Çin Hidrojen Tesisi Kondansör Üreticisi Hidrojen İşleme Uygulamaları için Etkili Kondansasyon Sistemleri Sağlıyor

Çin Hidrojen Tesisi Kondenser Üreticisi, Hidrojen İşleme Uygulamaları İçin Verimli Yoğuşma Sistemleri Sunuyor

Temel soruyu yanıtlamak: Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd'den bir hidrojen tesisi kondenseri, bir hidrojen işleme tesisine ne sunar? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel), buhar metan reformasyonu hidrojen tesisleri için kondenserler tasarlar ve üretir; reformattan soğutma ve vardiya dönüşümü sonrası buhar yoğuşması, proses yoğuşması geri kazanımı ve saflaştırma öncesi ürün soğutma işlemlerini kapsar. Bir reformer 800-900°C ve 15-40 bar'da çalışır ve aşağı akış hattı hem ısıyı hem de suyu geri kazanır: normal metreküp hidrojen başına 0,5-2,0 kg proses yoğuşması geri kazanılır ve gaz gidericiye geri döndürülür, bu da genellikle su pozitif ve su negatif bir tesis arasındaki farktır. Hidrojen -252,8°C'de kaynar ve hacimce %4,0 ila %75 arasında yanıcıdır, minimum tutuşma enerjisi yalnızca 0,017 mJ'dir, bu nedenle güvenlik her tasarım kararını yönetir.

1. Hidrojen Tesisinde Kondenserlerin Yeri

Bir buhar metan reformasyonu hattı büyük ölçüde reaktörler ve ısı geri kazanım adımlarından oluşan bir dizidir. Dört yoğuşma hizmeti hem enerji verimliliğini hem de su dengesini belirler:

• Reformattan Soğutma ve Buhar Üretimi: Reformer çıkış gazı 800-900°C'de çıkar ve 40-120 bar'da buhar üreten bir atık ısı kazanı veya proses gazı kazanı içine girer, bu da tesisin buhar talebinin çoğunu ve ihracatının bir kısmını karşılar. Bu, olağan anlamda bir kondenser değil, bir buhar jeneratörüdür ve vardiya reaktörü giriş sıcaklığına kadar daha fazla soğutma ile takip edilir. Gaz basınç altında sıcak ve hidrojen açısından zengin olduğundan, bu eşanjör yüksek sıcaklıkta hidrojen saldırısı için API 941 Nelson eğrisi sınırlarını karşılamalıdır, bu da en sıcak bölümlerde karbon çeliği yerine düşük alaşımlı krom-molibden çeliği anlamına gelir.
• Vardiya Dönüşümü ve Yoğuşma Geri Kazanımı: Karbon monoksit, demir-krom katalizör üzerinde 350-450°C'de yüksek sıcaklıkta bir vardiya reaktöründe ve ardından bakır-çinko katalizör üzerinde 200-250°C'de düşük sıcaklıkta bir vardiyada karbondioksite ve hidrojene dönüştürülür, bu da karbon monoksiti yaklaşık %10-12'den %0,3'ün altına düşürür. Bu aşamalar arasında ve sonrasında gaz soğutulur ve fazla buhar yoğuşur, normal metreküp hidrojen başına 0,5-2,0 kg proses yoğuşması üretilir. Bu yoğuşma, çözünmüş karbondioksit, amonyak ve eser miktarda metanol içerir ve kazan besleme suyu sistemine geri döndürülmeden önce ayrıştırılmalıdır, çünkü karbondioksit yoğuşma dönüş hattında şiddetli karbonik asit korozyonuna neden olur.
• Saflaştırma Öncesi Soğutma: Basınç salınımlı adsorpsiyon 20-40°C'de en etkili şekilde çalışır, bu nedenle gaz hava soğutucuları veya soğutma suyu ile soğutulur ve kalan su adsorber kaplarından önce bir ayırıcıda uzaklaştırılır. Su, moleküler elek üzerinde güçlü bir şekilde adsorbe edildiği ve hidrojen kapasitesini yerinden edeceği ve adsorbere giren sıvı suyun adsorbent'e zarar vereceği için tam su giderme önemlidir. Son soğutucunun aşağı akışında yüksek verimli bir sis gidericiye sahip bir knockout tamburu standarttır, seviye kontrolü ve yoğuşma sistemine otomatik tahliye ile birlikte.
• Hidrojen Sıvılaştırma ve Derin Soğutma: Sıvı hidrojenin üretildiği yerlerde, gaz çok aşamalı bir soğutma döngüsünde -253°C'ye soğutulur, -252,8°C kaynama noktasında yoğuşma ve 446 kJ/kg gizli ısı ile. Bu özel bir görevdir: malzemeler kriyojenik sıcaklıkta tokluklarını korumalıdır, bu nedenle östenitik paslanmaz çelik veya alüminyum kullanılır; orto-para hidrojen dönüşümü soğutma sırasında katalize edilmelidir, çünkü dönüştürülmemiş orto-hidrojen depolama sırasında ürünün çoğunu kaynatacak kadar ısı salar; ve yalıtım, çok katmanlı yalıtım veya perlit ile vakum ceketli yapı ile sağlanır.

