Dispositivo de purificación de hidrógeno

El equipo de producción de hidrógeno por adsorción por oscilación de presión (PSA) es un dispositivo especial para la purificación de hidrógeno a temperatura y presión normales, basado en la tecnología de adsorción por oscilación de presión. Su principal ventaja es que no requiere reacciones a alta temperatura ni alta presión, y puede separar eficientemente hidrógeno de alta pureza únicamente mediante procesos físicos de adsorción y desorción del gas de alimentación, lo cual resulta muy adecuado para la purificación de diversas mezclas de gases que contienen hidrógeno. El dispositivo utiliza mezclas de gases que contienen hidrógeno (como gas hidrogenado de subproductos industriales, gas reformado de gas natural, etc.) como materia prima principal, y su componente principal es un tamiz molecular especial. Este tamiz molecular, modificado mediante un proceso especial, posee una capacidad de adsorción selectiva extremadamente alta y es, además, el transportador clave para la separación de hidrógeno, nitrógeno y otros gases.

Su principio de separación se basa principalmente en dos diferencias fundamentales: primero, la capacidad de adsorción de los componentes gaseosos en la superficie del tamiz molecular es diferente. Las moléculas de hidrógeno son pequeñas y de polaridad débil, por lo que su capacidad de adsorción en la superficie del tamiz molecular es extremadamente baja, mientras que la capacidad de adsorción de las moléculas de gases de impurezas, como el nitrógeno y el dióxido de carbono, es mucho mayor que la del hidrógeno; segundo, existe una diferencia significativa en la velocidad de difusión entre el hidrógeno y el nitrógeno en el tamiz molecular de carbono. El hidrógeno se difunde más rápido y puede penetrar rápidamente en los poros del tamiz molecular, mientras que los gases de impurezas se difunden lentamente y son fácilmente adsorbidos y retenidos por el tamiz molecular. Todo el proceso de separación está controlado con precisión por un controlador lógico programable (PLC). Mediante la apertura y el cierre ordenados de válvulas controladas por programa, se realizan cíclicamente los dos pasos principales de la adsorción por presurización y la descompresión y desorción: en condiciones de presión, el tamiz molecular adsorbe firmemente las impurezas, y el hidrógeno pasa suavemente a través de él para obtener una purificación preliminar; en condiciones de descompresión, las impurezas adsorbidas se separan de la superficie del tamiz molecular y se descargan con el gas de cola, regenerando así el tamiz molecular y pudiendo reutilizarse para la adsorción. Mediante esta operación cíclica, se produce continuamente hidrógeno con la pureza requerida por el cliente, y todo el proceso es respetuoso con el medio ambiente y sin contaminación secundaria.

Este equipo de producción de hidrógeno PSA está diseñado íntegramente para satisfacer las necesidades reales de la producción industrial, considerando la eficiencia, la estabilidad y la economía. Sus principales características de diseño son las siguientes:

1. Arranque rápido, capaz de proporcionar hidrógeno de calidad rápidamente: El equipo adopta un diseño integrado que simplifica el proceso de arranque y elimina los complejos pasos de precalentamiento y puesta en marcha. Tras el arranque, completa el ciclo de adsorción y separación en poco tiempo, produciendo rápidamente hidrógeno con pureza de calidad y flujo estable. Soluciona eficazmente los problemas de arranque lento y largos ciclos de espera de los equipos tradicionales de producción de hidrógeno, y es adecuado para diversas situaciones, como el suministro de hidrógeno de emergencia y la producción intermitente.

2. Funcionamiento totalmente automático del equipo, sin supervisión durante todo el proceso: Equipado con un sistema de control PLC de alta precisión y un módulo de monitorización inteligente, puede recopilar parámetros de funcionamiento del equipo (presión, caudal, pureza del hidrógeno, etc.) en tiempo real y completar automáticamente todas las operaciones, como la apertura y el cierre de válvulas controladas por programa, la conmutación de ciclos de adsorción-desorción y la regeneración de tamices moleculares, sin intervención manual. Además, cuenta con funciones de alarma de fallos y apagado automático, lo que reduce considerablemente la intensidad de la operación manual, ahorra costes de mano de obra y mejora la seguridad de la producción.

