目前氢气的生产主要来自于天然气制氢或者煤制氢,生产过程中会有二氧化碳产生,属于“灰氢”,而目前业界公认的发展方向是“绿氢”,即氢气生产过程中没有二氧化碳产生。当下绿氢主要的生产方式是电解水,通过电能提供能量,将水分子在电极上分解为氢气和氧气。电解水的主要生产设备是电解槽,按照电解质不同,可将电解槽分为3类,即碱性电解槽(AWE)、质子交换膜电解槽(PEM)、固体氧化物电解槽(SOEC)。目前碱性电解槽和质子交换膜电解槽已经工业化,而固体氧化物电解槽尚处于实验室阶段,还未商业化,所以无法对其制氢成本进行分析,下面主要对前两种电解槽的制氢成本进行量化分析。这种吸附剂可以在多种气体混合物中选择性地吸附氢气。海南变压吸附提氢吸附剂怎么样
氢能因为其清洁无污染、单位质量能量密度高、可存储、可再生、来源广等优势,成为各国竞相开发新能源的技术,甚至被称为21世纪的“能源”[1]。氢气目前主要作为工业生产的基础原料,广泛应用于各种化工行业,包括炼油、合成氨、合成甲醇等。由于近年来燃料电池技术的逐步成熟和燃料电池汽车的商业化推广,氢气作为动力燃料的潜力日益受到各界重视,预计在2050年,其占到我国能源消费比例将达到10%[2],有望逐步取代传统汽柴油,彻底改变人类的动力能源。上海智能变压吸附提氢吸附剂采用变压吸附技术可以有效地控制吸附剂的吸附/解吸过程,从而实现高效的氢气储存和释放。
天然气水蒸汽重整制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、电解水制氢大型制氢:天然气水蒸汽重整制氢占主导地位:(1)天然气既是原料气也是燃料气,无需运输,氢能耗低,消耗低,氢气成本。(2)自动化程度高,安全性能高。(3)天然气制氢投资较高,适合大规模工业化生产,一般制氢规模在5000Nm3/h以上时选择天然气制氢工艺更经济小型制氢、高纯氢采用电解水方法:水电解制氢技术自开发以来一直进展不大,其主要原因是需要耗用大量的电能,电价的昂贵,用水电解制氢都不经济。电解水制氢,规模一般小于200Nm3/h,是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高,致其单位氢气成本较高。甲醇水蒸汽重整制氢是中小型制氢的(1)甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比,投资省,能耗低。由于反应温度低,工艺条件缓和,燃料消耗也低。与同等规模的天然气制氢装置相比,甲醇蒸汽转化制氢的能耗约是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得,运输,储存方便。而且所用的原料甲醇纯度高,不需要再进行净化处理,反应条件温和,易于操作。
吸附剂工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒,主要有:活性氧化铝类活性炭类·硅胶类·分子筛类吸附剂另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料,如CO吸附剂和碳分子筛等吸附剂重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质,因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件.变压吸附法是一种可持续发展的氢气提取技术,具有广泛的应用前景。
天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。原料气处理单元主要是天然气的脱硫。原料气的处理量较大,因此在压缩原料气时,选择较大的离心式压缩机。水蒸气为氧化剂,在镍催化剂的作用下将烃类物质转化,得到制取氢气的转化气。转化炉的型式、结构各有特点,上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同,在蒸汽转化单元都采用了高温转化和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高,从而节约原料消耗。转化炉送來的原料气,含一定量的CO,变换的作用是使CO在催化剂存在的条件下,与水蒸汽反应。按照变换温度分,变换工艺可分为高温变换和中温变换。近年来,由于注重对资源的节约,在变换单元的工艺设置上,开始采用CO高温变换加低温变换的两段变换工艺设置,以近一步降低原料的消耗。变压吸附提氢吸附剂可以通过改变吸附剂的晶体结构来调节氢气的吸附性能。天津催化燃烧变压吸附提氢吸附剂
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相比于碱性电解槽,PEM电解槽由于设备成本过高,制氢成本相对较高,但随着氢能行业的发展,氢气需求的增加,以及技术的进步,会带来PEM电解槽成本的下降,叠加可再生能源电力成本的下降和产氢数量的增加,PEM电解槽制氢成本会低于碱性电解槽。如果考虑用地面积,即土地成本,PEM电解槽更加紧凑,同等规模下PEM占地面积几乎为碱性装置的一半,在土地昂贵的地区PEM电解槽优势更加明显,结合其效率高、能耗少、响应快、负载高等优势,PEM电解槽将是未来电解制氢的主流方向海南变压吸附提氢吸附剂怎么样