:氫能已成為未來能源發(fā)展的重要方向之一,被視為是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的必由之路。目前氫氣的主要來源以天然氣和煤等化石燃料為主,生產(chǎn)過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,包括降低電價以降低電力成本,增加電解槽工作時間生產(chǎn)更多氫氣以攤薄折舊和其他固定成本,以及通過技術(shù)進步和規(guī)?;a(chǎn)降低電解槽尤其是PEM電解槽的設(shè)備成本等。這種吸附劑可以在低溫下高效地吸附氫氣。河北變壓吸附變壓吸附提氫吸附劑
在PSA工藝中,通常吸附劑床層壓力即使降至常壓,被吸附的組分也不能完全解吸,因此根據(jù)降壓解吸方式的不同又可分為兩種工藝第一種,用產(chǎn)品氣或其他不易吸附的組分對床層進行“沖洗”,使被吸附組分的分壓降低,將較難解吸的雜質(zhì)沖洗出來,其優(yōu)點是在常壓下即可完成,不再增加任何設(shè)備,但缺點是會損失產(chǎn)品氣體,降低產(chǎn)品氣的收率第二種,利用抽真空的辦法降低被吸附組分的分壓,使吸附的組分在負(fù)壓下解吸出來,這就是通常所說的真空變壓吸附。VPSA工藝的優(yōu)點是再生效果好,產(chǎn)品收率高,但缺點是需要增加真空泵在實際應(yīng)用過程中,究竟采用以上何種工藝,主要視原料氣的組成性質(zhì)、原料氣壓力、流量、產(chǎn)品要求以及工廠的場地等情況而定由于焦?fàn)t煤氣提純氫氣的特點是:原料壓力低,原料組分復(fù)雜并含有焦油、茶等難以解吸的重組分,產(chǎn)品純度要求高。因而裝置需采用“加壓+TSA預(yù)處理+PSA氫提純+脫氧+TSA千燥”流程。陜西新能源變壓吸附提氫吸附劑隨著氫能源的不斷發(fā)展和應(yīng)用需求的增加,變壓吸附提氫吸附劑的研究和開發(fā)將成為氫能源的重要研究方向之一。
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水有強親和力的固體,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機酸混合來制備的,硅膠不僅對水有極強的親和力,而且對烴類CO2等組分也有較強的吸附能力?;钚蕴款愇絼┑奶攸c是:其表面所具有的氧化物基團和無機物雜質(zhì)使表面性質(zhì)表現(xiàn)為弱極性或無極性,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,屬于強極性吸附劑,有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)和極強的吸附選擇性D對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氣的吸附劑,使其孔徑分布非常集中,只比氧分子直徑略大0因此非常有利于對空氣中氮氧的分離。
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。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,運輸,儲存方便。而且所用的原料甲醇純度高,不需要再進行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,易于操作。 變壓吸附提氫吸附劑可以通過調(diào)節(jié)壓力實現(xiàn)氫氣的選擇性吸附。
變壓吸附(PSA)氣體分離裝置中的吸附主要為物理吸附物理吸附是指:依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力(包括范德華力和電磁力)進行的吸附。特點是:吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng),吸附過程進行的極快,參與吸附的各相物質(zhì)間的動態(tài)平衡在瞬間即可完成,并且這種吸附是完全可逆的。變壓吸附氣體分離工藝過程之所以得以實現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個基本性質(zhì):一是對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),可實現(xiàn)對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性質(zhì),可實現(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),達到連續(xù)分離氣體的目的。這種吸附劑可以在不同氣體壓力下實現(xiàn)氫氣的選擇性吸附。北京國內(nèi)變壓吸附提氫吸附劑
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。河北變壓吸附變壓吸附提氫吸附劑
干燥塔的再生過程包括加熱再生和吹冷兩個步驟在加熱再生過程中,另一路再生氫氣首先經(jīng)預(yù)干燥塔進行干燥,然后經(jīng)加熱器升溫至140-160后沖洗需要再生的干燥塔,使吸附劑升溫、其中的水分得以解吸出來,解吸氣經(jīng)冷卻和分液后再與另一路氫氣回合,然后去處于干燥狀態(tài)的干燥塔進行干燥。在吹冷過程中,再生氫氣直接去處于再生狀態(tài)的干燥塔,將干燥塔溫度降至常溫,然后再經(jīng)加熱器加熱后去預(yù)干燥塔,對預(yù)干燥塔中的干燥劑進行加溫干燥,然后經(jīng)冷卻和分液后再與另一路氫氣回合,去處于干燥狀態(tài)的干燥塔進行干燥。河北變壓吸附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)運而生。這類吸附劑將多種具有不同吸附特性的材料進行復(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),分子篩則進一步深度凈化,實現(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...