Что делать с водородным кипящим газом?

Это всё о Криогении.

водородный отходящий газ1

Что делать с водородным кипящим газом?

Как и все жидкие газы, жидкий водород также имеет дело с газом выкипания. Этот побочный продукт кипения жидкости образуется в небольших или больших количествах в резервуарах, трубах и приложениях. То, что он будет образовываться, — это само собой разумеется, но вопрос в том, что делать с отходящим газом.
В этом блоге мы рассмотрим газ, образующийся при выкипании жидкого водорода. Мы объясним, что это такое, как и почему он образуется, а также различные способы его использования.

Что такое кипящий газ?

Чтобы сжижить и сохранить газы, их доводят до чрезвычайно низкой температуры. Температура различается для каждого газа. Например, кислород становится жидким при температуре -183 °C, азот — при температуре -195,8 °C, а водород — при температуре -252,9 °C.

Вся криогенная инфраструктура, такая как резервуары, трубопроводы и приложения, создается для обеспечения хранения и транспортировки жидких газов при характерной для них температуре. Однако очень небольшая утечка тепла неизбежна. После длительного периода времени или при транспортировке на большие расстояния небольшой процент криогенной жидкости неизбежно нагревается и достигает температуры кипения. Впоследствии из кипящей жидкости образуется небольшое количество газа, называемого кипящим газом (BOG).

Количество образующегося отходящего газа зависит от конструкции и размера инфраструктуры. В целом, большой резервуар в процентном соотношении производит меньше газа, выделяющегося при кипении, чем меньший резервуар.

Процент выкипающего газа также напрямую зависит от качества изоляции; чем оно выше, тем качественнее изоляция. Чем меньше тепла будет поступать, тем меньше будет образовываться кипящего газа.

По сравнению с другими распространенными видами изоляции, вакуумная изоляция гарантирует наименьшую утечку тепла. Следовательно, большинство инфраструктур жидкого водорода изолируются с помощью вакуумной технологии.

Высвобождение или улавливание и использование отходящего газа

Жидкий водород имеет более высокую объемную плотность энергии, чем газообразный водород. Это означает, что в резервуаре или приложении можно хранить больше жидкого водорода, чем газообразного. Следовательно, когда происходит выкипание газа, давление в инфраструктуре увеличивается.

Незначительное повышение давления не обязательно является проблемой, но при значительном повышении давления возникает опасность. Например, когда газ скапливается в одном месте или когда инфраструктура испытывает слишком большое давление, риск пожара и взрыва становится неизбежным.

Кроме того, образование газа в резервуаре, трубопроводе или приложении не лучшим образом сказывается на качестве сжиженного газа. Поэтому большинство инфраструктур построено таким образом, чтобы при необходимости сбрасывать отходящий газ.

Но что именно происходит с этим выделившимся газом? В зависимости от отрасли, инфраструктуры и предпочтений производителя. В общем, есть два варианта: выбросить его в атмосферу или уловить и использовать.

Выброс в атмосферу газа, образовавшегося в результате кипения

Самый простой способ утилизации отходящего газа — выброс его в атмосферу. Этот метод экономит энергию и устраняет необходимость в необходимой инфраструктуре для улавливания и использования газа. Выброс газа, образующегося при кипении, не наносит вреда окружающей среде и в небольших количествах не опасен.

К сожалению, этот метод имеет некоторые недостатки. Во-первых, выделение водородного газа безвредно только в небольших количествах. При контакте большого количества газообразного водорода с газообразным кислородом может произойти взрыв. Поэтому крайне важно, чтобы выброс газа, выделяющегося при варке водорода, тщательно контролировался и осуществлялся в безопасных условиях и количествах.

Во-вторых, выделение водородного газа является расточительством. Производство водорода требует много энергии, и неэффективно пускать полезный продукт на ветер. Поэтому многие производители предпочитают не выпускать отходящий газ, а собирать и использовать его. Лучший метод для этого зависит от отрасли и сферы применения.

Сбор и использование отходящего газа

Газ, образующийся при отгонке водорода, можно собирать и использовать тремя различными способами:

  • Под высоким давлением
  • Атмосферное давление
  • В жидком виде, после разжижения

Использование в газообразной форме

Для использования в газообразной форме (как при высоком, так и при атмосферном давлении) строится система, которая собирает отходящий газ и может или не может непосредственно подавать его под давлением. После восстановления оптимальной формы, приложение непосредственно использует газ повторно.

