محفز البلاديوم من هونغبو، منخل جزيئي منشط، مجفف منخل جزيئي لمحطة توليد الهيدروجين

ينتمي محفز البلاديوم المصمم خصيصًا لإنتاج الهيدروجين، والذي تنتجه شركة هونغبو، إلى نوع المحفزات المدعومة بأكسيد الألومنيوم (Pd-Al₂O₃). يستخدم هذا المحفز أكسيد الألومنيوم المنشط عالي النقاء (Al₂O₃) كحامل، ويُحمّل سطحه بمعدن البلاديوم (Pd) النفيس بشكل متجانس، ويتم تصنيعه من خلال عمليات قولبة وتحميص خاصة، مما يمنحه نشاطًا تحفيزيًا ممتازًا واستقرارًا بنيويًا عاليًا. يُستخدم هذا المحفز بشكل أساسي في عمليات إنتاج الهيدروجين، وتتمثل وظيفته الرئيسية في إزالة شوائب الأكسجين من الهيدروجين. في الوقت نفسه، يُمكنه إجراء عمليات الهدرجة وإزالة الأكسدة للغازات الخاملة مثل النيتروجين والأرجون والأمونيا، مما يضمن نقاء منتجات الهيدروجين ويلبي المتطلبات الصارمة لعمليات الإنتاج اللاحقة. يعتمد مبدأ التفاعل الأساسي لهذا الجهاز على تفاعل الهدرجة التحفيزية وإزالة الأكسدة: فعندما يمر غاز التغذية المحتوي على شوائب الأكسجين عبر طبقة المحفز بسرعة ثابتة، وتحت تأثير المحفز، تتحد شوائب الأكسجين الموجودة في الغاز مع الهيدروجين لتكوين ماء غير ضار (معادلة التفاعل: 2H₂ + O₂ → 2H₂O)، ويمكن إزالة الماء تمامًا من خلال عملية التجفيف اللاحقة، مما يحقق هدف إزالة الأكسدة بشكل كامل. وبالمقارنة مع مزيلات الأكسدة العادية، يتميز مزيل الأكسدة المحفز بالبلاديوم هذا بثلاث مزايا رئيسية: نشاط تحفيزي عالٍ، مما يسمح ببدء التفاعل عند درجة حرارة منخفضة والحفاظ على كفاءة إزالة أكسدة مستقرة؛ خصائص فيزيائية ممتازة، فلا يحدث تفتت أو تكتل أثناء الاستخدام، وقوة ميكانيكية عالية، مما يمنع انسداد الطبقة الناتج عن تلف جزيئات المحفز؛ عمر خدمة طويل، حيث يمكنه العمل بثبات لفترة طويلة، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الاستبدال وخسائر التوقف.

تم اختبار الأداء التقني ومعايير محفز البلاديوم من نوع Hongbo Pd-Al₂O₃ بدقة وتحسينها لتلائم سيناريوهات عملية إنتاج الهيدروجين المختلفة. وفيما يلي المعايير المحددة:

نسبة الارتفاع إلى القطر للمفاعل التحفيزي: ≥3:1. يتم تحسين هذه النسبة من خلال الحسابات الهيدروديناميكية، مما يضمن مرور غاز التغذية عبر طبقة المحفز بشكل منتظم، وتجنب التوجيه والتدفق المنحرف، وإطالة وقت التلامس بين الغاز والمحفز، وإتاحة الاستفادة الكاملة من التأثير التحفيزي، وضمان استقرار تأثير إزالة الأكسدة.

درجة حرارة التشغيل: يمكن بدء التفاعل التحفيزي في درجة حرارة الغرفة دون الحاجة إلى تسخين مسبق بدرجة حرارة عالية، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة؛ وإذا تم تسخينه بشكل صحيح (يوصى بالتسخين إلى 50-100 درجة مئوية)، يمكن تحسين النشاط التحفيزي بشكل أكبر، ويمكن تسريع معدل التفاعل، ويمكن تحسين عمق إزالة الأكسدة، ويمكن أن يتكيف مع متطلبات الاستخدام لظروف العمل المختلفة.

معدل التدفق الفراغي: ٢٠٠٠-٨٠٠٠ ساعة⁻¹. يتميز هذا المعدل بنطاق واسع للتكيف، ويمكن تعديله بمرونة وفقًا لظروف التشغيل الفعلية، مثل سعة معالجة غاز التغذية ومحتوى الأكسجين. ضمن هذا النطاق، يحافظ المحفز على أداء مستقر في إزالة الأكسدة، مما يلبي احتياجات الإنتاج المستمر واسع النطاق، ويتكيف أيضًا مع سيناريوهات إنتاج الهيدروجين بكميات صغيرة وبدقة عالية.

