Электролиз воды пособие

Для того, чтобы оценить ресурс, необходимо авторизоваться.

Учебное пособие для студентов инженерно-технических специальностей университетов, подготовлено в Петрозаводском государственном университете и включает следующие разделы: Окислительно-восстановительные реакции; Электродный потенциал; Гальванический элемент; Электролиз; Химические источники тока; Коррозия.

Содержание:

НИЗКОАМПЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

Аннотация: показана возможность реализации процесса электролиза воды, протекающего при фотосинтезе, в технических устройствах. При этом затраты энергии на разложение молекул воды на водород и кислород уменьшаются примерно в 2000 раз.

В последние годы растёт интерес к водородной энергетике. Объясняется это тем, что водород является неисчерпаемым и экологически чистым энергоносителем. Однако реализация этих качеств сдерживается большими затратами энергии на получение его из воды. Самые современные электролизёры расходуют 4,0 кВтч на кубический метр этого газа. Процесс электролиза идет при напряжении 1,6-2,0 Вольта и силе тока в десятки и сотни Ампер. При сжигании кубического метра водорода выделяется 3,55 кВтч энергии [1], [2].

Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов нет. Между тем в Природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода отделяются от молекул воды и используются в качестве соединительных звеньев при формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу. Возникает вопрос: а нельзя ли смоделировать электролитический процесс разложения воды на водород и кислород, который идет при фотосинтезе?

Поиск ответа на поставленный выше вопрос привел к простой конструкции ячейки (рис. 1), в которой процесс идет при напряжении 1,5-2,0 Вольта (по показаниям вольтметра) между анодом и катодом, и силе тока 0,02 Ампера (по показаниям амперметра и осциллографа) [1], [2], [3], [4].

Рис. 1. Лабораторная модель низкоамперной ячейки электролизёра (в стадии патентования)

Электроды ячейки изготовлены из стали, что исключает явления, присущие гальваническому элементу. Тем не менее на электродах ячейки появляется разность потенциалов около 0,1В при полном отсутствии электролитического раствора в ней. После заливки раствора разность потенциалов увеличивается. При этом положительный знак заряда всегда появляется на верхнем электроде, а отрицательный – на нижнем. Если источник постоянного тока генерирует импульсы, то выход газов увеличивается.

Поскольку лабораторная модель ячейки низкоамперного электролизёра генерирует небольшое количество газов, то самым надёжным методом определения их количества

является метод определения изменения массы раствора за время опыта и последующего расчета выделившегося водорода и кислорода.

Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула – молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум граммам, а грамм-атом атома кислорода – 16 граммам. Грамм-молекула воды равна 18 граммам. Так как масса водорода в молекуле воды составляет 2х100/18=11,11%, а масса кислорода – 16х100/18=88,89%, то это же соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 граммах воды содержится 111,11 грамм водорода и 888,89 грамм кислорода.

Один литр водорода весит 0,09 гр., а один литр кислорода -1,47 гр. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 литра водорода и 888,89/1,47=604,69 литра кислорода. Из этого следует, что один грамм воды содержит 1,23 литра водорода [1].

Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 кВтч, а на один литр – 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1,234 литра водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1,234х4=4,94 Втч. Результаты эксперимента представлены на рис. 2-11 и в таблице.

Инструменты и оборудование, использованные при эксперименте

Специальный экспериментальный низкоамперный электролизер (рис. 1); вольтметр класса точности 0,2 (ГОСТ 8711-78); амперметр класса точности 0,2 (ГОСТ 8711-60); электронные весы с ценой деления 0,1 и 0,01 грамма; секундомер с ценой деления 0,1с, электронный осциллограф АСК-2022. Осциллограф был настроен на режим работы с открытым входом.

Результаты эксперимента

На рис. 2-11 показаны осциллограммы напряжения и тока на входе в электролизёр

Альтернативная
наука

Канарев Ф.М. / Низкоамперный электролиз воды

Название: Низкоамперный электролиз воды

Автор: Канарев Ф.М.

Аннотация: показана возможность реализации процесса электролиза воды, протекающего при фотосинтезе, в технических устройствах. При этом затраты энергии на разложение молекул воды на водород и кислород уменьшаются примерно в 2000 раз.
В последние годы растёт интерес к водородной энергетике. Объясняется это тем, что водород является неисчерпаемым и экологически чистым энергоносителем. Однако реализация этих качеств сдерживается большими затратами энергии на получение его из воды. Самые современные электролизёры расходуют 4,0 кВтч на кубический метр этого газа. Процесс электролиза идет при напряжении 1,6-2,0 Вольта и силе тока в десятки и сотни Ампер. При сжигании кубического метра водорода выделяется 3,55 кВтч энергии [1], [2].
Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов нет. Между тем в Природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода отделяются от молекул воды и используются в качестве соединительных звеньев при формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу. Возникает вопрос: а нельзя ли смоделировать электролитический процесс разложения воды на водород и кислород, который идет при фотосинтезе?

Скачать в pdf (524 КБ ): Канарев Ф.М. / Низкоамперный электролиз воды

Канарев Ф.М. / Новый электролиз воды Название: Новый электролиз воды Автор: Канарев Ф.М. Аннотация: Атомарный водород существует в плазменном состоянии при температуре 2700-5000 С. Если образование молекул

Горбацевич С.К. / Спектроскопия межмолекулярных взаимодействий. Нелинейные эффекты. Название: Спектроскопия межмолекулярных взаимодействий. Нелинейные эффекты. Автор: Горбацевич С.К. Аннотация: Изложены теория и экспериментальные результаты по влиянию универсальных

Вода – новый источник энергии. [резонанс, низкоамперный электролиз воды] Название: Вода — новый источник энергии. Автор: Канарев Филипп Михайлович Книга адресована физикам, химикам и другим специалистам, ищущим новые источники энергии

А.С. Спирин / Молекулярная биология Название: Молекулярная биология Автор: А.С. Спирин Аннотация: Эта книга — первый том учебника по молекулярной биологии, который планируется издать

Дмитриев И. С. / Симметрия в мире молекул Название: Симметрия в мире молекул Автор: Дмитриев И. С. Аннотация: Увлекательное и загадочное явление симметрии всегда волновало людей.

И.А.Квасников. / Молекулярная физика Название: Молекулярная физика Автор: И.А.Квасников. Аннотация: Предлагаемое пособие по разделу «Молекулярная физика» для учащихся школ с повышенным

Канарев Ф.М. / ч1. Начало физхимии микромира (Гл.1-15) Название: ч1. Начало физхимии микромира (Гл.1-15) Автор: Канарев Ф.М. Аннотация: В книге представлена новая аксиоматика Естествознания и на её основе квантовая

Отзывов (2) на «Канарев Ф.М. / Низкоамперный электролиз воды»

А как насчет законов Фарадея по электролизу?
А как насчет законов сохранения энергии?
Спрашиваю, потому как не замечаю, чего-то промышленных образцов, работающих по указанным принципам а, должно быть, если что фактически эффективно, да, к тому же, в столь важной сфере, как водородная энергетика, промышленности брезговать нечего и она б уже оплатила все лицензионные взносы и б применяла вовсю эти достижения.
Короче, попытаюсь воспроизвести метод этот и, если получится, расскажу здесь.