2. Hidrojen Servisinde Malzemeler ve Güvenlik

Hidrojen, metalleri kimyasal olarak bozmasının yanı sıra ciddi bir yangın tehlikesi yaratmasıyla da olağandışı. Üç gereksinim takip eder:

• Hidrojen Gevrekleşmesi ve Yüksek Sıcaklık Saldırısı: İki farklı mekanizma ele alınmalıdır. Ortam ve orta sıcaklıkta, atomik hidrojen çeliğe nüfuz eder ve gevrekleşmeye neden olur, özellikle yaklaşık 300 HV sertliğin üzerindeki yüksek mukavemetli malzemelerde, bu nedenle hidrojen servisindeki basınç taşıyan parçalar sertlik sınırları ve daha düşük mukavemetli çeliklerle belirtilir ve kaynak prosedürleri ısıdan etkilenen bölgedeki sertliği kontrol eder. Yüksek sıcaklıkta, hidrojen çelikteki karbon ile reaksiyona girerek metan oluşturur, bu da dekarbürizasyon ve yüksek sıcaklıkta hidrojen saldırısı olarak bilinen çatlamaya neden olur; malzeme seçimi, her alaşım için güvenli sıcaklık ve hidrojen kısmi basınç zarfını tanımlayan API 941 Nelson eğrisini takip eder, en sıcak bölümler için krom-molibden çelikleri kullanılır.
• Tutuşma Tehlikesi ve Sınıflandırma: Hidrojen, herhangi bir yaygın gazın en geniş yanıcı aralığına sahiptir, hacimce %4,0 ila %75 ve minimum tutuşma enerjisi 0,017 mJ'dir, bu da metanın yaklaşık onda biri kadardır, bu da zayıf bir statik deşarjın bile onu tutuşturabileceği anlamına gelir. Ayrıca neredeyse görünmez bir alevle yanar. Sonuç olarak, tüm ekipman ATEX veya IECEx Bölge 1 veya Bölge 2 olarak sınıflandırılır, her iletken parça 10 ohm'un altında bağlanır ve topraklanır, göstergeler T1 sıcaklık sınıfında hidrojen için sertifikalıdır ve sızdırmazlık elemanları ve flanşlarda kaçak tespiti kurulur. Hidrojen küçük boşluklardan kolayca sızdığı için, bakım durumu izin verdiği sürece, eklem tasarımı flanşlı yapı yerine kaynaklı yapıyı tercih eder.
• Havalandırma, Temizleme ve Devreye Alma: Hidrojen sistemleri, ekipman içinde hidrojen ve hava karışımı ciddi bir patlama riski oluşturduğundan, girişten önce ve çalıştırmadan önce temizlenmelidir. Temizleme, oksijeni hidrojeni vermeden önce yaklaşık %1'in altına düşürmek için nitrojen ile ve ekipmanı açmadan önce tekrar nitrojen ile yapılır, bu da geçen süre yerine analiz ile doğrulanır. Havalandırma bacaları acil durum basınç tahliyesi için boyutlandırılır, çevredeki yapılardan oldukça yükseğe yönlendirilir ve tasarıma bağlı olarak alev tutucular veya sürekli temizleme gazı ile donatılır. Devreye alma, sıradan yollarla tespit edilemeyen hidrojen kaçakları ve hava için kabul edilebilir bir kaçak genellikle hidrojen için kabul edilemez olduğu için bir helyum kaçak testi içermelidir.

Hidrojen Tesisi Kondenser Hizmetleri Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Hidrojen tesisinde proses yoğuşması geri kazanımı neden önemlidir?

