: 넬슨 곡선은 고온 수소 서비스에서 각 강철 등급에 대한 안전한 작동 껍데기 (온도 및 수소 부분 압력) 를 정의합니다.곡선 위에 작동하면 고온 수소 공격 (HTHA) 을 유발합니다., 수소는 탄화수소와 반응하여 미탄을 형성하여 곡물 경계 균열과 용기 고장을 유발합니다.

질문: 매일 수소화에서 가스-액체 질량 전송은 어떻게 이루어집니다?

A: 매립물 원자로에서 Rushton 디스크 터빈은 수소 가스를 액체 단계에서 미세한 거품으로 분산하여 300~600 rpm에서 0.1-0.5 s^-1의 부피 질량 전달 계수 (kLa) 를 달성합니다.수소 용해율은 전체 반응 속도를 결정합니다., 원자로 생산성에 중요한 원자로 설계 및 가스 분출 구성.