Dispositivo de purificação de hidrogênio

O equipamento de produção de hidrogênio por adsorção por oscilação de pressão (PSA) é um dispositivo especial para purificação de hidrogênio em temperatura e pressão normais, baseado na tecnologia de adsorção por oscilação de pressão. Sua principal vantagem é que não requer reações em altas temperaturas e pressões, podendo separar com eficiência hidrogênio de alta pureza apenas por meio dos processos físicos de adsorção e dessorção do gás de alimentação, sendo amplamente adequado para as necessidades de purificação de diversas misturas gasosas contendo hidrogênio. O dispositivo utiliza misturas gasosas contendo hidrogênio (como gás hidrogenado subproduto industrial, gás de reforma de gás natural, etc.) como matéria-prima principal, e seu componente central é uma peneira molecular especial — esta peneira molecular foi modificada por um processo especial, apresentando uma capacidade de adsorção seletiva extremamente alta, sendo também o principal transportador para a separação de hidrogênio, nitrogênio e outros gases.

Seu princípio de separação baseia-se principalmente em duas diferenças fundamentais: primeiro, a capacidade de adsorção dos componentes gasosos na superfície da peneira molecular é diferente. As moléculas de hidrogênio são pequenas e pouco polares, portanto, sua capacidade de adsorção na superfície da peneira molecular é extremamente baixa, enquanto a capacidade de adsorção de moléculas de gases de impureza, como nitrogênio e dióxido de carbono, é muito maior do que a do hidrogênio; segundo, há uma diferença significativa na taxa de difusão entre o hidrogênio e o nitrogênio na peneira molecular de carbono. O hidrogênio difunde-se mais rapidamente e pode penetrar rapidamente nos poros da peneira molecular, enquanto os gases de impureza difundem-se lentamente e são facilmente adsorvidos e retidos pela peneira molecular. Todo o processo de separação é controlado com precisão por um Controlador Lógico Programável (CLP). Através da abertura e fechamento ordenados de válvulas controladas por programa, as duas etapas principais do processo de adsorção por pressurização e dessorção por descompressão são realizadas ciclicamente: sob condições pressurizadas, os gases de impureza são firmemente adsorvidos pela peneira molecular, e o hidrogênio passa suavemente através da peneira molecular para obter uma purificação preliminar; sob condições de descompressão, os gases de impureza adsorvidos são separados da superfície da peneira molecular e descarregados com o gás residual, e a peneira molecular é regenerada e pode ser reutilizada para o processo de adsorção. Através desta operação cíclica, o hidrogênio que atende à pureza exigida pelo cliente é continuamente produzido, e todo o processo é ecologicamente correto, sem poluição secundária.

Este equipamento de produção de hidrogênio PSA foi totalmente projetado em conjunto com as necessidades reais da produção industrial, levando em consideração eficiência, estabilidade e economia. Suas principais características de projeto são as seguintes:

1. Inicialização rápida, capaz de fornecer hidrogênio qualificado rapidamente: O equipamento adota um design integrado, que simplifica o processo de inicialização e não requer etapas complexas de pré-aquecimento e comissionamento. Após a inicialização, ele completa o ciclo de adsorção e separação em pouco tempo e fornece hidrogênio com pureza adequada e fluxo estável. Isso resolve eficazmente os problemas de inicialização lenta e longo ciclo de espera dos equipamentos tradicionais de produção de hidrogênio, sendo adequado para diversos cenários, como fornecimento emergencial de hidrogênio e produção intermitente.

2. Operação totalmente automática do equipamento, permitindo o funcionamento sem supervisão durante todo o processo: Equipado com um sistema de controle PLC de alta precisão e um módulo de monitoramento inteligente, o equipamento coleta parâmetros de operação (pressão, vazão, pureza do hidrogênio, etc.) em tempo real e realiza automaticamente todas as operações, como abertura e fechamento de válvulas programáveis, alternância entre ciclos de adsorção e dessorção e regeneração da peneira molecular, sem intervenção manual. Além disso, possui funções de alarme de falhas e desligamento automático, o que reduz significativamente a necessidade de operação manual, economiza custos de mão de obra e aumenta a segurança da produção.

