天然气制氢是把天然气通过化学反应转化为氢气的过程。大型天然气制氢反应器较为成熟,但适用于燃料电池的小微型天然气制氢反应器需将原料气预热、脱盐水加热及工艺蒸汽生产、空气预热、燃料及燃烧器、催化重整转化、烟气与工艺气换热等多个系统高度集成,设计和加工制造难度较大。每一个或几个固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆发电,就需要至少匹配1台小微型天然气制氢反应器。小微型天然气制氢反应器还可经进一步处理,匹配质子交换膜燃料电池(PEFC)热电联供系统,适用于电厂冷却用氢及实验室用氢等小规模工业用氢场景,市场应用前景广阔。吸附剂是变压吸附提氢技术的关键,其性能直接影响到氢气的纯度和产率。云南撬装变压吸附提氢吸附剂
吸附是指:当两种相态不同的物质接触时,其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂,被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类即:化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(包括范德华力和电磁力)进行的吸附。其特点是:吸附过程中没有化学反应,吸附过程进行的极快,参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。北京天然气变压吸附提氢吸附剂吸附剂是变压吸附提氢技术的关键部分,它具有高吸附容量、高选择性和良好的再生性能,能够吸附和释放氢气。
近日,中国石油石化院氢提纯制燃料电池用氢吸附剂在中国石油华北石化分公司500Nm3/h重整氢变压吸附提纯工业装置完成工业应用,满负荷生产条件下,氢气收率达到86.3%(考核指标85%),产品质量满足GB/T37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》和GB/T3634.2-2011《高纯氢》要求。发展氢能是中国石油保障国家能源安全、优化能源结构的战略选择,工业副产氢变压吸附提纯是目前低成本的燃料电池氢生产方式,而吸附剂的性能是决定副产氢提纯效率和产品质量的关键。此次自主研发吸附剂的工业应用成功,也标志着石化院开启了打通副产氢提纯技术开发自主化道路。
从变压吸附(PSA)工序来的氢气是含有少量氧气的粗氢气,纯度尚达不到要求,需净化。粗氢气首先进入常温脱氧塔,在其中装填的新型常温pd催化剂的催化下,氧和氢反应生成水,然后经冷却器冷却至常温,再进入由两个干燥塔、一个预干燥塔、一台分液罐、两台换热器等组成的等压TSA干燥系统。经干燥后的产品氢即可达到纯度99.999%、氧含量小于1ppm、低于-65°C的要求。等压TSA干燥系统的工艺过程如下脱氧后的氢气首先经流量调节回路分成两路。其中一路直接去干燥塔,其装填的干燥剂将氢气中的水分吸附下来,使氢气得以干燥。在一台干燥塔处于干燥的状态下,另一台干燥塔处于再生过程。变压吸附提氢吸附剂可以通过改变吸附剂的孔径大小来调节氢气的吸附量。
变压吸附制氮装置是利用变压吸附原理进行制氮的专业制氮设备,变压吸附制氮设备是利用碳分子作为吸附剂把空气中的氧气和氮气所在筛孔穴内的扩散速度变出差异从而将空气中的氧气、氮气分离开来,氧气分子比氮气分子扩散速度快,所以先于氮气扩散到碳分子吸附剂的孔穴内,未能扩散到碳分子吸附剂孔穴内的氮气作为产品输出。变压吸附制氮装置的技术特点:1、变压吸附制氮装置的工艺简单,结构外形小,占用空间省。2、变压吸附制氮装置的自动化程度高,产气量大。起动时,只需按下按钮,开机20分钟后就可生产出气。3、变压吸附制氮装置的能源消耗低,运行费用低,原料气从天然提取,只需提供压缩空气和电源就可制氮。4、变压吸附制氮装置的纯度调节方便,产品纯度受氮排出量影响,可任意调节99%。当下使用变压吸附原理制氮、氢、氧的专业设备已经非常普及,程控阀这个部件在这些专业设备中相当于设备的心脏是设备完成整个工艺流程实现正常运行、可靠工作的关键。在未来,变压吸附提氢技术将继续发挥重要作用,为人类的生产和生活提供更加清洁、高效的能源解决方案。江苏变压吸附变压吸附提氢吸附剂
变压吸附提氢技术不仅可以用于从气体混合物中分离氢气,还可以用于其他需要气体分离的应用领域。云南撬装变压吸附提氢吸附剂
变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具 有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附质在吸附剂上的吸附 容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的性质,可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯;利用吸附剂的 第二个性质,可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生,从而构 成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离气体的目的。云南撬装变压吸附提氢吸附剂