近日,中國石油石化院氫提純制燃料電池用氫吸附劑在中國石油華北石化分公司500Nm3/h重整氫變壓吸附提純工業(yè)裝置完成工業(yè)應(yīng)用,滿負(fù)荷生產(chǎn)條件下,氫氣收率達(dá)到86.3%(考核指標(biāo)85%),產(chǎn)品質(zhì)量滿足GB/T37244-2018《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》和GB/T3634.2-2011《高純氫》要求。發(fā)展氫能是中國石油保障國家能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略選擇,工業(yè)副產(chǎn)氫變壓吸附提純是目前低成本的燃料電池氫生產(chǎn)方式,而吸附劑的性能是決定副產(chǎn)氫提純效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。此次自主研發(fā)吸附劑的工業(yè)應(yīng)用成功,也標(biāo)志著石化院開啟了打通副產(chǎn)氫提純技術(shù)開發(fā)自主化道路。變壓吸附法是一種可持續(xù)發(fā)展的氫氣提取技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。江蘇智能變壓吸附提氫吸附劑
變壓吸附操作由于吸附劑的熱導(dǎo)率較小,吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大,故可將其看成等溫過程,它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進(jìn)行,在較高壓力(P2)下吸附,在較低壓力(P1)下解吸,變壓吸附既然沿著吸附等溫線進(jìn)行,從靜態(tài)吸附平衡來看,吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的,直線型吸附等溫線的吸附量比曲線型(Langmuir型)的要來得大。吸附常常是在壓力環(huán)境下進(jìn)行的,變壓吸附提出了加壓和減壓相結(jié)合的方法,它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統(tǒng)。在等溫的情況下,利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環(huán)過程。吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量隨著壓力的升高而增加,并隨著壓力的降低而減少,同時在減壓《降至常壓或抽真空)過程中,放出被吸附的氣體,使吸附劑再生,外界不需要供給熱量便可進(jìn)行吸附劑的再生。因此,變壓吸附既稱等溫吸附,又稱無熱再生吸附。 江蘇智能變壓吸附提氫吸附劑變壓吸附提氫技術(shù)不僅可以用于從氣體混合物中分離氫氣,還可以用于其他需要?dú)怏w分離的應(yīng)用領(lǐng)域。
天然氣制氫是把天然氣通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣的過程。大型天然氣制氫反應(yīng)器較為成熟,但適用于燃料電池的小微型天然氣制氫反應(yīng)器需將原料氣預(yù)熱、脫鹽水加熱及工藝蒸汽生產(chǎn)、空氣預(yù)熱、燃料及燃燒器、催化重整轉(zhuǎn)化、煙氣與工藝氣換熱等多個系統(tǒng)高度集成,設(shè)計和加工制造難度較大。每一個或幾個固體氧化物燃料電池(SOFC)電堆發(fā)電,就需要至少匹配1臺小微型天然氣制氫反應(yīng)器。小微型天然氣制氫反應(yīng)器還可經(jīng)進(jìn)一步處理,匹配質(zhì)子交換膜燃料電池(PEFC)熱電聯(lián)供系統(tǒng),適用于電廠冷卻用氫及實(shí)驗室用氫等小規(guī)模工業(yè)用氫場景,市場應(yīng)用前景廣闊。
加氫裝置排放氫氣的回收與利用是一種有效的能源回收利用方式。目前,常見的氫氣回收利用技術(shù)包括以下幾種氫氣再利用:將排放的氫氣再次加入到加氫系統(tǒng)中進(jìn)行利用,可以降低加氫系統(tǒng)的能耗和成本。氯氣儲存:將排放的氫氣儲存起來,以備后續(xù)利用。儲存方式包括壓縮儲氫、液態(tài)儲氫等。燃料電池發(fā)電:利用氫氣作為燃料,通過燃料電池進(jìn)行發(fā)電。這種方法不僅可以實(shí)現(xiàn)氫氣的回收和利用,還可以產(chǎn)生電力和熱能,具有高效、清潔的特點(diǎn)氫氣回收裝置:通過氫氣回收裝置將排放的氫氣回收利用,常見的氫氣回收裝置包括氫氣回收膜技術(shù)、吸附法、壓縮吸附法等??偟膩碚f,加氫裝置排放氫氣的回收與利用是一種重要的節(jié)能減排方式,可以有效降低加氫系統(tǒng)的能耗和成本,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。隨著氫能源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,氫氣回收利用技術(shù)也將不斷得到創(chuàng)新和升級,實(shí)現(xiàn)更加高效、清潔的能源利用。 變壓吸附提氫吸附劑可以通過改變吸附劑的孔徑大小來調(diào)節(jié)氫氣的吸附量。
