活性炭是變壓吸附(PSA)提氫工藝中常用的吸附劑之一。其具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu),比表面積可達(dá) 1000-3000m2/g 。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu),為氫氣與雜質(zhì)的分離提供了巨大的吸附界面。在 PSA 提氫過程中,原料氣中的二氧化碳、甲烷、一氧化碳等雜質(zhì),優(yōu)先被活性炭表面的活性位點(diǎn)吸附,氫氣則因其較小的分子尺寸和較弱的吸附親和力,順利通過吸附床層。某石化企業(yè)采用活性炭吸附劑的 PSA 裝置,處理含氫量 60% 的重整氣。經(jīng)過多周期的吸附解吸操作,氫氣產(chǎn)品純度穩(wěn)定達(dá)到 99.9%,回收率高達(dá) 95%。值得注意的是,活性炭的吸附性能會(huì)受原料氣濕度影響。當(dāng)原料氣中水分含量過高時(shí),水分子會(huì)占據(jù)活性炭的部分活性位點(diǎn),降低其對雜質(zhì)的吸附容量。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需對原料氣進(jìn)行嚴(yán)格的脫水預(yù)處理,讓活性炭吸附劑的運(yùn)行,延長其使用壽命,降低 PSA 裝置的運(yùn)行成本。在均壓降壓階段,吸附床內(nèi)的壓力逐漸降低,被吸附的雜質(zhì)開始解吸。黑龍江自熱式變壓吸附提氫吸附劑
新型吸附劑研發(fā)對變壓吸附提氫技術(shù)的推動(dòng)隨著科技的不斷進(jìn)步,新型吸附劑的研發(fā)為變壓吸附提氫技術(shù)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。例如,近年來研發(fā)的基于納米技術(shù)的吸附劑,通過精確吸附劑的納米結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì),使其具有更高的吸附容量和選擇性。一些納米復(fù)合材料吸附劑,將不同功能的納米粒子復(fù)合在一起,既能吸附雜質(zhì)氣體,又能增強(qiáng)吸附劑的穩(wěn)定性和抗中毒能力。此外,智能響應(yīng)型吸附劑的研究也取得了一定進(jìn)展,這類吸附劑能夠根據(jù)外界環(huán)境因素(如溫度、壓力、氣體濃度等)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)吸附性能,實(shí)現(xiàn)更加智能化和變壓吸附提氫過程。新型吸附劑的研發(fā)不僅提高了氫氣的提純效率和質(zhì)量,還降低了能耗和生產(chǎn)成本,推動(dòng)了變壓吸附提氫技術(shù)在能源、化工等領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。 黑龍江自熱式變壓吸附提氫吸附劑變壓吸附提氫技術(shù)具有操作簡便、設(shè)備投資少、能耗低、產(chǎn)品純度高等。
目前,常見的變壓吸附提氫吸附劑主要有活性炭、分子篩和金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)等?;钚蕴烤哂胸S富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,對多種氣體都有一定的吸附能力,尤其在吸附低濃度的雜質(zhì)氣體方面表現(xiàn)出色。它價(jià)格相對低廉,制備工藝成熟,在早期的變壓吸附提氫裝置中應(yīng)用廣。分子篩則具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)和明確的孔徑大小,能夠根據(jù)分子尺寸和形狀對氣體進(jìn)行選擇性吸附。例如,5A分子篩可以很好地吸附氮?dú)?、氧氣等雜質(zhì),而允許氫氣通過,在空氣分離制氫等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。金屬有機(jī)骨架材料是近年來發(fā)展迅速的新型吸附劑,其具有超高的比表面積和可調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu),對氫氣的吸附性能優(yōu)異,并且在選擇性和吸附容量方面具有很大的潛力,有望在未來的變壓吸附提氫技術(shù)中實(shí)現(xiàn)更廣的應(yīng)用。