3. Llenado eficiente del tamiz molecular, más hermético y denso, con mayor vida útil: Mediante un proceso especial de llenado a alta presión, el tamiz molecular se llena de forma uniforme y hermética en la torre de adsorción, lo que evita eficazmente los problemas de aflojamiento, apelmazamiento y desgaste que presentan los métodos de llenado tradicionales y reduce su pérdida. Además, está equipado con un dispositivo de protección que evita que los gases de impurezas lo contaminen y erosionen, prolonga significativamente su vida útil y reduce los costos de operación y mantenimiento del equipo, así como la frecuencia de reemplazo de consumibles.

4. Presión, pureza y caudal estables y ajustables para satisfacer las diferentes necesidades de los clientes: El dispositivo puede ajustar con flexibilidad la presión, la pureza y el caudal del hidrógeno de salida según las necesidades de suministro de hidrógeno de diferentes industrias y procesos de producción. La pureza se puede ajustar con precisión entre el 99 % y el 99,9995 %, la presión es ≤ 1 MPa y el caudal oscila entre 5 y 5000 Nm³/h. No solo satisface las necesidades de suministro de hidrógeno de bajo caudal y alta pureza de pequeños laboratorios y la industria electrónica de precisión, sino que también se adapta a los escenarios de suministro de hidrógeno de alto caudal y a gran escala de la industria metalúrgica y química a gran escala.

5. Estructura razonable, proceso avanzado, seguridad y estabilidad, baja inversión en equipos y bajo consumo energético: Su diseño modular, compacto y reducido espacio en planta facilitan la instalación, el desmontaje y la posterior transformación. El ciclo de adsorción-desorción está optimizado, lo que mejora considerablemente la tasa de recuperación de hidrógeno y la eficiencia de separación. Al mismo tiempo, el equipo opera a una presión moderada y cuenta con un sistema completo de protección de seguridad, con un funcionamiento estable y fiable, y una baja tasa de fallos. En comparación con los procesos tradicionales de producción de hidrógeno, no requiere un alto consumo de energía para el calentamiento y la presurización, y el coste de inversión en equipos y el consumo energético operativo se reducen significativamente, lo que contribuye a la economía y a la protección del medio ambiente.

Para garantizar la estabilidad operativa del dispositivo y la calidad de los productos de hidrógeno, este equipo de producción de hidrógeno PSA está diseñado y fabricado en estricta conformidad con los estándares de la industria, con claros indicadores técnicos básicos como los siguientes:

Requisitos del gas de alimentación: La presión del gas de alimentación se debe controlar a 1,2 Mpa para garantizar el progreso suave del proceso de adsorción; el punto de rocío a presión es ≤ 10 ℃ para evitar que la humedad afecte el efecto de adsorción del tamiz molecular y la seguridad de funcionamiento del equipo; el contenido de aceite es ≤ 0,003 mg/m³ para evitar que la contaminación del aceite contamine el tamiz molecular y bloquee la tubería del equipo, lo que garantiza el funcionamiento estable a largo plazo del dispositivo; el volumen de gas de alimentación se puede ajustar de forma flexible de acuerdo con el volumen y la pureza de hidrógeno requeridos, adaptándose a las necesidades de producción de hidrógeno de diferente pureza y caudal, con una fuerte compatibilidad.

Indicadores de hidrógeno del producto: La presión de hidrógeno de salida es ≤ 1Mpa, que se puede ajustar de manera flexible de acuerdo con las necesidades reales de los clientes para cumplir con los requisitos de presión de diferentes procesos de producción; el punto de rocío atmosférico es ≤ -70 ℃, lo que reduce eficazmente el contenido de humedad en el hidrógeno y evita que la humedad afecte los procesos de producción posteriores (como recocido de precisión, fabricación de componentes electrónicos); la pureza cubre el 99% ~ 99,9995%, que se puede ajustar con precisión de acuerdo con las necesidades de la industria para adaptarse a diferentes estándares de pureza; el rango de volumen de hidrógeno es de 5 ~ 5000Nm³/h, que cubre escenarios de suministro de hidrógeno pequeños, medianos y grandes, y puede realizar una producción a gran escala y estandarizada.

