變壓吸附制氫氣體分離技術(shù)(編輯修改稿)
2024-12-02 10:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 主要原料，主要可分為外熱式天然氣連續(xù)轉(zhuǎn)化和部分氧化兩大類。世界上蒸汽轉(zhuǎn)化制 H2工藝主要有以下幾家 公司和技術(shù)： 1)Haldor Tops e A/s 公司 利用富 H2排氣、焦?fàn)t氣、煉廠氣、天然氣、石腦油為原料，可生產(chǎn) H2/CO的富 H2氣體和合成氣。裝置由進(jìn)料脫硫、絕熱的預(yù)轉(zhuǎn)化爐和轉(zhuǎn)化爐組成。轉(zhuǎn)化爐管入口溫度 650℃，出口溫度 1000℃。用于制 H2：水 /碳比 ~, 用于生產(chǎn)合成氣：水 /碳比 。已建有 24 套裝置。 2)Howe Baker Engineers 采用焦?fàn)t氣、天然氣、煉廠燃料氣、 LPG/丁烷、輕石腦油等輕烴原料，生產(chǎn)高純 H2(%)供煉廠加 H2處理、加 H2裂化等使用。 3)Foster Wheeler 公司工藝 工藝相似于采用烴類轉(zhuǎn)化制 H2(含變換轉(zhuǎn)化 )和 PSA 提純相結(jié)合的工藝。生產(chǎn)純 H2為 %，已建有 50 套裝置。 4)TECHNIP(KTI)公司工藝 由進(jìn)料預(yù)處理、預(yù)轉(zhuǎn)化、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。生產(chǎn)高純 H2為 %，已建有 120 套裝置。 5)Lurgi 公司工藝 由進(jìn)料預(yù)處理、預(yù)轉(zhuǎn)化、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。 6)Krupp Uhde 公司工藝 由進(jìn)料預(yù)處理、預(yù)轉(zhuǎn)化、烴類蒸汽 轉(zhuǎn)化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。已建有 20 套裝置。 7)Linde 公司工藝 由進(jìn)料預(yù)處理、預(yù)轉(zhuǎn)化、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。其中 CO 變換為 )Linde 公司專有的等溫變換工藝。 8)其它工藝 天然氣也可部分氧化法生產(chǎn) H2，即天然氣、蒸汽、氧氣同時(shí)進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)燃燒反應(yīng)和甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。但該工藝因需配套空分裝置，投資大、能耗高，更適合于重組分的原料制 H2。 國內(nèi)工藝技術(shù)概況 目前國內(nèi)制 H2工藝主要有電解水制 H2的以煤、石腦油、煉廠氣、焦?fàn)t氣、天然氣為原料在高溫下進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化的制 H2工藝。 電解水制 H2工藝是一種昂貴的制 H2技術(shù)，此技術(shù)只有利用夜間過剩電力或可再生能源獲得的電力如太陽能發(fā)電和水電時(shí)經(jīng)濟(jì)上才合理。電解水制 H2一般是伴隨在有特殊生產(chǎn)目的下的副產(chǎn)品如氯堿工業(yè)，或其產(chǎn)品具有特殊用途如火箭原料。 要限于各自行業(yè)的焦?fàn)t氣、煉廠氣、石腦氣等，生產(chǎn)規(guī)模普遍較小，基本上是自給自足型。近年來，隨著我國提高環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，新的汽油、柴油規(guī)范要求進(jìn)一步降低汽油、柴油的含硫量、汽油的烯烴含量，石化企業(yè)的 H2需求量大幅 度增加，一些企業(yè)開始選擇天然氣為原料生產(chǎn) H2。國內(nèi)其它化工企業(yè)如合成氨裝置、甲醇裝置將含 H2尾氣等氣體利用 PSA 法回收 H2。 變壓吸附分離技術(shù)的基本原理 吸附現(xiàn)象早已被人類所知，但是吸附作為一種分離技術(shù)，在工業(yè)上被大規(guī)模采用，還是近幾十年的事情。吸附技術(shù)早期的應(yīng)用是用于工業(yè)氣體的干燥和凈化。六十年代初，這項(xiàng)技術(shù)成功用于 H2的分離提純，奠定了吸附分離技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化的基礎(chǔ)。目前變壓吸附技術(shù)已在世界范圍內(nèi)成為提純 H2的主要分離方法，并成功用于 CO CO、 N O CH4等氣體的分離提純和其它工業(yè)氣體的凈 化。 吸附分離技術(shù)作為化工單元過程，正在迅速發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科，在石油化工、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、電子、國防、醫(yī)藥、輕工、農(nóng)業(yè)以及環(huán)境保護(hù)等行業(yè)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。變壓吸附技術(shù)已成為氣體化合物分離和提純的重要手段。 研究發(fā)現(xiàn)，一些具有發(fā)達(dá)微孔結(jié)構(gòu)的固體材料對流體分子具有吸附作用，這類吸附材料被稱為吸附劑。當(dāng)流體分子與固體吸附劑接觸后，吸附作用隨即會發(fā)生。吸附的結(jié)果導(dǎo)致被吸附的分子在流體中和在吸附劑表面呈現(xiàn)不同的濃度分布，被吸附的分子在吸附劑表面得到富集。不同的分子在吸附劑上呈現(xiàn)不同的吸附特性。外界條 件如流體溫度、流體濃度 (壓力 )會直接影響分子的吸附特性。利用不同分子在吸附劑上吸附特性的差異，通過改變溫度或壓力的方式可以實(shí)現(xiàn)混合物的分離和提純。 變壓吸附過程在一定壓力下進(jìn)行吸附，在低壓下進(jìn)行解吸。由于吸附循環(huán)周
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