天然氣水蒸汽重整制氫、甲醇水蒸汽重整制氫、電解水制氫大型制氫:天然氣水蒸汽重整制氫占主導(dǎo)地位:(1)天然氣既是原料氣也是燃料氣,無需運(yùn)輸,氫能耗低,消耗低,氫氣成本。(2)自動化程度高,安全性能高。(3)天然氣制氫投資較高,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),一般制氫規(guī)模在5000Nm3/h以上時選擇天然氣制氫工藝更經(jīng)濟(jì)小型制氫、高純氫采用電解水方法:水電解制氫技術(shù)自開發(fā)以來一直進(jìn)展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價的昂貴,用水電解制氫都不經(jīng)濟(jì)。電解水制氫,規(guī)模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,致其單位氫氣成本較高。甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規(guī)模的天然氣制氫或水電解制氫相比,投資省,能耗低。由于反應(yīng)溫度低,工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規(guī)模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運(yùn)輸,儲存方便。而且所用的原料甲醇純度高,不需要再進(jìn)行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,易于操作。 這種吸附劑可以在高壓下快速吸附氫氣。新能源變壓吸附提氫吸附劑怎么樣
這種吸附劑可以在不同氣體組成下實(shí)現(xiàn)氫氣的選擇性吸附。江蘇智能變壓吸附提氫吸附劑
甲醇制氫工藝包括氣相重整法和液相法。甲醇?xì)庀嘀卣茪渑c乙醇重整制氫和烴類制氫工藝相比,具有反應(yīng)溫度低(200~300℃)及氫提純步驟少的優(yōu)點(diǎn),液相法是近些年研究的新方向,目前處于實(shí)驗室研究階段,未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。甲醇裂解制氫甲醇裂解反應(yīng)方程式為:CH3OH?CO+2H2。該反應(yīng)為合成氣制甲醇的逆反應(yīng),是吸熱反應(yīng)。該反應(yīng)動力學(xué)的研究目前已經(jīng)有很多的報導(dǎo),目前研究的重點(diǎn)是新型高活性、選擇性和穩(wěn)定性催化劑的研制。甲醇裂解催化劑包括傳統(tǒng)的Cu/ZnO催化劑、Cr-Zn催化體系、貴金屬催化劑、CuCl-KCl/SiO2催化劑、分子篩和均相催化劑。但該工藝產(chǎn)物混合其中含有的一氧化碳含量較高,后續(xù)分離裝置復(fù)雜。江蘇智能變壓吸附提氫吸附劑
隨著變壓吸附提氫技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合吸附劑應(yīng)運(yùn)而生。這類吸附劑將多種具有不同吸附特性的材料進(jìn)行復(fù)合,充分發(fā)揮各組分的優(yōu)勢,提升整體吸附性能。例如,將活性炭與分子篩復(fù)合,活性炭可優(yōu)先吸附大部分雜質(zhì),分子篩則進(jìn)一步深度凈化,實(shí)現(xiàn)對氫氣的提純。某新能源企業(yè)采用復(fù)合吸附劑的PSA裝置,處理電解水制氫產(chǎn)生的含氫混合氣。該復(fù)合吸附劑能同時去除混合氣中的氧氣、二氧化碳和水分等雜質(zhì),使氫氣純度達(dá)到,滿足燃料電池對氫氣純度的嚴(yán)格要求。復(fù)合吸附劑的研發(fā),不僅拓展了吸附劑的選擇范圍,還為變壓吸附提氫工藝的優(yōu)化升級提供了新的途徑。通過調(diào)整復(fù)合吸附劑的組成和結(jié)構(gòu),可使其更好地適應(yīng)不同原料氣組成和工況條件,提高提...