3. Enchimento eficiente de peneira molecular, mais compacto e denso, maior vida útil: Adotando um processo especial de enchimento de alta pressão, a peneira molecular é preenchida de forma uniforme e compacta na torre de adsorção, o que evita eficazmente os problemas de desagregação, aglomeração e desgaste da peneira molecular presentes nos métodos de enchimento tradicionais, além de reduzir a perda de peneira molecular. Ao mesmo tempo, o equipamento conta com um dispositivo de proteção da peneira molecular, que impede a contaminação e a erosão da peneira por gases impuros, prolongando significativamente sua vida útil e reduzindo os custos de operação e manutenção do equipamento, bem como a frequência de substituição de consumíveis.

4. Pressão, pureza e vazão estáveis ​​e ajustáveis, atendendo às diferentes necessidades dos clientes: De acordo com as necessidades de fornecimento de hidrogênio de diferentes indústrias e processos de produção, o dispositivo pode ajustar de forma flexível a pressão, a pureza e a vazão do hidrogênio produzido. A pureza pode ser ajustada com precisão entre 99% e 99,9995%, a pressão é ≤ 1 MPa e a vazão varia de 5 a 5000 Nm³/h. Ele atende não apenas às necessidades de fornecimento de hidrogênio de baixa vazão e alta pureza de pequenos laboratórios e da indústria de eletrônica de precisão, mas também se adapta aos cenários de fornecimento de hidrogênio de alta vazão e em larga escala das indústrias metalúrgica e química.

5. Estrutura racional, processo avançado, segurança e estabilidade, baixo investimento em equipamentos e consumo de energia: Adotando um design de estrutura modular, layout compacto e pequena área ocupada, facilita a instalação, desmontagem e posterior transformação; o processo de ciclo de adsorção-dessorção é otimizado, o que melhora significativamente a taxa de recuperação de hidrogênio e a eficiência de separação. Ao mesmo tempo, o equipamento opera em pressão moderada e está equipado com um sistema completo de proteção de segurança, com operação estável e confiável e baixa taxa de falhas; em comparação com os processos tradicionais de produção de hidrogênio, não necessita consumir muita energia para aquecimento e pressurização, e o custo de investimento em equipamentos e o consumo de energia operacional são significativamente reduzidos, sendo econômico e ambientalmente sustentável.

Para garantir a estabilidade operacional do dispositivo e a qualidade dos produtos de hidrogênio, este equipamento de produção de hidrogênio PSA foi projetado e fabricado em estrita conformidade com os padrões da indústria, com indicadores técnicos essenciais claros, conforme descrito a seguir:

Requisitos do gás de alimentação: A pressão do gás de alimentação deve ser controlada em 1,2 MPa para garantir o bom andamento do processo de adsorção; o ponto de orvalho sob pressão deve ser ≤ 10 °C para evitar que a umidade afete o efeito de adsorção da peneira molecular e a segurança operacional do equipamento; o teor de óleo deve ser ≤ 0,003 mg/m³ para evitar a contaminação da peneira molecular por óleo e o bloqueio da tubulação do equipamento, garantindo a operação estável do dispositivo a longo prazo; o volume de gás de alimentação pode ser ajustado de forma flexível de acordo com o volume e a pureza do hidrogênio necessários, adaptando-se às necessidades de produção de hidrogênio com diferentes purezas e vazões, apresentando alta compatibilidade.

Indicadores do hidrogênio produzido: A pressão de saída do hidrogênio é ≤ 1 MPa, podendo ser ajustada de forma flexível de acordo com as necessidades reais dos clientes para atender aos requisitos de pressão de diferentes processos de produção; o ponto de orvalho atmosférico é ≤ -70 °C, o que reduz efetivamente o teor de umidade no hidrogênio e evita que a umidade afete os processos de produção subsequentes (como recozimento de precisão e fabricação de componentes eletrônicos); a pureza varia de 99% a 99,9995%, podendo ser ajustada com precisão de acordo com as necessidades da indústria para se adaptar a diferentes padrões de pureza; a vazão de hidrogênio varia de 5 a 5000 Nm³/h, abrangendo cenários de fornecimento de hidrogênio de pequeno, médio e grande porte, e possibilitando a produção em larga escala e padronizada.