В этом случае отходящий газ добавляется как дополнение к большему количеству жидкого водорода, который переводится в газообразное состояние с помощью испарителя. Для нормального функционирования приложения недостаточно использовать только отработанный газ.

Использование в жидком виде (разжижение)

Чтобы превратить газ, выделяющийся при кипении водорода, обратно в жидкий водород, его необходимо собрать и снова охладить. Этот процесс называется разжижением.

Для установок, работающих на жидком водороде, это наилучший метод. Однако оборудование для достижения такого охлаждения является дорогостоящим и требует относительно большого пространства.

Обычно этот метод используется только для резервуаров или приложений с достаточным окружающим пространством.

водородный отходящий газ2

Лучшее решение

Какое решение предпочтительнее, зависит от отрасли и области применения. Вот несколько примеров:

Заправочная станция

Заправочные станции для газообразного, а в будущем и жидкого водорода могут использовать отработанный газ несколькими способами. Отходящий газ можно собирать и использовать непосредственно для подачи газообразного водорода в автомобили. Однако, когда в будущем будет заправляться и жидкий водород, отработанный газ придется собирать и сжижать заново. В этом случае необходимо повторное сжижение.

К счастью, большинство заправочных станций имеют относительно большой объем пространства, поэтому дополнительная инфраструктура, необходимая для выполнения повторного заполнения, не будет проблематичной.

Транспортировка жидкого водорода

Повторное сжижение также может быть интересно на судах для перевозки жидкого водорода. Насколько это возможно, зависит от размера и способа эксплуатации судна. Большое оборудование, необходимое для сжижения, часто неэффективно на небольшом судне, курсирующем на короткие расстояния. Однако, если танкер с жидким водородом путешествует на большие расстояния и стоит в портах в течение длительного времени, то сжижение на борту часто является интересным вариантом.

Топливные элементы

При выделении газа при кипении, например, в автомобиле, грузовике или на судне, где используются газообразные водородные топливные элементы. Повторное сжижение не требуется. В этом случае газ может быть уловлен в газообразной форме и использован непосредственно в топливных элементах.

водородный отходящий газ3

Как видно из приведенных выше примеров, «Что делать с отходящим газом» полностью зависит от отрасли, области применения, местоположения и предпочтений производителя. И прелесть водорода в том, что независимо от того, что делается с газом, окружающей среде не наносится никакого вреда.

Уменьшение количества отходящего газа

Сбор и повторное использование отходящего газа требует дополнительных материальных и энергетических затрат. В большинстве случаев это того стоит; однако всегда эффективнее ограничить количество выкипающего газа.

Ранее в этом блоге мы кратко упомянули, что изоляция играет жизненно важную роль в минимизации выкипания газа. Особенно для изоляции жидкого водорода необходима самая современная технология изоляции, поскольку температура этой криогенной жидкости чрезвычайно низка.

Вакуумная изоляция

После тщательного сравнения различных изоляционных материалов вакуумная изоляция оказалась наиболее успешной для изоляции жидкого водорода. Вакуумная изоляция в 15 раз лучше, чем другие изоляционные материалы (PIR/PUR, или Foamglas, Armaflex, Perlite и Misselon), и вакуумная изоляция может использоваться для линий передачи, а также резервуаров и приложений.

Компания Demaco работает с вакуумными технологиями с 1989 года. Как для крупных, так и для небольших проектов наши инженеры разрабатывают оптимальное решение для жидкого водорода и различных других жидких газов.

Переработка отходящего газа также не является чем-то новым для компании Demaco. Нам нравится проводить мозговой штурм с нашими клиентами и предлагать решение, которое лучше всего подходит для конкретной ситуации. Будет ли это, например, разжижение? Нет проблем, мы проектируем и строим лучшую инфраструктуру. Ни одна задача не является слишком сложной, и для нас возможность предложить наиболее эффективное решение приносит большое удовлетворение.

водородный отходящий газ4

Хочешь узнать больше?

У вас есть вопросы о нашей работе? Не стесняйтесь обращаться к нам или просмотрите наши продукты и проекты для получения дополнительной информации.

Хотите узнать больше о нашей работе с жидким водородом? Тогда, пожалуйста, загляните на эту страницу или в наш недавний блог о жидком водороде. Здесь вы можете прочитать все об этой универсальной криогенной жидкости и о многолетнем опыте, накопленном компанией Demaco при работе над различными передовыми водородными проектами.

Связанные должности

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Subscribe to Demaco