А, вы наверное в России недавно ))) Не знаете как у нас внедряется всё новое ?

НИЗКОАМПЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

1 28 декабря 2003г Ф.М. Канарёв НИЗКОАМПЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ. Аннотация: показана возможность реализации процесса электролиза воды, протекающего при фотосинтезе, в технических устройствах. При этом затраты энергии на разложение молекул воды на водород и кислород уменьшаются примерно в 2000 раз. Введение В последние годы растёт интерес к водородной энергетике. Объясняется это тем, что водород является неисчерпаемым и экологически чистым энергоносителем. Однако реализация этих качеств сдерживается большими затратами энергии на получение его из воды. Самые современные электролизёры расходуют 4,0 квтч на кубический метр этого газа. Процесс электролиза идет при напряжении 1,6-2,0 Вольта и силе тока в десятки и сотни Ампер. При сжигании кубического метра водорода выделяется 3,55 квтч энергии [1], [2]. Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов нет. Между тем в Природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода отделяются от молекул воды и используются в качестве соединительных звеньев при формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу. Возникает вопрос: а нельзя ли смоделировать электролитический процесс разложения воды на водород и кислород, который идет при фотосинтезе? Экспериментальная часть Поиск ответа на поставленный выше вопрос привел к простой конструкции ячейки (рис. 1), в которой процесс идет при напряжении 1,5-2,0 Вольта (по показаниям вольтметра) между анодом и катодом, и силе тока 0,02 Ампера (по показаниям амперметра и осциллографа) [1], [2], [3], [4].

2 Рис. 1. Лабораторная модель низкоамперной ячейки электролизёра (в стадии патентования) Электроды ячейки изготовлены из стали, что исключает явления, присущие гальваническому элементу. Тем не менее на электродах ячейки появляется разность потенциалов около 0,1В при полном отсутствии электролитического раствора в ней. После заливки раствора разность потенциалов увеличивается. При этом положительный знак заряда всегда появляется на верхнем электроде, а отрицательный на нижнем. Если источник постоянного тока генерирует импульсы, то выход газов увеличивается. Поскольку лабораторная модель ячейки низкоамперного электролизёра генерирует небольшое количество газов, то самым надёжным методом определения их количества является метод определения изменения массы раствора за время опыта и последующего расчета выделившегося водорода и кислорода. Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамммолекула молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум граммам, а грамм-атом атома кислорода 16 граммам. Грамммолекула воды равна 18 граммам. Так как масса водорода в молекуле воды составляет 2х100/18=11,11%, а масса кислорода 16х100/18=88,89%, то это же соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 граммах воды содержится 111,11 грамм водорода и 888,89 грамм кислорода. Один литр водорода весит 0,09 гр., а один литр кислорода -1,47 гр. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 литра водорода и 888,89/1,47=604,69 литра кислорода. Из этого следует, что один грамм воды содержит 1,23 литра водорода [1]. Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 квтч, а на один литр 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1,234 литра водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1,234х4=4,94 Втч. Результаты эксперимента представлены на рис и в таблице. Инструменты и оборудование, использованные при эксперименте Специальный экспериментальный низкоамперный электролизер (рис. 1); вольтметр класса точности 0,2 (ГОСТ ); амперметр класса точности 0,2 (ГОСТ ); электронные весы с ценой деления 0,1 и 0,01 грамма; секундомер с ценой деления 0,1с, электронный осциллограф АСК Осциллограф был настроен на режим работы с открытым входом. Результаты эксперимента На рис показаны осциллограммы напряжения и тока на входе в электролизёр 2

3 Рис. 2. Напряжение Рис. 3. Напряжение Рис. 4. Напряжение На рис. 2 показана осциллограмма напряжения при частоте импульсов около 200Гц. Масштаб записи один к одному. Импульсы не видны, так как их амплитуда ничтожно мала. Измерения показывают, что на осциллограмме зафиксировано напряжение около 11,5 Вольт. Вольтметр показывал в это время 11,4 Вольта. На рис. 3. показана осциллограмма напряжения на входе в электролизёр через 1 секунду после отключения его от сети. На рис. 4 показана осциллограмма напряжения на входе в электролизёр через 3 секунды после отключения его от сети. Осциллограммы на рис. 3 и 4 показывают, что после отключения электролизёра от сети идет процесс его разрядки. Отметим особо, что напряжение, постепенно уменьшаясь, не становится равным нулю. Это указывает на то, что электролизёр является не только конденсатором, но и источником энергии. Рис. 5. Напряжение Рис. 6. Напряжение Рис. 7. Напряжение На рис. 5. осциллограмма напряжения на входе в электролизёр при замкнутых контактах (короткое замыкание). На рис. 6. осциллограмма напряжения на входе в электролизёр через 1 сек. после снятия короткого замыкания. На рис. 7. осциллограмма напряжения на входе в электролизёр через 3 минуты после снятия короткого замыкания. Как видно, в начальный момент после отключения электролизёра от сети (рис. 3) у него остаётся потенциал близкий к потенциалу сети, который образовался при зарядке электролизёра в процессе включения его в сеть и настройки на заданный режим работы. Особо подчеркнём, что ток в процессе зарядки был в несколько раз больше его рабочей величины 0,02А. Через 3 секунды после отключения сети (рис. 4) потенциал на входе в электролизёр уменьшается с 11,4 В до 8 В примерно. В момент короткого замыкания контактов электролизёра (рис. 5) напряжение на его входе становится равным нулю. Через 1 сек. после снятия короткого замыкания (рис. 6), потенциал на входе в электролизёр восстанавливается до 5 В. Через 3 минуты он уменьшается до 2 Вольт. До нулевого значения потенциал на входе в электролизёр вообще не опускается. 3