Com as vantagens de alta eficiência, estabilidade e flexibilidade, este equipamento de produção de hidrogênio PSA é amplamente utilizado em diversos setores, como eletrônica, metalurgia, máquinas e metalurgia do pó, abrangendo uma variedade de processos de produção essenciais e fornecendo hidrogênio de alta qualidade para várias indústrias. Os cenários de aplicação específicos são os seguintes:

1. Indústria eletrônica:É utilizado principalmente em processos essenciais, como a difusão na fabricação de silício monocristalino e na produção de circuitos integrados, bem como na produção e fabricação de diodos emissores de luz (LEDs) e displays de cristal líquido (LDs). O hidrogênio de alta pureza pode ser usado como gás protetor e redutor, evitando eficazmente a oxidação e a contaminação de componentes eletrônicos durante a produção, melhorando a pureza e a taxa de qualificação do produto e garantindo a estabilidade do desempenho dos equipamentos eletrônicos.

2. Indústria metalúrgica:É utilizado principalmente nos processos de recozimento intermediário e recozimento do produto final de tiras de cobre e aço de precisão. Como gás protetor, o hidrogênio isola o ar durante o processo de recozimento, prevenindo a oxidação e a descoloração da superfície das tiras de cobre e aço e, ao mesmo tempo, melhorando a tenacidade e o acabamento dos materiais, garantindo que a qualidade dos produtos metalúrgicos de precisão atenda aos padrões.

3. Indústria de máquinas:É utilizado principalmente no processo de recozimento de rolamentos e diversas peças mecânicas de precisão. Através do recozimento protegido por hidrogênio, a tensão interna gerada durante o processamento das peças pode ser eliminada, a dureza, a resistência ao desgaste e a estabilidade dimensional das peças podem ser melhoradas, a vida útil das peças mecânicas de precisão pode ser prolongada e a probabilidade de falha do equipamento pode ser reduzida.

4. Indústria de metalurgia do pó:É aplicado no processo de sinterização da metalurgia do pó. O hidrogênio pode ser usado como gás redutor e gás protetor. No processo de sinterização em alta temperatura, ele reduz as impurezas de óxido nas matérias-primas em pó e, ao mesmo tempo, previne a oxidação e o empedramento dos produtos sinterizados, melhorando a densidade e as propriedades mecânicas dos produtos de metalurgia do pó.

5. Indústria de redução de tungstênio-molibdênio:É adequado para o processo de redução profunda com hidrogênio em fornos de quatro tubos, fornos de múltiplos tubos e fornos de redução. O hidrogênio de alta pureza pode reduzir completamente os óxidos em matérias-primas de tungstênio e molibdênio para obter tungstênio e molibdênio de alta pureza, atendendo às necessidades de produção de produtos de tungstênio e molibdênio (como fio de tungstênio e chapa de molibdênio).

6. Recozimento brilhante de metais:É utilizado no processo de recozimento brilhante de chapas de aço inoxidável de precisão, tubos de aço inoxidável, tubos de aço carbono e chapas de aço carbono. Como gás protetor, o hidrogênio permite que os materiais metálicos mantenham uma superfície lisa, sem manchas de oxidação após o recozimento, dispensando tratamentos posteriores de retificação e polimento, reduzindo os custos de produção e melhorando a aparência e a qualidade do produto.

7. Sinterização de aço inoxidável por metalurgia do pó:No processo de sinterização da metalurgia do pó de aço inoxidável, o hidrogênio pode desempenhar um papel protetor, isolando o ar para evitar a oxidação do pó de aço inoxidável e, ao mesmo tempo, ajudando a melhorar a eficiência da sinterização e a densidade do produto final, garantindo a resistência à corrosão e a resistência mecânica dos produtos de metalurgia do pó de aço inoxidável.