C: Bir buhar metan reformasyonu tesisi 2,5-3,5 buhar-karbon oranında çalışır, bu nedenle hattın içinden çok büyük miktarda buhar geçer ve bunun çoğu tüketilmez. Bu buharın yoğuşması ve geri kazanılması, normal metreküp hidrojen başına 0,5-2,0 kg yoğuşma üretir, bu da büyük bir tesiste saatte on tonlara ulaşır. Gaz gidericiye ve kazan besleme suyu sistemine geri döndürülmesi, tesisi genellikle arıtılmış suyun büyük bir tüketicisinden su açısından nötre yakın bir duruma getirir, bu da hem işletme maliyeti hem de su tedarikinin kısıtlı olduğu yerler için önemlidir. Yoğuşma önce ayrıştırılmalıdır, çünkü çözünmüş karbondioksit, amonyak ve eser miktarda metanol ve format taşır, aksi takdirde karbonik asit korozyonuna neden olur ve kazanlara ve reformer katalizörüne kirleticileri geri taşır.

S: Nelson eğrisi nedir ve hidrojen tesisi tasarımında nasıl kullanılır?

C: API Önerilen Uygulama 941'de yayınlanan Nelson eğrisi, her çelik alaşımı için yüksek sıcaklıkta hidrojen saldırısının meydana gelmediği sıcaklık ve hidrojen kısmi basınç kombinasyonlarını tanımlar. Eğrinin üzerinde, hidrojen çeliğe nüfuz eder ve çözünmüş karbon ile reaksiyona girerek metan oluşturur, bu difüzyon yapamaz ve tane sınırlarında birikir, çatlama, dekarbürizasyon ve sonunda görünür bir uyarı olmadan arızaya neden olur. Pratikte, tasarımcılar her eşanjör için çalışma sıcaklığını ve hidrojen kısmi basıncını okur ve o noktanın üzerinde kalan bir eğriye sahip bir alaşım seçer: daha soğuk bölümler için karbon çeliği, daha sıcak olanlar için 1.25Cr-0.5Mo veya 2.25Cr-1Mo ve kaplama veya katı yapı gerektiren yerlerde östenitik paslanmaz çelik. Eğrinin üzerindeki çalışma sapmaları ciddiye alınır ve genellikle denetimi tetikler.

S: Hidrojen, sıradan karbon çeliği boru ve kaplarında işlenebilir mi?

C: Ortam sıcaklığında ve orta basınçta, evet, kontrollerle. Sıradan karbon çeliği hidrojen servisi için yaygın olarak kullanılır, ancak üç koşul geçerlidir. Mukavemet sınırlıdır: daha yüksek mukavemetli çelikler hidrojen gevrekleşmesine daha yatkındır, bu nedenle basınç taşıyan parçalar genellikle yaklaşık 300 HV'nin altındaki sertliğe sahip malzemelerle ve kontrollü akma mukavemeti ile sınırlıdır. Kaynaklar, ısıdan etkilenen bölgede sertlik kontrolü ile nitelendirilmeli ve gerektiğinde kaynak sonrası ısıl işlem uygulanmalıdır. Sıcaklık ve basınç, seçilen alaşım için API 941 Nelson zarfı içinde kalmalıdır. Yaklaşık 200-250°C'nin üzerinde veya daha yüksek hidrojen kısmi basıncında, krom-molibden alaşımları gereklidir ve en şiddetli hizmette paslanmaz çelik kaplama veya katı östenitik yapı kullanılır.

S: Doğal gazla karşılaştırıldığında hidrojen için tasarımda ne farklıdır?

C: Dört şey. Yanıcılık: hidrojen, metan için yaklaşık %5 ila %15'e karşılık hacimce %4,0 ila %75 arasında yanıcıdır ve minimum tutuşma enerjisi yaklaşık onda biridir, bu nedenle doğal gazla zararsız olacak kaçaklar hidrojenle tehlikelidir ve ekipman sınıflandırma ve topraklama gereksinimleri buna göre daha sıkıdır. Sızıntı: hidrojen molekülleri küçüktür ve kolayca yayılır, bu nedenle doğal gaz için yeterince sızdıran eklemler hidrojen sızdırabilir, bu nedenle kaynaklı yapı ve helyum kaçak testi tercih edilir. Malzeme bozulması: hidrojen çeliği gevrekleştirir ve yüksek sıcaklıkta hidrojen saldırısına neden olur, bunların hiçbiri metanla olmaz. Alev görünürlüğü: hidrojen neredeyse görünmez bir alevle yanar, bu nedenle yangın tespiti görsel yerine termal, ultraviyole veya kızılötesi olmalıdır.