Читайте так же:  Штраф за езду без очков или линз

4 На осциллограмме (рис. 2) не видны импульсы потому, что их амплитуда ничтожно мала. Если увеличить масштаб, то импульсы выглядят так (рис. 8 и 9). Рис. 8. Напряжение Рис. 9. Напряжение Результаты обработки осциллограмм напряжения (рис. 8 и 9). Учитывая масштабный коэффициент, равный 10, найдём среднее значение амплитуды импульсов напряжения U =[(0,20+0,24+0,12+0,10+0,30+0,18+0,16+0,12+0,30+ 0,24+0,30)/11] x10=2,05 В. ‘ cp Период импульсов Т=(24х2)/10=4,8 мс. Длительность импульсов =(2х1,45)/10=0,29мс. Частота импульсов f =(1/0,001×4,8)=208,3 Гц. Скважность импульсов S =4,8/0,29=16,55. Коэффициент заполнения Z =0,5/16,55=0,0302 Эквивалентная средняя составляющая импульсов напряжения, рассчитанная по показаниям осциллографа U =2,05х0,0302=0,062 В. Вольтметр в это время показывал 11,4 В. Таким образом, есть основания полагать, что низкоамперный электролизёр обладает свойствами конденсатора и источника электричества одновременно. Зарядившись в начале, он постепенно разряжается под действием электролитических процессов, протекающих в нём. Количество генерируемой им электрической энергии оказывается недостаточным, чтобы поддерживать процесс электролиза, и он постепенно разряжается. Если его подзаряжать импульсами напряжения, компенсирующими расход энергии, то заряд электролизёра, как конденсатора, будет оставаться постоянным, а процесс электролиза — стабильным. Величина потенциала необходимого для компенсации разрядки электролизёра зафиксирована на осциллограммах 8 и 9. Эту величину и надо использовать при расчете затрат энергии на получение водорода из воды при её низкоамперном электролизе. Итак, по показаниям вольтметра и амперметра мощность источника питания лабораторной модели низкоамперного электролизёра составляет P I U 0,02 11,4 0,228Вт. Однако, анализ осциллограмм показывает, что эта мощность необходима только для запуска электролизера в работу. После запуска, когда он зарядится, мощность для его подзарядки составляет P I U 0,02 0,062 0, 0012Вт, то есть в 190 раз меньше (табл. 1). Наличие постоянной составляющей электрического потенциала на входе в электролизёр показывает, что для расчета затрат энергии на процесс электролиза надо использовать не показания вольтметра, а показания осциллографа, регистрирующие потенциал подзарядки электролизёра, следующий из осциллограмм, представленных на рис. 8 и 9. 4

5 Рис. 10. Ток Рис. 11. Ток На рис. 10 и 11 показаны осциллограммы тока, когда источник питания электролизёра генерировал импульсы с частотой около 200Гц. Результаты обработки осциллограмм тока (рис. 10 и 11). Учитывая масштабный коэффициент, равный 10, и сопротивление резистора 0,1 Ом, найдём среднее значение амплитуды импульсов тока. I =<[(9,0+7,0+2,0+11,5 +6,0+8,5+3,5+9,0+2,5+6,5)/10]x10>/0,1=655мА =0,655 А. ‘ cp Средний ток в цепи питания электролизёра I ср =0,655х0,0302=0,01978А=0,02А. Показания амперметра 0,02А. Показатели процесса низкоамперного электролиза воды Таблица 1 Показатели Сумма 1 продолжительность работы электролизера, включенного в сеть, в шести циклах, мин 6×10=60,0 2 показания вольтметра V, Вольт; 11,4 2 показания осциллографа V, Вольт; 0,062 3 показания амперметра I, Ампер; 0,020 3 показания осциллографа, I, Ампер; 0, расход энергии по вольтметру и амперметру (P=VxIxτ/60), Втч; 0,228 4 расход энергии по показаниям осциллографа (P =V xi x τ/60) Втч; 0, продолжительность работы электролизёра, отключенного от сети, за шесть циклов, мин 6×50=300,0 6 изменение массы раствора m, грамм 0,60 7 масса испарившейся воды m, грамм 0,06 8 масса воды, перешедшей в газы, m =m-m, грамм 0,54 9 расход энергии на грамм воды, перешедшей в газы, по показаниям вольтметра и амперметра E=P/m, Втч/грамм воды; 0,420 9 расход энергии на грамм воды, перешедшей в газы, по показаниям осциллографа E =P /m, Втч/грамм воды; 0, существующий расход энергии на грамм воды, переходящей в газы 4,94 E, Втч/гр. воды 11 уменьшение расхода энергии на получение водорода из воды по показаниям вольтметра и амперметра K=E /P, раз; 11,76 11 уменьшение расхода энергии на получение водорода из воды по 5

Настоящие «Нормы технологического проектирования производства водорода методом электролиза воды» разработаны А/О «Инвестжирпроектсервис» (бывший «Гипропищепром-3») по плану работ 1993 г., финансируемых за счет средств государственного бюджета в соответствии с техническим заданием, утвержденным Комитетом РФ по пищевой и перерабатывающей промышленности 25 июня 1993 г. (пересмотр Инструкции 1986 года).

В нормах учтены и использованы материалы Инструкции по технологическому проектированию цехов по производству водорода методом электролиза воды, утвержденной в 1986 г., внесены дополнения и изменения в соответствии с новыми нормативными и инструктивными документами.

В нормах учтены и использованы данные проектных решений, выполненные в последние годы Гипропищепромом-3, по реконструкции и новому строительству электролизных цехов на предприятиях масложировой промышленности.

Нормы технологического проектирования производства водорода методом электролиза воды

Взамен инструкции по технологическому проектированию цехов по производству водорода методом электролиза воды

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящие нормы определяют требования к проектированию технологических процессов, обязательные для всех проектных организаций, разрабатывающих проекты на строительство новых, реконструкцию, расширение и техническое перевооружение действующих производств (цехов) водорода методом электролиза воды на предприятиях масложировой промышленности.

Нормы разработаны с учетом современных технических направлений в проектировании цехов по производству водорода. Наряду с положениями настоящих норм, при проектировании должны соблюдаться требования действующих в России строительных норм и правил, а также других нормативных документов, утвержденных или согласованных Госстроем России. В нормы включены основные положения по проектированию технологической части, а также требования к специальным разделам проекта.

3. Характеристика технологического процесса и состав производства (цеха)

В масложировой промышленности водород применяется в процессе гидрирования (отвердения) растительных масел и животных жиров. Количество потребного водорода зависит от химических и физических свойств (насыщенности) жиров и конечного продукта (саломаса).

Процесс получения водорода и кислорода методом электролиза воды для всех видов электролизов состоит из следующих операций:

— приготовление дистиллированной воды;

— проведение процесса электролиза воды.

Первые две операции проводятся периодически, по мере потребности в дистиллированной воде и электролизе, третья операция проводится непрерывно.

Утверждены Комитетом РФ по пищевой и перерабатывающей промышленности

Срок введения в действие 25 июня 1993 г.

3.1 . Получение питательной воды дистиллянта проводится в паровых или электрических дистилляторах.

Для электролизеров, работающих под давлением, питание дистиллянтов электролизеров производится насосами-дозаторами.

3.2 . Электролит приготавливается в специальных коробках, имеющих ложные днища, на которые укладываются барабаны с едким натрием с предварительно снятыми крышками и змеевиками для нагрева для более быстрого растворения.

Приготовленный раствор едкого натрия в дистиллированной воде, закачивается в резервуары, вместимость которых должна быть несколько больше, чем вместимость одного электролизера.

Подпитка электролизеров электролитом производится периодически через фильтры для электролита, если концентрация едкого натрия в электролизере снижается ниже допустимой.