從節(jié)能角度來看,蘇州科瑞變壓提氫吸附劑優(yōu)勢明顯。其獨(dú)特的吸附-解吸特性,使得在變壓吸附過程中能耗大幅降低。在吸附階段,能夠以較低的壓力實(shí)現(xiàn)吸附,減少了氣體壓縮所需的能量消耗;解吸階段,通過合理的工藝設(shè)計(jì),可在相對溫和的條件下完成解吸過程,無需過多的熱量或其他能量輸入。這種節(jié)能的特點(diǎn),不僅符合當(dāng)下綠色、節(jié)能減排的發(fā)展趨勢,更為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益,在市場競爭中占據(jù)有利地位。該吸附劑具備吸附與解吸的特點(diǎn)。在極短的時(shí)間內(nèi)就能完成對氫氣的吸附過程,迅速實(shí)現(xiàn)混合氣體的分離,提高了生產(chǎn)效率。同樣,在解吸環(huán)節(jié),能夠釋放所吸附的氫氣,為下一個(gè)吸附循環(huán)做好準(zhǔn)備。吸附與解吸速率,使得整個(gè)變壓吸附系統(tǒng)能夠在較短的周期內(nèi)運(yùn)行,單位時(shí)間內(nèi)處理的氣體量增加,從而滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)對氫氣產(chǎn)量的需求。這種的運(yùn)行模式,讓蘇州科瑞的吸附劑在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出,為企業(yè)創(chuàng)造更大的產(chǎn)能價(jià)值。 針對焦?fàn)t煤氣提氫場景,變壓吸附耦合甲烷化精制單元,可同時(shí)產(chǎn)出高純氫與合成氣,實(shí)現(xiàn)資源雙效利用。
分子篩是一種具有規(guī)則微孔結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅鋁酸鹽,其孔徑大小均勻,可根據(jù)分子的大小和形狀進(jìn)行選擇性吸附。在變壓吸附提氫工藝中,分子篩主要用于吸附一氧化碳、二氧化碳和水等小分子雜質(zhì)。分子篩的***優(yōu)勢在于其高度的吸附選擇性,能夠在復(fù)雜的氣體混合物中精確吸附目標(biāo)雜質(zhì),從而獲得高純度的氫氣。例如,5A分子篩對一氧化碳和二氧化碳的吸附能力遠(yuǎn)高于氫氣,可去除這些雜質(zhì),使氫氣純度達(dá)到以上。此外,分子篩具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,在較寬的溫度和壓力范圍內(nèi)都能保持穩(wěn)定的吸附性能。然而,分子篩的吸附容量相對較低,且價(jià)格較高,這在一定程度上限制了其大規(guī)模應(yīng)用。在實(shí)際操作中,需要根據(jù)原料氣的組成和氫氣純度要求,合理搭配分子篩與其他吸附劑,以優(yōu)化吸附效果和降低成本。 隨著溫度的變化,催化劑的活性也會(huì)發(fā)生變化。青海新能源變壓吸附提氫吸附劑
變壓吸附與膜分離集成工藝展現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。黑龍江自熱式變壓吸附提氫吸附劑
吸附劑特性:優(yōu)良的變壓提氫吸附劑具有高選擇性,能夠精細(xì)地吸附雜質(zhì)氣體,而對氫氣的吸附量極小,從而保證氫氣的高純度產(chǎn)出。同時(shí),它還具備較大的吸附容量,在單位質(zhì)量或體積的吸附劑上能夠吸附大量的雜質(zhì)氣體,提高吸附效率。此外,良好的機(jī)械強(qiáng)度也是關(guān)鍵特性之一,能確保吸附劑在多次吸附-脫附循環(huán)過程中不破碎、不粉化,延長使用壽命。常見吸附劑種類:目前,在變壓提氫工藝中常用的吸附劑有活性炭、分子篩和活性氧化鋁等。活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,對多種有機(jī)雜質(zhì)和部分無機(jī)雜質(zhì)有良好的吸附性能,價(jià)格相對較低且來源***。分子篩則具有均勻的微孔結(jié)構(gòu),根據(jù)分子尺寸和形狀進(jìn)行篩分吸附,對水、二氧化碳等極性分子有很強(qiáng)的吸附選擇性,能夠深度脫除雜質(zhì)。活性氧化鋁對水和某些酸性氣體有較好的吸附能力,常作為預(yù)處理吸附劑用于脫除原料氣中的水分。 黑龍江自熱式變壓吸附提氫吸附劑
傳統(tǒng)工業(yè)化路徑??化石能源制氫??蒸汽甲烷重整(SMR)?:以天然氣為原料,通過高溫催化反應(yīng)生成氫氣,成本約1.5-2.5美元/千克,但碳排放量達(dá)10-12 kg CO?/kg H??13。?煤氣化?:利用煤炭與水蒸氣反應(yīng)生成合成氣(H?+CO),中國富煤地區(qū)普遍采用,能效約50-60%?13。?工業(yè)副產(chǎn)氫??氯堿工業(yè)?:電解食鹽水副產(chǎn)高純度氫氣(99.9%),中國年副產(chǎn)量超300萬噸,但利用率不足20%?35。?焦?fàn)t煤氣?:含氫量55-60%,需變壓吸附(PSA)提純,山西等地就近用于氫燃料電池車?56。高溫甲醇制氫催化劑通??蓾M足多種溫度需求。甲醇裂解變壓吸附提氫吸附劑有哪些 新...