氫氣是合成氨、甲醇、煉油化工及其他相關(guān)行業(yè)的重要原料,隨著作為二次能源載體的氫能產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟,氫能成為當(dāng)前有前景的清潔能源之一,尤其氫燃料電池汽車開始規(guī)?;l(fā)展,市場對氫氣的需求量將呈現(xiàn)快速增長趨勢。煤制氫低成本,但環(huán)境不友好。隨著天然氣產(chǎn)供儲銷產(chǎn)業(yè)鏈的完善、天然氣開采技術(shù)的進步、儲量巨大的頁巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)成本的不斷降低,天然氣制氫的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢越來越明顯,該技術(shù)成為主要的制氫路線,從而將加快推進我國氫經(jīng)濟的發(fā)展。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。天津國內(nèi)變壓吸附提氫吸附劑
要在工業(yè)上實現(xiàn)分離還必須考慮吸附劑對各組的分離系數(shù)應(yīng)盡可能大。所謂分離指數(shù)是指:達到吸附平衡時,(弱吸附組分在吸附床死空間殘余量弱吸附組分在吸附床中的總量)與(強吸附組分在吸附床死空間殘余量吸附組分在吸附床中的總量)之比。分離系數(shù)越大,分離越容易。一般而言,變壓吸附氣體分離裝置中的吸附劑分離系數(shù)不宜小于3.另外,在工業(yè)變壓吸附過程中還應(yīng)考慮吸附與解吸間的矛盾。一般而言,吸附越容易則解吸越困難。如對于C5、C6等強吸附質(zhì)就應(yīng)選擇吸附能力相對較弱的吸附劑,以使吸附容量適當(dāng)而解吸較容易,而對于N2、02、CO等弱吸附質(zhì)就應(yīng)選擇吸附能力相對較強的吸附劑如分子篩等;以使吸附容量更大、分離系數(shù)更高。此外,在吸附過程中,由于吸附床內(nèi)壓力是周期性變化的,吸附劑要經(jīng)受氣流的頻繁沖刷,因而吸附劑還應(yīng)有足夠的強度和抗磨性。 天津國內(nèi)變壓吸附提氫吸附劑變壓吸附提氫吸附劑可以通過調(diào)節(jié)壓力實現(xiàn)氫氣的選擇性吸附。
目前氫氣的生產(chǎn)主要來自于天然氣制氫或者煤制氫,生產(chǎn)過程中會有二氧化碳產(chǎn)生,屬于“灰氫”,而目前業(yè)界公認的發(fā)展方向是“綠氫”,即氫氣生產(chǎn)過程中沒有二氧化碳產(chǎn)生。當(dāng)下綠氫主要的生產(chǎn)方式是電解水,通過電能提供能量,將水分子在電極上分解為氫氣和氧氣。電解水的主要生產(chǎn)設(shè)備是電解槽,按照電解質(zhì)不同,可將電解槽分為3類,即堿性電解槽(AWE)、質(zhì)子交換膜電解槽(PEM)、固體氧化物電解槽(SOEC)。目前堿性電解槽和質(zhì)子交換膜電解槽已經(jīng)工業(yè)化,而固體氧化物電解槽尚處于實驗室階段,還未商業(yè)化,所以無法對其制氫成本進行分析,下面主要對前兩種電解槽的制氫成本進行量化分析。
變壓吸附簡稱 PSA,是對氣體混合物進行提純的工藝過程。該工藝是以多孔性固體物質(zhì)(吸附劑)內(nèi)部表面對氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ),在兩種壓力狀態(tài)直接工作的可逆的物理吸附過程。它是根據(jù)混合氣體中雜質(zhì)組分在高壓下具有較大的吸附能力,在低壓下又有較小的吸附能力,而理想組分 H2 無論在高壓下還是在低壓下都具有較小的吸附能力的原理。在高壓下,增加雜質(zhì)分壓以便將其盡量多的吸附于吸附劑上,從而達到高的產(chǎn)品純度:吸附劑的解析或再生在低壓下進行,盡量減少吸附劑上雜質(zhì)的殘余量,以便在下個循環(huán)再次吸附雜質(zhì)。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。
: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”,被認為是氫氣生產(chǎn)的方向,但目前“綠氫”成本遠遠高于化石燃料制氫。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?;钚蕴渴且环N多孔性吸附劑,具有吸附能力強、成本低等優(yōu)點,適用于從低濃度氫氣中提純氫氣。湖南變壓吸附提氫吸附劑怎么樣
針對不同的應(yīng)用需求,研究和發(fā)展具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的吸附劑是變壓吸附提氫技術(shù)的重要研究方向。天津國內(nèi)變壓吸附提氫吸附劑
從變壓吸附(PSA)工序來的氫氣是含有少量氧氣的粗氫氣,純度尚達不到要求,需凈化。粗氫氣首先進入常溫脫氧塔,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,再進入由兩個干燥塔、一個預(yù)干燥塔、一臺分液罐、兩臺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,使氫氣得以干燥。在一臺干燥塔處于干燥的狀態(tài)下,另一臺干燥塔處于再生過程。天津國內(nèi)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...