3.3 . Процесс получения водорода электролизом воды:

При воздействии постоянного электрического тока на воду происходит разложение воды на водород и кислород Н2О = Н2 + 0,5О2 с выделением на катоде — водорода и на аноде + кислорода. Так как вода дистиллированная является плохим проводником тока, удельное сопротивление около 4,10 ОМ·см, то для создания потока электронов в воду добавляют химически чистый едкий натрий ( N аОН) или едкий калий (КОН).

Напряжение между электродами составляет 1,6 — 2,3 В, что достаточно для разложения воды, но не достаточно для разложения щелочи.

На процессы электролиза воды отрицательно влияют наличие в электролите ионов хлора, серной, углекислой кислот, железа.

Железо может накапливаться на катоде, образуя мостики по направлению к аноду, благодаря чему кислород загрязняется водородом.

Для устранения этого процесса в электролит добавляют бихромат калия К2 Cr 2 О7 или бихромат натрия Na 2 Cr 2 О7.

3.4 . В состав цеха по производству водорода входят:

— электролизерное отделение, в котором ведется основной технологический процесс — электролиз воды;

— преобразовательная подстанция (для преобразования переменного тока в постоянный);

— открытая трансформаторная подстанция;

4. Мощность производства и основное технологическое оборудование

4.1 . Мощность производства определяется по производительности электролизера в м 3 /час производства водорода.

4.2 . Основным технологическим оборудованием являются:

— силовые трансформаторы и выпрямители тока

— резервуары для приготовления и хранения электролита

— резервуары для хранения дистиллированной воды

— питательные насосы для электролита и дистиллянта.

4.3 . Техническая характеристика электролизеров

Техническая характеристика электролизеров приводится по данным технической документации заводов-изготовителей.

Количество диафрагменных рам

Расход электроэнергии на 1 м 3 водорода

Вместимость электролизера по электролиту

в рабочем состоянии

Примечание: 1 — Электролитная установка КСЭУ-500-1,6 является экспериментальной.

2 . Данные ориентировочные, уточняются по рабочей документации на электролизеры.

Электролизеры типов ФВ-250М и ФВ-500М являются наиболее распространенными в масложировой промышленности. Электролизеры СЭУ-40, БУЭ-250 и КСЭУ-500-1,6 могут применяться при осуществлении технологической схемы гидрирования жиров методом насыщения.

Блочная установка электролизерная (БУЭ-250) состоит из 6 электролизеров СЭУ-40, объединенных в один блок с общими газоотделителями отдельно для водорода и кислорода.

Эта установка удобна в эксплуатации, так как можно подключать отдельные электролизеры СЭУ-40 при изменении в потребности водорода.

5. Нормы расположения технологического оборудования

Расположение технологического оборудования должно обеспечивать безопасную эксплуатацию и нормальные условия работы обслуживающего персонала, возможность проведения ремонтных работ, монтажа и демонтажа.

Как правило, электролизеры типа ФВ-250М, ФВ-400 и ФВ-500М располагаются параллельно друг другу с расположением одноименных полюсов электролизера в одну сторону.

Такое расположение электролизеров позволяет проще решать вопросы разводки трубопроводов и подводки электроэнергии.

При компановке оборудования необходимо предусматривать место для размещения деталей электролизеров при их периодической переборке. Для проведения этих работ в помещении электролизеров устанавливается мостовой кран с тельфером грузоподъемностью 5 т.

Расстояние между продольными осями электролизеров, как правило, должно быть не менее 6 м. Расстояние от строительных конструкций до электролизера, должно быть по фронту не менее 2,5 м.

Помещение электролизеров должно иметь одну общую стену с помещением выпрямителей тока.

6. Фонды времени и режимы работы оборудования и предприятия

6.1 . Фонд времени электролизного цеха определяется режимом работы потребителя водорода — гидрогенизационного завода (автоклавного цеха):

— число рабочих дней в году — 318

— количество смен в сутки — 3

— продолжительность смены — 8 часов

1.2 . Режим работы оборудования:

— электролизеров — непрерывный — 7632 часов

— оборудования приготовления дистиллированной

воды и электролита — периодический.

7. Характеристика и норма выхода готовой продукции

Полученный методом электролиза воды водород должен отвечать требованиям ГОСТа 3022-80* (технический марки Б) и использоваться в производстве гидрированных жиров.

По своим свойствам водород является бесцветным, без вкуса и запаха легким газом, в 14,5 раз легче воздуха, горючий, создающий в смеси с воздухом и кислородом «гремучий» газ в широких концентрационных пределах:

с воздухом с кислородом

Нижний предел взрывоопасной концентрации

в объемных процентах 4,1 4,5

Верхний предел взрывоопасной

концентрации в объемных процентах 74,2 95

Температура самовоспламенения, ° С 510 450

В соответствии с ГОСТ 12.1.011-78 «Смеси взрывоопасные» смесь водорода с воздухом относится к категории 11с-Т1.

Физические характеристики водорода по ГОСТу см. таблицу 2.

8. Характеристика сырья и вспомогательных материалов

Дистиллированная вода является сырьем для получения водорода при электролизе воды. По своему качеству дистиллированная вода должна отвечать ГОСТ 6708-72. Для получения 1 м 3 водорода и 0,3 м 3 кислорода расходуется 0,805 кг воды.

Н2О ® Н2 + 0,5 О2 ® (2 × 1/22,4) + (32 × 0,5/22,4) = 18/22,4 = 0,805 кг, где 22,4 м 3 молекулярный объем газа.

Читайте так же:  Приказ о создании комиссии по обследованию и категорированию объекта

С учетом уноса влаги с отходящими из электролизера газами, по практическим данным, расход дистиллированной воды поставляет 0,9 кг/м 3 водорода.

Дистиллированная вода получается в паровых или электрических дистилляторах за счет конденсации водяного пара.

Для устранения процесса образования мостиков и окислов железа в ячейках электролизеров в электролит добавляют хромпик-бихромат натрия ( Na 2 Cr 2 О7) или бихромат калия (К2 Cr 2 О7) в количестве 2 — 3 г на 1 л электролита. Такой добавки достаточно для работы в течение 1 — 2 года.

В качестве электролита при производстве водорода и кислорода используется едкий натрий (NaOH) или едкий калий (КОН). Там как периодически раствор электролита приходится менять из-за увеличения содержания нежелательных примесей (железа, углекислых солей, хлористых солей), отработанный раствор используется при нейтрализации жиров, поэтому на предприятиях масложировой промышленности чаще всего применяется едкий натрий ( NaOH ) в виде водного раствора концентраций 250 — 300 ч/л.

Электролит приготавливается растворением химически чистого едкого калия в дистиллированной воде в таком количестве, чтобы его хватило для заполнения электролизера и на год эксплуатации электролизерного цеха. Едкий натрий в процессе электролиза воды практически не расходуется и его концентрация обуславливается уносом электролита отводимым водородом и кислородом. Пополнение электролитом производится периодически при снижении концентрации электролита в электролизере.

