氫能因?yàn)槠淝鍧崯o(wú)污染、單位質(zhì)量能量密度高、可存儲(chǔ)、可再生、來(lái)源廣等優(yōu)勢(shì),成為各國(guó)競(jìng)相開發(fā)新能源的技術(shù),甚至被稱為21世紀(jì)的“能源”[1]。氫氣目前主要作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料,廣泛應(yīng)用于各種化工行業(yè),包括煉油、合成氨、合成甲醇等。由于近年來(lái)燃料電池技術(shù)的逐步成熟和燃料電池汽車的商業(yè)化推廣,氫氣作為動(dòng)力燃料的潛力日益受到各界重視,預(yù)計(jì)在2050年,其占到我國(guó)能源消費(fèi)比例將達(dá)到10%[2],有望逐步取代傳統(tǒng)汽柴油,徹底改變?nèi)祟惖膭?dòng)力能源。吸附劑是變壓吸附提氫技術(shù)的關(guān)鍵部分,它具有高吸附容量、高選擇性和良好的再生性能,能夠吸附和釋放氫氣。河北甲醇變壓吸附提氫吸附劑
:氫能已成為未來(lái)能源發(fā)展的重要方向之一,被視為是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的必由之路。目前氫氣的主要來(lái)源以天然氣和煤等化石燃料為主,生產(chǎn)過(guò)程仍要排放大量二氧化碳。電解水所產(chǎn)氫氣被視為“綠氫”,被認(rèn)為是氫氣生產(chǎn)的方向,但目前“綠氫”成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化石燃料制氫。通過(guò)分析堿性電解槽(AWE)和質(zhì)子交換膜電解槽(PEM)兩種主流電解技術(shù)的制氫成本,發(fā)現(xiàn)氫氣成本主要由設(shè)備折舊和電力成本兩部分組成。由此降本措施主要是降低這兩部分的成本,包括降低電價(jià)以降低電力成本,增加電解槽工作時(shí)間生產(chǎn)更多氫氣以攤薄折舊和其他固定成本,以及通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?;a(chǎn)降低電解槽尤其是PEM電解槽的設(shè)備成本等。定制變壓吸附提氫吸附劑供應(yīng)商家隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,變壓吸附提氫技術(shù)將為未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
在變壓吸附氣體分離裝置常用的幾種吸附劑中,活性氧化鋁類屬于對(duì)水有強(qiáng)親和力的固體,一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備,主要用于氣體的干燥。硅膠類吸附劑屬于一種合成的無(wú)定形二氧化硅,它是膠態(tài)二氧化硅球形粒子的剛性連續(xù)網(wǎng)絡(luò),一般是由硅酸鈉溶液和無(wú)機(jī)酸混合來(lái)制備的,硅膠不僅對(duì)水有極強(qiáng)的親和力,而且對(duì)烴類和CO,等組分也有較強(qiáng)的吸附能力。活性炭類吸附劑的特點(diǎn)是:其表面所具有的氧化物基團(tuán)和無(wú)機(jī)物雜質(zhì)使表面性質(zhì)表現(xiàn)為弱極性或無(wú)極性,加上活性炭所具有的特別大的內(nèi)表面積,使得活性炭成為一種能大量吸附多種弱極性和非極性有機(jī)分子的廣譜耐水型吸附劑。沸石分子篩類吸附劑是一種含堿土元素的結(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽,屬于強(qiáng)極性吸附劑,有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附選擇性,對(duì)CO、CH4、N2、Ar、02等均具有較高的吸附能力。
從變壓吸附(PSA)工序來(lái)的氫氣是含有少量氧氣的粗氫氣,純度尚達(dá)不到要求,需凈化。粗氫氣首先進(jìn)入常溫脫氧塔,在其中裝填的新型常溫pd催化劑的催化下,氧和氫反應(yīng)生成水,然后經(jīng)冷卻器冷卻至常溫,再進(jìn)入由兩個(gè)干燥塔、一個(gè)預(yù)干燥塔、一臺(tái)分液罐、兩臺(tái)換熱器等組成的等壓TSA干燥系統(tǒng)。經(jīng)干燥后的產(chǎn)品氫即可達(dá)到純度99.999%、氧含量小于1ppm、低于-65°C的要求。等壓TSA干燥系統(tǒng)的工藝過(guò)程如下脫氧后的氫氣首先經(jīng)流量調(diào)節(jié)回路分成兩路。其中一路直接去干燥塔,其裝填的干燥劑將氫氣中的水分吸附下來(lái),使氫氣得以干燥。在一臺(tái)干燥塔處于干燥的狀態(tài)下,另一臺(tái)干燥塔處于再生過(guò)程。變壓吸附提氫技術(shù)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大,不僅用于工業(yè)生產(chǎn),還應(yīng)用于環(huán)保、醫(yī)療等領(lǐng)域。
變壓吸附氣體分離工藝過(guò)程之所以得以實(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具 有的兩個(gè)基本性質(zhì):一是對(duì)不同組分的吸附能力不同,二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附 容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加,隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純;利用吸附劑的 第二個(gè)性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生,從而構(gòu) 成吸附劑的吸附與再生循環(huán),達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。吸附劑的再生可以通過(guò)降低壓力或提高溫度來(lái)實(shí)現(xiàn),這可以釋放被吸附的氫氣并恢復(fù)吸附劑的活性。四川自熱式變壓吸附提氫吸附劑
不斷研究和開發(fā)新型高效的吸附劑是推動(dòng)變壓吸附提氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。河北甲醇變壓吸附提氫吸附劑
在變壓吸附氣體分離裝置常用的幾種吸附劑中,活性氧化鋁類屬于對(duì)水有強(qiáng)親和力的固體,一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備,主要用于氣體的干燥。硅膠類吸附劑屬于一種合成的無(wú)定形二氧化硅,它是膠態(tài)二氧化硅球形粒子的剛性連續(xù)網(wǎng)絡(luò),一般是由硅酸鈉溶液和無(wú)機(jī)酸混合來(lái)制備的,硅膠不僅對(duì)水有極強(qiáng)的親和力,而且對(duì)烴類CO2等組分也有較強(qiáng)的吸附能力?;钚蕴款愇絼┑奶攸c(diǎn)是:其表面所具有的氧化物基團(tuán)和無(wú)機(jī)物雜質(zhì)使表面性質(zhì)表現(xiàn)為弱極性或無(wú)極性,加上活性炭所具有的特別大的內(nèi)表面積,使得活性炭成為一種能大量吸附多種弱極性和非極性有機(jī)分子的廣譜耐水型吸附劑。沸石分子篩類吸附劑是一種含堿土元素的結(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽,屬于強(qiáng)極性吸附劑,有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附選擇性D對(duì)CO、CH4、N2、Ar、02等均具有較高的吸附能力。碳分子篩是一種以碳為原料,經(jīng)特殊的碳沉積工藝加工而成的專門用于提純空氣中的氮?dú)獾奈絼蛊淇讖椒植挤浅<?,只比氧分子直徑略?因此非常有利于對(duì)空氣中氮氧的分離。河北甲醇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(shì),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(duì)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(shí)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(duì)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(jí)提供了新的途徑。通過(guò)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...