تلعب المناخل الجزيئية للزيوليت دورًا حاسمًا في عملية إنتاج الهيدروجين PSA (امتزاز الضغط المتأرجح)، وخصائص الامتزاز الانتقائية الخاصة بها هي المفتاح لتحقيق تنقية الهيدروجين بكفاءة. إن إنتاج الهيدروجين PSA هو عملية امتزاز فيزيائي، وهي عملية فصل الغاز التي تستخدم قدرات الامتزاز المختلفة للغازات المختلفة على المنخل الجزيئي الممتز.
كيف تتم عملية تنقية الهيدروجين؟
نظرًا لاستخدام الهيدروجين في العديد من قطاعات الصناعة والطاقة، وخاصة في خلايا الوقود وصناعة الإلكترونيات، فإن لديهم متطلبات صارمة للغاية، ولا يمكن إلا للهيدروجين عالي النقاء تلبية هذه المتطلبات.
لكن الهيدروجين المنتج من المواد الخام غالباً ما يحتوي على بخار الماء وشوائب مثل أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والميثان وغاز النيتروجين والكبريتيدات. يمكن لهذه المياه والشوائب أن تسمم المحفزات، وتقلل من كفاءة التفاعل، وتؤدي إلى تآكل المعدات، وتشكل مخاطر على السلامة. ولذلك، فإن العمليات المتعلقة بتنقية الهيدروجين تركز بشكل أساسي على التجفيف وإزالة الشوائب.
إنتاج وتنقية الهيدروجين PSA
يعد إنتاج الهيدروجين PSA أحد أكثر عمليات تنقية الهيدروجين استخدامًا في الصناعة. إنه مناسب بشكل خاص لتنقية الهيدروجين-الذي يحتوي على غازات مختلطة مثل غاز فرن فحم الكوك والغاز الاصطناعي (إعادة تشكيل الغاز الطبيعي، وتغويز الفحم).
تستخدم تنقية الهيدروجين PSA قدرات الامتزاز الانتقائي التفاضلي للمناخل الجزيئية تحت ضغط عالٍ، لفصل الهيدروجين عن الغاز المختلط. تسمح أحجام المسام الموحدة للمناخل الجزيئية باحتجاز جزيئات الشوائب الأصغر حجمًا، وإطلاق جزيئات هيدروجين أكبر.
تضمن آلية استبعاد الحجم- هذه الإزالة الفعالة للمياه والشوائب، مما يؤدي إلى إنتاج هيدروجين فائق النقاء- مناسب للتطبيقات المهمة. وأصبحت المناخل الجزيئية للزيوليت حجر الزاوية في هذه العملية.
تحت الضغط العالي، يتم امتصاص الشوائب، بينما يمر الهيدروجين. تحت الضغط المنخفض/الفراغ، تمتص المناخل الجزيئية (تتجدد)، وتطلق الشوائب. ومن خلال تبديل الضغط بشكل دوري، يمكن الحصول بشكل مستمر على هيدروجين عالي النقاء.
المناخل الجزيئية لتنقية الهيدروجين
المعالجة المسبقة للهواء الداخل-: قبل أن يدخل تيار الغاز المختلط (الذي يحتوي على الهيدروجين، وبخار الماء، وأول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، وغاز النيتروجين، وما إلى ذلك) إلى نظام PSA، يلزم المناخل الجزيئية للزيوليت من النوع 3A أو 4A (أو الألومينا المنشطة) لإزالة الماء أولاً.
الامتزاز بالضغط العالي: يمكن امتصاص الشوائب (مثل أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، وغاز النيتروجين، وما إلى ذلك) بواسطة المناخل الجزيئية للزيوليت من النوع 5A، وفي بعض الأحيان يمكن أيضًا استخدام المناخل الجزيئية للزيوليت من النوع 13X معًا.