По своим свойствам азот является инертным газом, несколько тяжелее воздуха, бесцветный, без вкуса и запаха. При производстве водорода применяется для продувки аппаратов и трубопроводов от водорода и воздуха при пуске и остановке цеха, для тушения загорания водорода при его утечке из аппаратов и трубопроводов.

Расход азота зависит от объема аппаратов и трубопроводов и частоты продувки.

Кроме того азот расходуется при переходе подачи водорода с газгольдера на продувочный трубопровод в атмосферу.

Количество азота на продувку определяется трехкратным объемом от общего объема продуваемых аппаратов и трубопроводов.

По практическим данным расход азота составляет 6,5 м 3 на выработку 1000 м 3 водорода.

Азот газообразный получается из жидкого азота на станциях газификации сжиженных газов 2ГХК-3/16-200.

Электролизный цех должен иметь стационарную разводку трубопроводов газообразного азота. Физическую характеристику азота см. таблицу 2.

9. Побочный продукт производства и его характеристика

Побочным продуктом при производстве водорода методом электролиза воды на масложировых предприятиях является кислород, который, как правило, сбрасывается в атмосферу. В случае дальнейшего использования его необходимо направлять в газгольдер для кислорода.

По своим свойствам кислород бесцветный без вкуса и запаха газ. Является сильным окислителем, часто окисление происходит интенсивно с появлением пламени и взрывом. При работе с кислородом необходимо избегать контакта кислорода с растительными и минеральными маслами, горючими веществами.

Все детали электролизера, трубопроводы и арматура, соприкасающаяся с кислородом, должны быть предварительно обезжирены. Трубопроводы для водорода и кислорода выполняются из стали марки 20. Прокладочные и уплотняющие материалы фланцев и арматуры должны быть негорючими (асбест, медь и др.).

Физическая характеристика газов

Водород марки Б

Кислород сорт второй

Азот сорт второй

Плотность относительно воздуха

Объемная доля водорода в пересчете на сухой газ, не менее

Объемная доля кислорода в пересчете на сухой газ, не менее

Объемная доля азота в пересчете на сухой газ, не менее

Суммарная объемная доля кислорода и азота, не более

Объемная доля кислорода, не более

Объемная доля азота, не более

10. Выход готовой продукции и нормы расхода сырья и вспомогательных материалов

на 1000 м 3 водорода

Едкий натрий, химически чистый

11. Энергетические затраты

В таблице 1 приведены затраты электроэнергии на выработку 1 м 3 водорода.

Фактические затраты зависят от типа электролизера, режима его работы и затрат электроэнергии на вспомогательное оборудование. С учетом этих затрат расход электроэнергии на выработку 1 м 3 водорода составляет 6,2 кВт × ч.

Фактическая установленная мощность потребителем определяется проектом.

Расход пара на технологические нужды определяется расходом на получение дистиллированной воды и расходом на обогрев резервуаров с электролитом в холодное время года.

Для технологических нужд требуется пар насыщенный давлением 0,3 — 0,4 МПа.

Весь конденсат используется для получения дистиллята и подпитки оборотной системы водяного охлаждения.

Процесс получения водорода методом электролиза воды происходит при температуре 85 — 90 ° С и сопровождается выделением большого количества тепла за счет прохождения тока через электролит, который оказывает сопротивление прохождению тока.

С учетом потерь тепла в окружающую среду электролизером и дистиллятором количество тепла, которое надо отнять охлаждающей водой составляет:

для электролизера ФВ-500М — 816 тыс. ккал/ч = 3416 тыс. КДж

для электролизера ФВ-250М — 408 тыс. ккал/ч = 1708 тыс. КДж

для дистиллятора ПД-450М — 253 тыс. ккал/ч = 1059 тыс. КДж

При выработке 1000 м 3 /ч водорода, чаще всего устанавливается 2 электролизера типа ФВ-500М и 2 дистиллятора типа ПД-450М. Расход воды зависит от выбранной системы оборотного водоснабжения: двухконтурной или одноконтурной.

При двухконтурной системе первый контур охлаждения включает: электролизеры и дистилляторы промежуточный теплообменник — циркуляционные насосы. В этом контуре, как правило, вода нагревается от 40 до 60 ° С. Второй контур состоит из: градирни циркуляционных насосов, теплообменника. В этом контуре вода нагревается до 32 ° С в теплообменнике и охлаждается до 25 ° С на градирне. Для первого и второго контура теплообменник общий.

Расход охлаждающей воды в 1 контуре составляет:

где: 408 тыс. ккал/ч — количество тепла, которое надо отнять от электролизера ФВ-250М;

253 тыс. ккал/ч — количество тепла, которое надо отнять от дистиллятора ПД-450М;

1 ,1 — коэффициент запаса;

1000 — переводной коэффициент количества воды кг в м 3 ;

60 ° С — температура воды, выходящая из электролизера и дистилляторов;

40 ° С — температура воды, входящая в электролизер и дистиллятор.

Расход охлаждающей воды во втором контуре:

где: 73 м 3 /ч — расход воды охлаждающей в первом контуре;

20 ° С — разница между температурой входящей и выходящей воды в охлаждаемые аппараты;

32 — температура воды второго контура, поступающая на градирню;

25 — температура воды второго контура, поступающая с градирни;

1 ,1 — коэффициент запаса.

По расходу воды первого и второго контуров охлаждения подбираются циркуляционные насосы и теплообменник для охлаждения циркуляционной воды первого контура циркуляционной водой второго контура.

Коэффициент теплопередачи принимаем равным К = 2930 КДж/м 2 × ч × с.

Для обеспечения большей скорости потоков воды в теплообменниках предусматриваем, что охлаждаемая вода поступает последовательно в два теплообменника, а охлаждающая вода поступает в каждый теплообменник.

Средняя разность температур, в связи с тем, что температура охлаждаемой воды изменяется по времени, определяется из соотношения:

Площадь теплообмена определяется из соотношения

, где

F — общая площадь теплообмена, м 2

Q — количество выделяемого тепла, КДж/ч

К — коэффициент теплопередачи, КДж/м 2 × ч ×° С

t ср — средняя разность температуры теплообмена, ° С.

Для электролизной установки производительностью 1000 м 3 /ч, где

Q = 11272,8 × 10/3 КДж/ч

К = 2930 КДж/м 2 ×° С × ч

Принимаем к установке 2 теплообменника типа 800ФХНГ-1-М1-0/125-4-4 гр 4 по ТУ 25-66-1090-88, с поверхностью теплообмена 129 м 2 , четырехходовой с длиной труб 4 м.

Для циркуляции охлаждаемой воды первого контура устанавливаем два насоса типа К100-65-200А-СД-УХЛ4, производительностью 100 м 3 /ч, напор 50 м столба жидкости, мощность 80 кВт, из которых один резервный.