حجم الجسيمات: يتوفر نوعان من المواصفات، وهما ∮3-5 مم و∮4-6 مم. تتميز الجسيمات بشكلها الكروي وسطحها الأملس وسيولتها الجيدة، مما يسهل تحميلها واستبدالها. يساهم تصميم حجم الجسيمات المناسب في تحقيق التوازن بين مقاومة الطبقة ومساحة التلامس، فلا يقتصر الأمر على تجنب زيادة استهلاك الطاقة الناتجة عن المقاومة الزائدة للطبقة، بل يضمن أيضًا تلامسًا كاملًا بين الغاز والمحفز.

الكثافة الظاهرية: 0.75±0.1 كجم/لتر. الكثافة الظاهرية منتظمة، ويمكن تشكيل طبقة كثيفة ومتجانسة أثناء التحميل، مما يمنع وجود فجوات، ويضمن كفاءة التلامس بين غاز التغذية والمحفز، ويسهل حساب سعة التحميل للتكيف مع المفاعلات التحفيزية ذات الأحجام المختلفة.

نسبة الأكسجين في غاز التغذية: ≤3%. يمكن معالجة غاز التغذية ذي نسبة الأكسجين العالية دون الحاجة إلى معالجة مسبقة لإزالة الأكسدة، مما يبسط عملية الإنتاج بشكل كبير ويقلل من الاستثمار الأولي في المعدات؛ إذا تجاوزت نسبة الأكسجين في غاز التغذية 3%، يمكن ضمان فعالية إزالة الأكسدة بما يتوافق مع المعايير عن طريق ضبط سرعة التدفق أو التسخين.

عمق إزالة الأكسدة: ≤0.5×10⁻⁶V/V (أي ≤0.5 جزء في المليون). تتميز عملية إزالة الأكسدة بدقة عالية، مما يقلل شوائب الأكسجين في الهيدروجين إلى مستوى منخفض للغاية، ويلبي احتياجات مجالات مثل الإلكترونيات والبحث العلمي التي تتطلب معايير عالية لنقاء الهيدروجين، ويضمن جودة المنتج وسلامة الإنتاج.

العمر الافتراضي: ≥ 3 سنوات. في ظل ظروف التشغيل العادية (غاز تغذية نظيف ومعايير تشغيل متوافقة)، يمكن للمحفز أن يعمل بشكل مستمر ومستقر لأكثر من 3 سنوات. بالمقارنة مع محفزات البلاديوم العادية، يمتد العمر الافتراضي بأكثر من 30%، مما يقلل بشكل كبير من عدد مرات الاستبدال وتكاليف الصيانة، ويقلل من تأثير توقف الإنتاج.

يتميز محفز البلاديوم من نوع Pd-Al₂O₃ المصمم خصيصًا من قبل شركة هونغبو بوظيفته الأساسية في الهدرجة وإزالة الأكسدة. وبحسب سيناريوهات التطبيق المختلفة، ينقسم هذا المحفز بشكل رئيسي إلى وظيفتين، ويتميز بعملية تشغيل بسيطة ومريحة، ويتكيف مع متطلبات العمليات المختلفة.

(1) يستخدم لإزالة الأكسدة في الهيدروجين

يُعدّ هذا المحفز مناسبًا بشكل خاص لمعالجة منتجات الهيدروجين في عمليات إنتاج الهيدروجين لإزالة الأكسدة بشكل كامل، ويمكن استخدامه مباشرةً لإزالة شوائب الأكسجين من الهيدروجين لضمان نقائه. تعتمد آلية إزالة الأكسدة فيه على التحويل التحفيزي، ما يُغني عن الحاجة إلى الامتزاز الكيميائي أو غيره من الطرق، حيث يُحوّل الأكسجين إلى ماء بشكل كامل دون توليد أي شوائب ثانوية. وبالمقارنة مع المحفزات التقليدية، تتمثل الميزة الأبرز لهذا المحفز في عدم الحاجة إلى معالجة تنشيط معقدة قبل الاستخدام الأول، ما يُبسّط عملية بدء التشغيل: فقبل الاستخدام، يكفي استبدال الهواء في طبقة المفاعل التحفيزي بالنيتروجين الجاف (N₂) لتجنب تكوّن غاز قابل للاشتعال نتيجة اختلاط الأكسجين والهيدروجين في الطبقة. بعد الاستبدال، يُمكن إدخال غاز التغذية مباشرةً، ليبدأ المحفز التفاعل التحفيزي بسرعة، ما يُتيح إزالة الأكسدة بشكل مستمر.