Con ventajas como alta eficiencia, estabilidad y flexibilidad, este equipo de producción de hidrógeno PSA se utiliza ampliamente en diversas industrias, como la electrónica, la metalurgia, la maquinaria y la pulvimetalurgia, abarcando diversos procesos de producción esenciales y proporcionando un suministro de hidrógeno de alta calidad a diversas industrias. Los escenarios de aplicación específicos son los siguientes:

1. Industria electrónica:Se utiliza principalmente en procesos clave como la difusión en la fabricación de silicio monocristalino y circuitos integrados, así como en la producción de diodos emisores de luz (LED) y pantallas de cristal líquido (LCD). El hidrógeno de alta pureza se puede utilizar como gas protector y reductor, lo que evita eficazmente la oxidación y la contaminación de los componentes electrónicos durante la producción, mejora la pureza y la tasa de calificación del producto, y garantiza la estabilidad del rendimiento de los equipos electrónicos.

2. Industria metalúrgica:Se utiliza principalmente en los procesos de recocido intermedio y de recocido de productos terminados de flejes de cobre y acero de precisión. Como gas protector, el hidrógeno puede aislar el aire durante el recocido, prevenir la oxidación y la decoloración de la superficie de los flejes de cobre y acero, y, al mismo tiempo, mejorar la tenacidad y el acabado de los materiales, garantizando así que la calidad de los productos metalúrgicos de precisión cumpla con los estándares.

3. Industria de maquinaria:Se utiliza principalmente en el proceso de recocido de rodamientos y diversas piezas mecánicas de precisión. Mediante el recocido con protección de hidrógeno, se elimina la tensión interna generada durante el procesamiento de las piezas, se mejora la dureza, la resistencia al desgaste y la estabilidad dimensional, se prolonga la vida útil de las piezas mecánicas de precisión y se reduce la probabilidad de fallos en los equipos.

4. Industria de la pulvimetalurgia:Se aplica en el proceso de sinterización de la pulvimetalurgia. El hidrógeno puede utilizarse como gas reductor y protector. En el proceso de sinterización a alta temperatura, reduce las impurezas de óxido en las materias primas en polvo y, al mismo tiempo, previene la oxidación y el apelmazamiento de los productos sinterizados, mejorando así la densidad y las propiedades mecánicas de los productos pulvimetalúrgicos.

5. Industria de reducción de tungsteno-molibdeno:Es adecuado para el proceso de reducción profunda de hidrógeno en hornos de cuatro tubos, hornos multitubulares y hornos de reducción. El hidrógeno de alta pureza puede reducir completamente los óxidos presentes en las materias primas de tungsteno y molibdeno para obtener elementos de tungsteno y molibdeno de alta pureza, satisfaciendo así las necesidades de producción de productos de tungsteno y molibdeno (como alambre de tungsteno y láminas de molibdeno).

6. Recocido brillante de metales:Se utiliza en el proceso de recocido brillante de placas de acero inoxidable de precisión, tubos de acero inoxidable, tubos de acero al carbono y placas de acero al carbono. Como gas protector, el hidrógeno permite que los materiales metálicos mantengan una superficie lisa y sin manchas de oxidación después del recocido, sin necesidad de tratamientos posteriores de esmerilado y pulido, lo que reduce los costos de producción y mejora la apariencia y la calidad del producto.

7. Sinterización de acero inoxidable mediante pulvimetalurgia:En el proceso de sinterización de la pulvimetalurgia de acero inoxidable, el hidrógeno puede desempeñar un papel protector, aislando el aire para evitar la oxidación del polvo de acero inoxidable y, al mismo tiempo, ayudando a mejorar la eficiencia de sinterización y la densidad del producto terminado, asegurando la resistencia a la corrosión y la resistencia mecánica de los productos de pulvimetalurgia de acero inoxidable.