При одноконтурной системе и применении градирни с перепадом температур между поступающей и отходящей водой не менее 15 ° С расход воды циркуляционной составит

По энергоемкости второй вариант более экономичный. Но градирни с высоким перепадом температур серийно не выпускаются, поэтому в каждом конкретном случае в проекте выбирается оптимальный вариант.

Газообразный азот применяется для продувки при пуске от воздуха, а при остановке от водорода. Азот также используется для продувки сбросного трубопровода, водорода, при переключении подачи водорода в газгольдер на свечи, а также пожаротушение.

В электролизерах фильтрпрессового типа максимальное разрешенное давление составляет не более 1000 мм водяного столба, поэтому азот, который поступает в цех под давлением 0,45 МПа, редуцируется до давления 0,009 МПа. Так как предохранительных клапанов на такое давление не выпускается, то вместо предохранительного клапана устанавливается гидравлический затвор на 900 мм водяного столба.

На вводе трубопровода азота в отделение электролизеров должен устанавливаться обратный клапан, продувочный трубопровод и пробный кран.

Для продувки аппаратов и трубопроводов требуется трехкратный от суммарного объема продуваемых одновременно аппаратов и трубопроводов объем азота.

Конец продувки определяется анализом. Содержание азота в продуваемом трубопроводе должно быть не менее 99 % объемных.

Если продуваются аппараты, в которых будут производиться ремонтные работы, то они должны быть продуты воздухом или проветрены. После продувки содержание кислорода должно быть не менее 20 % объемных.

Для продувки электролизера ФВ-500М требуется около 40 м 3 азота. Для продувки электролизеру ФВ-350М требуется около 30 м 3 азота. Для газификации жидкого азота применяют азотно-газификационную станцию по типовому проекту 405-4-90 марки 2ГХК-3/16200. Вместимость двух резервуаров составляет 4,6 т.

Потери азота в течение суток при хранении составляют:

С одной заправки газификатора можно использовать 3380 м 3 газообразного азота. От станции газификации азот также может использоваться для других производств комбината применяющих горючие газы или легко горючие жидкости.

Общая потребность комбината в азоте определяется суммарной потребностью всех производств.

11.5 . Расход сжатого воздуха

Сжатый осушенный воздух с давлением 0,8 МПа и точкой росы -40 ° С поступает от централизованной компрессорной сжатого воздуха. Сжатый воздух в количестве 0,5 м 3 /мин (30 м 3 /ч) расходуется на нужды контрольно-измерительных приборов и автоматики.

Энергетические расходы на выработку 1000 м 3 в час водорода представлены в таблице 3.

11.6 . Энергетические затраты на выработку 1000 м 3 /ч водорода на электролизерах типа ФВ-250М, ФВ-400, ФВ-500П

Пар насыщенный Р = 0,3 МПа

на мойку фильтра 5 м 3 один раз в неделю

Вода оборотная (1-й цикл)

Воздух сжатый Р = 0,8 МПа

Примечание: Расход эл. энергии, измеренный на клеммах электролизера, при напряжении на ячейки 2,2 В составляет 5,39 кВт × ч на 1 м 3 водорода. В таблице учитывается суммарный расход, в том числе и расход на вспомогательное оборудование.

12. Требования к обслуживающему персоналу

Электролизный цех входит в систему гидрогенизационного производства. Начальник электролизного цеха административно подчиняется начальнику гидрогенизационного производства.

Состав работающих приведен в таблице 4.

Нормативная численность персонала цеха.

Явочная численность чел.

Электромонтер по обслуживанию оборудования

Форма организации труда — бригадная. Водородчик 6 разряда является руководителем смены.

Все работающие в цехе должны проходить систему подготовки и переподготовки для работы во взрывоопасных производствах.

13. Требования по безопасности проведения технологических процессов взрывоопасных производств

В соответствии с «Правилами безопасности при производстве водорода методом электролиза воды», утвержденными Госгортехнадзором, ПУЭ, ОНТП 24-86 помещения электролизерного цеха имеют следующие характеристики:

Наименование помещений (цех, отделение, участок)

Категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Вещества и материалы, применяемые в производстве

Группа производственного процесса по ГОСТ 12.1.005-88

Разряд зрит. работ

Отделение выпрямителей тока

Отделение приготовления электролита

Характеристика водорода приведена в разделе 5 «Характеристика получаемых продуктов». Водород легче воздуха в 14,5 раз и легко удаляется из помещений через вытяжки в верхней зоне. Поэтому взрывоопасной зоной считается верхняя зона помещения 1/3 по высоте.

Взрывобезопасность проведения процесса получения водорода обеспечивается следующими мероприятиями, предусматриваемыми в рабочем проекте:

1 . Применением взрывобезопасного оборудования, электроустановок и приборов во взрывоопасных зонах.

2 . Обеспечение постоянного автоматического контроля и сигнализации загазованности атмосферы помещения водородом, автоматическое включение аварийной приточной вентиляции при достижении концентрации водорода в атмосфере помещения более 20 % от нижнего предела взрываемости смеси водорода с воздухом.

3 . Обеспечение автоматического и визуального контроля параметров технологического процесса, обеспечивающее безаварийную работу установок.

4 . Указания на необходимость соблюдения технологических регламентов на производство водорода по каждому отдельному предприятию.

5 . Обязательное согласование с организацией, разрабатывающей проект и организацией, разрабатывающей технологический регламент, всех изменений по оборудованию и трубопроводам, возникающих в процессе монтажа или эксплуатации установки.

6 . Обеспечение взрывоопасных производств инертным газом (азотом) для продувки оборудования и трубопроводов, содержащих водород, при пуске и остановке и в аварийных случаях.

7 . Все трубопроводы и аппараты, имеющие температуру стенки выше 45 ° С должны быть покрыть изоляцией. Температура на поверхности изоляции не должна превышать 40 ° С. Электролизеры должны иметь температуру поверхности не более 95 ° С (рабочая температура процесса). Температура в производственных помещениях +18 ° ¸ 21 ° С и влажность 60 — 65 % должна обеспечиваться обще обменной вентиляцией.

Читайте так же:  Образец как написать заявление на свидание

8 . Взрывоопасные производства разделяются на отдельные блоки, отсоединяемые от других взрывоопасных технологических блоков арматурой с дистанционным или автоматическим управлением.

Электролизный цех является одним взрывоопасным блоком, смежным блоком, связанным с ним технологическими трубопроводами, является газгольдер для хранения водорода.

9 . Классификация взрывоопасных производств определяется величиной относительного энергетического потенциала, взрывоопасности ( Q в ) технологического блока и приведенной массой парогазовой среды ( m ).

Максимальная температура пламени в воздухе

(в зависимости от содержания водорода в смеси) 2000 ¸ 2700 ° С

Скорость распространения взрывной волны — 2,8 км/с

Температура самовоспламенения водорода в воздухе — 510 ° С

Температура самовоспламенения водорода в кислороде — 450 °С

Относительная масса по воздуху — 0,07

Максимальное избыточное давление в падающей волне — 50,65 кПа

По расчетам, проведенным НПО «Масложирпром», г. Санкт-Петербург, помещения и установки общей производительностью до 1000 м 3 /ч относятся к 3 категории по взрывоопасности, так как значение относительных энергетических потенциалов Q в 3 , передается для использования в рафинационный цех масложирмокбината.

