氢能因为其清洁无污染、单位质量能量密度高、可存储、可再生、来源广等优势,成为各国竞相开发新能源的技术,甚至被称为21世纪的“能源”[1]。氢气目前主要作为工业生产的基础原料,广泛应用于各种化工行业,包括炼油、合成氨、合成甲醇等。由于近年来燃料电池技术的逐步成熟和燃料电池汽车的商业化推广,氢气作为动力燃料的潜力日益受到各界重视,预计在2050年,其占到我国能源消费比例将达到10%[2],有望逐步取代传统汽柴油,彻底改变人类的动力能源。吸附剂的再生可以通过降低压力或提高温度来实现,这可以释放被吸附的氢气并恢复吸附剂的活性。上海变压吸附提氢吸附剂设备
变压吸附简称 PSA,是对气体混合物进行提纯的工艺过程。该工艺是以多孔性固体物质(吸附剂)内部表面对气体分子的物理吸附为基础,在两种压力状态直接工作的可逆的物理吸附过程。它是根据混合气体中杂质组分在高压下具有较大的吸附能力,在低压下又有较小的吸附能力,而理想组分 H2 无论在高压下还是在低压下都具有较小的吸附能力的原理。在高压下,增加杂质分压以便将其尽量多的吸附于吸附剂上,从而达到高的产品纯度:吸附剂的解析或再生在低压下进行,尽量减少吸附剂上杂质的残余量,以便在下个循环再次吸附杂质。黑龙江大型变压吸附提氢吸附剂变压吸附提氢技术是一种高效、环保的氢气提纯方法,使用特殊的吸附剂可以实现对氢气的选择性吸附和分离。
吸附平衡是指在一定的温度和压力下,吸附剂与吸附质充分接触,吸附质在两相中的分布达到平衡的过程,吸附分离过程实际上都是一个平衡吸附过程在实际的吸附过程中,吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子力束缚在吸附相中;同时,吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附分子或其他吸附质分子得到能力,从而克服分子力离开吸附相,当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时,吸附过程就达到了平衡。在一定的温度和压力下,对于相同的吸附剂和吸附质,该动态平衡吸附量是一个定值。在压力高时,由于单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数多,因而压力越高;动态平衡吸附容量也就越大,在温度高时,由于气体分子的动能大,能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就少,因而温度越高平衡吸附容量也就越小。我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系,吸附等温线就是在一定的温度下,测定出各气体组份在吸附剂上的平衡吸附量,将不同压力下得到的平衡吸附量用曲线连接而成的曲线。
我们现在主要使用的吸附剂有变压吸附硅胶、、高效 Cu 系吸附剂(PU-1)、基制氧吸附剂(PU-8)等。其中山东辛化生产的变压吸附硅胶是针对变压吸附气体分离技术开、研究的脱炭、提纯吸附剂。第三代 (SIN-03)同过特殊的吸附剂生产工艺,控制吸附剂的孔径分布及孔容,改变吸附剂的表面物理化学性质,使其具有吸附容量大,吸附、脱炭速度快,吸附选择性强,分离系数高,使用寿命长等特点。从空气中分离出富氧,该过程经过改进,于 60 年代投入了工业生产。80 年代,变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展,主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中,氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来,将空气中的 O2 和 N2 加以分离,从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量提高,以及变压吸附工艺的不断改进,使产品纯度和回收率不断提高,这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。变压吸附工艺通过改变吸附剂的压力来实现氢气的吸附和解吸,从而实现氢气的连续生产和分离。
关于天然氢地下形成机理目前有多种解释,其中大多符合可持续、可再生的特点。目前国内外对地质氢的系统研究尚处于起步阶段,现有研究观测到的天然氢形成和发现的地质环境多样,因此天然氢可能是多种成因机制下的产物。其中,大致可分为“深层释放”、地质化学生成、生物生成三大类成因解释。“深层释放”类理论认为地球的地核、地幔中存在极为丰富的氢,随着地质运动会逐渐释放到地表,即因为资源近似无限而近似可再生。地质化学生成、生物生成类理论认为岩石破裂产气、岩石与流体的氧化作用、水的裂解、有机生物与非生物分解等地下化学反应有可能产生氢气,也可以归进可再生一类。这种吸附剂可以在不同湿度下高效地吸附氢气。变压吸附变压吸附提氢吸附剂费用
变压吸附提氢吸附剂可以通过改变吸附剂的孔隙结构来调节氢气的吸附性能。上海变压吸附提氢吸附剂设备
变压吸附制氮装置是利用变压吸附原理进行制氮的专业制氮设备,变压吸附制氮设备是利用碳分子作为吸附剂把空气中的氧气和氮气所在筛孔穴内的扩散速度变出差异从而将空气中的氧气、氮气分离开来,氧气分子比氮气分子扩散速度快,所以先于氮气扩散到碳分子吸附剂的孔穴内,未能扩散到碳分子吸附剂孔穴内的氮气作为产品输出。当下使用变压吸附原理制氮、氢、氧的专业设备已经非常普及,程控阀这个部件在这些专业设备中相当于设备的心脏是设备完成整个工艺流程实现正常运行、可靠工作的关键,由于变压吸附装置的特殊性,需要大量的程控阀频繁动作,程控阀需要拥有非常良好的密闭性能才能稳定安全的完成变压吸附装置的工艺过程,才可以实现装置的正常运行、可靠工作,因此,程控阀的操作指标和要求均较一般阀门高得多,除了应具有良好的密闭性能和快速的启闭速度外,还必须能在频繁动作下,长期经受压力波动,抗疲劳。上海变压吸附提氢吸附剂设备
小型制氢、高纯氢采用电解水方法:水电解制氢技术自开发以来一直进展不大,其主要原因是需要耗用大量的电能,电价的昂贵,用水电解制氢都不经济。电解水制氢,规模一般小于200Nm3/h,是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高,致其单位氢气成本较高。甲醇水蒸汽重整制氢是中小型制氢的(1)甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比,能耗低。由于反应温度低,工艺条件缓和,燃料消耗也低。与同等规模的天然气制氢装置相比,甲醇蒸汽转化制氢的能耗约是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得,运输,储存方便。而且所用的原料甲醇纯度高,不需要再进行净化处理,反应条件温和,易于操作。(1...