(2) يستخدم في هدرجة وإزالة أكسدة الغازات الخاملة الأخرى

إضافةً إلى إزالة الأكسدة بالهيدروجين، يُمكن استخدام هذا المحفز على نطاق واسع في معالجة الغازات الخاملة، مثل النيتروجين والأرجون والأمونيا، بالهدرجة وإزالة الأكسدة، مما يجعله مناسبًا لسيناريوهات الإنتاج التي تتطلب غازات خاملة عالية النقاء. وتتلخص عملية التشغيل فيما يلي: أولًا، يُملأ المفاعل التحفيزي بالمحفز بشكل متجانس لضمان استواء طبقة المحفز وخلوها من الفراغات؛ ثم يُستبدل الهواء الموجود في طبقة المحفز بالنيتروجين الجاف تمامًا لتجنب تأثير الأكسجين والرطوبة الموجودة في الهواء على نشاط المحفز؛ بعد الاستبدال، وفي ظل ظروف درجة الحرارة العادية، يُضخ الهيدروجين النقي بمعدل تدفق فراغي يتراوح بين 100 و300 ساعة⁻¹ لمدة تتراوح بين ساعة وساعتين تقريبًا، مما يُحفز النشاط التحفيزي للمحفز بواسطة الهيدروجين، وبذلك تكتمل عملية بدء التشغيل. بعد التنشيط، يمكن إدخال الغاز الخامل الذي يحتوي على شوائب الأكسجين، ويمكن التحكم في نسبة الهيدروجين إلى الأكسجين (H₂:O₂>2:1) لضمان تحويل الأكسجين بالكامل، وتحقيق إزالة الأكسدة العميقة للغازات الخاملة، وتلبية متطلبات عمليات الإنتاج اللاحقة.

يُستخدم محفز البلاديوم من نوع Hongbo Pd-Al₂O₃ (النوع HM-1) على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية نظرًا لأدائه الممتاز في إزالة الأكسدة، وسهولة تشغيله، وعمره التشغيلي الطويل، حيث يغطي مجالات أساسية مثل علم المعادن، والصناعات الكيميائية، والبحث العلمي، والإلكترونيات، مع آفاق تطبيق واسعة. في صناعة المعادن، يُستخدم بشكل أساسي لمعالجة إزالة الأكسدة في جو الهيدروجين الواقي، مما يضمن عدم أكسدة المواد المعدنية أثناء عملية التعدين وتحسين جودة المنتج. في الصناعة الكيميائية، يُعد مناسبًا لعمليات إنتاج الهيدروجين الكيميائي مثل الأمونيا الاصطناعية والميثانول، حيث يزيل شوائب الأكسجين من الهيدروجين، ويتجنب تأثير الشوائب على كفاءة التفاعل الكيميائي ونقاء المنتج، ويمكن استخدامه أيضًا في الإنتاج الكيميائي المحمي بالغازات الخاملة لتحقيق تنقية عميقة للغاز. في مجال البحث العلمي، يُستخدم في سيناريوهات تجريبية مثل إنتاج الهيدروجين وتنقية الغاز في المختبر، حيث يوفر هيدروجينًا عالي النقاء وغازات خاملة لتجارب البحث العلمي ويضمن دقة البيانات التجريبية. في صناعة الإلكترونيات، يُستخدم هذا المحفز لتنقية الغازات في عملية إنتاج المكونات الإلكترونية. يساهم الهيدروجين عالي النقاء والغازات الخاملة في تجنب أكسدة المكونات الإلكترونية، وتحسين استقرار المنتجات وإطالة عمرها الافتراضي. ومع التحسين المستمر لمتطلبات نقاء الغازات في مختلف الصناعات، ستتوسع تطبيقات هذا المحفز بشكل أكبر لدعم التنمية عالية الجودة في المزيد من الصناعات.

لضمان الأداء المستقر لمحفز البلاديوم ومنع الرطوبة والتلوث والتلف أثناء النقل والتخزين، تُعتمد أساليب تغليف وتخزين احترافية: يُغلف المحفز في أكياس بلاستيكية مزدوجة الطبقات محكمة الإغلاق، الطبقة الداخلية عبارة عن كيس بولي إيثيلين مانع للتسرب ومقاوم للماء، والطبقة الخارجية عبارة عن كيس نايلون مقاوم للتآكل والرطوبة، مما يعزل الهواء والرطوبة والشوائب بفعالية. يُوضع المحفز المُغلف بإحكام في براميل من الورق المقوى السميك أو براميل حديدية، ويُغلق فوهة البرميل بغطاء محكم، ويُكتب على جسم البرميل اسم المنتج ومواصفاته وتاريخ إنتاجه وفترة صلاحيته وغيرها من المعلومات، كما تُزود البراميل بمواد مانعة للصدمات لتجنب اصطدام جزيئات المحفز وتلفها أثناء النقل. أثناء التخزين، يجب وضع المحفز المُغلف جيدًا في مستودع جاف وجيد التهوية وبارد، بعيدًا عن مصادر المياه ومصادر النار والمواد المسببة للتآكل، لتجنب انخفاض نشاط المحفز الناتج عن البيئات الرطبة وذات درجات الحرارة العالية. في الوقت نفسه، يُحظر بثق واصطدام براميل التعبئة لمنع جزيئات المحفز من التفتت؛ ويمكن أن يكون للمحفز غير المفتوح مدة صلاحية تصل إلى 12 شهرًا في ظل ظروف التخزين المحددة، ويجب استخدامه في أسرع وقت ممكن بعد الفتح لتجنب التعرض طويل الأمد للهواء مما يؤثر على الأداء.