Вода из гидравлических затворов для водорода и кислорода, а также вода от мойки фильтров для электролита, содержащие небольшое количество щелочи, сбрасывается в канализацию предприятия.

16. Требования к проекту, отопление и вентиляция

При проектировании отопления и вентиляции помещений производства водорода методом электролиза воды следует руководствоваться СНиП 2.04.05-91, «Инструкцией по проектированию систем отопления, вентиляции и методом борьбы с шумом на предприятиях масложировой промышленности. Гидрогенизационные заводы». ВСН 8-79 ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

В аварийной ситуации в электролизных цехах возможно выделение водорода. Кратность аварийного воздухообмена определяется расчетом. Количества водорода в мг, которое может внезапно выделяться в цех при аварийной ситуации, принимается по данным технологов, исходя из 5 минут выделения водорода в случае разрыва трубы и ручном отключении трубопровода (ОНТП 24-86). Аварийный воздухообмен обеспечивается совместной работой основной и аварийной вентиляции. Аварийная вентиляция предусматривается механическая приточная с подачей воздуха в рабочую зону. Вытяжка естественная из верхней зоны через аэрационный фонарь или шахты с дефлекторами.

17. Требования к водоснабжению и канализации

17.1 . Проектирование систем водоснабжения необходимо вести в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 , СНиП 2.04.01-85 .

17.2 . Водоснабжение производства водорода, как правило, должно производиться от сетей промплощадки технического и хозяйственно-питьевого водопровода.

— на хозяйственно-питьевые нужды, внутреннее и наружное пожаротушение согласно СНиП 2.04-84; СНиП 2.04.01-85;

— на производственные цели согласно технологическому заданию.

17.4 . Тепло воды, отходящей от электролизеров.

Охлаждение циркуляционной воды следует производить на вентиляторных либо эжекционных охладителях в зависимости от электролизеров. В случае отходящей воды от электролизеров ( t = 60 ° С) тепло воды подлежит обязательной утилизации в системах отопления для подогрева воздуха или в химводоочистке котельных установок (горячая вода от электролизеров поступает в котельную, а холодная вода с химводоочистки — на охлаждение электролизеров).

17.5 . Расчеты охладителей необходимо выполнять по климатологическим параметрам данного объекта.

17.6 . На каждом стояке в отапливаемом помещении устанавливать:

— регулирующую запорную арматуру;

— счетчик воды, термометр, воздухосборник со спускным вентилем;

— трубопровод для аварийного опорожнения наружной части трубопроводов охладителя.

17.7 . К местам расположения охладителя следует предусматривать подачу пара на случай аварийного размораживания трубопроводов и охладителей из расчета 0,3 — 0,4 т/час.

17.8 . При расположении охладителя в кровле зданий следует предусматривать:

— водосточные воронки по одной с каждой стороны контура;

— выход на кровлю через здание;

— освещение кровли в районе размещения охладителей.

17.9 . Восполнение потерь воды в системе циркуляционного водоснабжения должно производиться согласно СНиП 2.04.02-84 из системы прямоточного, повторного водоснабжения, либо конденсатом.

17.10 . Проектирование систем канализации следует вести на основании указаний СНиП 2.04-01-85 и СНиП 2-04-03-85 .

17.11 . Качественная характеристика производственных сточных вод от электролизных цехов по всем показателям загрязнений ниже показателей бытовых сточных вод и не требует локальной очистки. Нефтепродукты и жировые вещества в стоках отсутствуют.

18. Требования к электроснабжению и электрооборудованию

18.1 . Для выпрямления переменного тока и создания на электролизере требуемого напряжения используются выпрямительные кремниевые агрегаты марки ВАКД-12500/300 для электролизеров ФВ-250 и ВАКД-12500/450 для электролизеров ФВ-500, изготовляемые Запорожским производственным объединением «Преобразователь».

Техническая характеристика агрегата ВАКД-12500/300. Номинальный выпрямительный ток 12500 А, номинальное выпрямленное напряжение 300 В и ВАКД-12500/450, коэффициент мощности 0,93.

— выпрямленный ток 12500 А выпрямленное напряжение 450 В.

Охлаждение кремниевых вентилей воздушное с помощью вентиляторов, входящих в комплект выпрямительного агрегата.

18.2 . Для выпрямления переменного тока могут быть использованы выпрямительные агрегаты ВАКВ2-12500/450 с водяным охлаждением кремниевых вентилей. Выпрямительные агрегаты имеют регулирование выпрямленного напряжения и тока, которое осуществляется с помощью переключения РПН трансформатора, — ступенчатое и плавное с помощью дросселей насыщения. Пределы регулирования с РПН от 65 до 450 В до ФВ-500 и от 35 до 300 В для ФВ-250. В комплект поставки выпрямительного агрегата входит следующее оборудование:

ТДНП-10000/10 номинальная мощность 4600 кВА. Номинальное напряжение сетевой обмотки 6 или 10 кВ. Номинальное напряжение вентильной обмотки 260 В

ТДНП-2500/10 номинальная мощность 6750 кВА. Номинальное напряжение сетевой обмотки 6 или 10 кВ. Номинальное напряжение вентильной обмотки 383 В

Панель защиты от перенапряжений

Шкаф автоматического включения резерва

Панель стабилизации тока

Панель с предохранителями ПР

18.3 . Выпрямление переменного тока в постоянный осуществляется с помощью выпрямительных блоков, собранных по трехфазной мостовой схеме выпрямления на неуправляемых полупроводниковых вентилях. Конструктивно выпрямительные блоки выполнены в виде шкафной конструкции, состоящей из двух разъемных частей, катодной и анодной. Активная часть выпрямительного блока представляет собой стянутый пакет медных шин, разделенных изолирующими перегородками. На шинах установлены кремневые вентиля и быстродействующие предохранители. Расход охлаждающего воздуха для охлаждения вентилей 4000 кг/м 3 падение напора воздуха при номинальном расходе 80 кг/м 2 .

18.4 . Электролизные цехи по степени надежности электроснабжения относятся к потребителям II категории (см. СН-124-72), кроме аварийной вентиляции, газоанализаторной, электроприемников противопожарных устройств, которые относятся к потребителям I категории.

Электроснабжение осуществляется от электросетей энергосистемы или от электросетей комбината при напряжении 6 — 10 кВ, по двум линиям согласно полученным техническим условиям энергоснабжающей организации.

18.5 . Питание электроприемников собственных нужд электролизного цеха как правило осуществляется от собственной понизительной трансформаторной подстанции. Первичное напряжение трансформаторов 6 — 10 кВ, вторичное 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью. Напряжение электродвигателей 380 В. Ламп накаливания общего освещения 220 В. Для ремонтного освещения электролизного цеха предусматриваются аккумуляторные фонари.

18.6 . Трансформаторные подстанции для собственных нужд должны предусматриваться 2-трансфсрматорные с загрузкой 70 % в нормальном режиме и перегрузкой 140 % при аварии одного из трансформаторов.

18.8 . Трансформаторы для электролизеров располагаются на улице у стены электролизного цеха.

18.9 . Преобразовательная подстанция (выпрямительные шкафы, дроссели, щит управления) располагаются в отдельном помещении, расположенном рядом с силовыми трансформаторами для электролизеров и рядом с электролизерным отделением.

18.10 . Монтаж от трансформаторов до выпрямительных агрегатов и далее до стены электролизного цеха выполняется алюминиевыми шинами, далее к электролизерам монтаж выполняется в каналах электролизного цеха медными шинами. Между медными и алюминиевыми шинами выполняется разъединитель или съемная перемычка на болтах.

18.11 . Согласие ПУЭ -76 раздел УП категория взрывоопасной смеси могущей образоваться в электролизных цехах ПС группа смеси Т1.

18.12 . Электроосвещение электролизных цехов выполняется согласно СНиП 11-4-79.

18.13 . Электротехническая часть установок электролизных типа ВЭУ с электролизерами СЭУ-40 выполняется по типовому проекту 405-4-117.88.

19. Требования к контролю и автоматизации технологического процесса

19.1 . Объем оснащения процесса производства водорода приборами и средствами автоматизации должен быть достаточным для обеспечения соблюдения установленных режимов ведения технологического процесса, а также требований действующих правил техники безопасности.

19.2 . Основными параметрами, характеризующими работу электролизера и подлежащими автоматическому контролю, являются:

1 . Температура водорода и кислорода на выходе из электролизера;

2 . Температура электролита на выходе в фильтр электролизера и в средней камере электролизера;

3 . Температура воды на входе в электролизер, на выходе из конденсатора и отходящей из средней камеры электролизера;

4 . Давление водорода и кислорода на выходе из электролизера;

5 . Давление азота на выходе в электролизер (на каждом ответвлении);

6 . Содержание водорода в кислороде на выходе из электролизера;

7 . Содержание кислорода в водороде на выходе из электролизера;

8 . Перепад давлений водорода и кислорода на входе их в гидравлические затворы.

19.3 . При выполнении проекта технологических коммуникаций по месту у электролизера должны предусматриваться отборные трубки для производства ручных анализов на чистоту водорода и кислорода, и измерения перепада давлений водорода и кислорода после электролизера.

Кроме контроля технологических параметров в проектах автоматизации производства водорода должна предусматриваться сигнализация отклонения параметров процесса, а также автоматическое поддержание необходимых параметров в заданных пределах.

19.4 . В проектах должна предусматриваться сигнализация следующих параметров:

1 . Повышения концентраций водорода в кислороде и кислорода в водороде сверх установленных.

2 . Верхнего и нижнего уровней в напорном баке для дистиллированной воды.

3 . Повышение содержания водорода в воздухе помещений.

Для обеспечения поддержания параметров в заданных пределах должно предусматриваться:

1 . Автоматическое управление электродвигателем насоса, подающего дистиллированную воду в напорный бак, в зависимости от уровня воды в баке при нижнем уровне в баке насос должен включаться, при верхнем — отключаться.

2 . Автоматическое включение электродвигателей вентиляторов аварийной приточной вентиляции при повышении содержания водорода в воздухе помещений до 20 % от нижнего предела взрываемости водорода.

3 . Автоматическое регулирование уровня дистиллированной воды в газосборнике электролизера.

4 . Автоматическое поддержание температуры воды, поступающей на охлаждение аппаратов.

19.5 . Большинство приборов и средств автоматизации предусматриваются местными и обеспечивают наблюдение за параметрами процесса непосредственно в цехе.

Приборы автоматического контроля содержания водорода в кислороде, кислорода в водороде и автоматические сигнализаторы концентрации водорода в воздухе должны устанавливаться на центральном щите АТП.

Сигнализация отклонения параметров на центральном щите АТП предусматривается световой, в помещении цеха — звуковой.

Для размещения центрального щита АТП должно предусматриваться отдельное взрывобезопасное щитовое помещение.

Измерительные преобразователи (датчики) газоанализаторов на содержание водорода в кислороде и кислорода в водороде должны располагаться в специальных анализаторных помещениях.

Для обеспечения работы приборов и средств автоматизации необходима электроэнергия (220 В, 50 Гц) и сжатый осушенной и очищенный воздух.

Потребная электрическая мощность и расход сжатого воздуха зависят от типов и количества предусмотренных проектов приборов и средств автоматизации. Уровень автоматизации — 75 %.

20. Специальные требования технологического процесса к зданиям и сооружениям

20.1 . Генеральный план и транспорт

При разработке генплана предприятия следует руководствоваться строительными нормами и правилами — СНиП, санитарными нормами проектирования промышленных предприятий и Правилами безопасности при производстве водорода методом электролиза воды (см. приложение 4).

Противопожарные разрывы между электролизным цехом и другими зданиями и сооружениями принимать в соответствии со СНиП по проектированию генеральных планов промышленных предприятий. Скорость и порядок движения автомашин на территории производства электролитического водорода должны устанавливаться администрацией предприятия и регламентироваться указателями и дорожными знаками.

Объемно-планировочные конструктивные решения зданий производства электролитического водорода должны соответствовать требованиям глав СНиП по проектированию производственных зданий промышленных предприятий. (См. приложение 4).

Электролизерное отделение должно располагаться в отдельностоящем одноэтажном большепролетном капитальном здании. Высота здания по низу строительных конструкций 9,6 м.

Ширина здания в зависимости от расположения электролизеров принимается 18 — 24 м.

Кровля должна иметь уклон для исключения скопления водорода.

В верхней части кровли должны устанавливаться аэрационные фонари или шахты с дефлегматорами для удаления водорода.

Электролизерное отделение следует отделять от помещений другого назначения газонепроницаемой противопожарной перегородкой I типа и противопожарным перекрытием 3 типа.

Наружные ограждающие конструкции должны быть легкосбрасываемыми площадью не менее 0,05 м 2 на один м 3 взрывоопасного помещения.

Здания производства электролитического водорода должны быть 1, 2 или 3а степени огнестойкости.

Полы должны быть выполнены из неискрящего материала.

Каналы для прокладки шинопроводов должны быть закрытыми и исключать возможность попадания в них воды с пола.

Здание должно быть защищено от прямых ударов молнии и вторичных проявлений ее.

Все помещения производства электролитического водорода должны иметь естественное освещение.

Температура в помещении 18 — 20 ° С.

Влажность не превышает 60 — 65 %.

Основное оборудование электролизного цеха не является источником шума и вибрации.

Электролизер ФВ-500М

Примечание: В скобках показаны размеры для электролизера ФВ-250М.