變壓吸附制氫氣體分離技術-在線瀏覽
2024-12-30 10:23本頁面
【正文】 國石油消費總量迅速上升。專家預計 2020 年石油消費總量將達到 億噸 /年，而國內石油資源較為缺乏，在未來 20 年國內產量僅能維持在 ～ 億噸 /年，進口要求將升至 ～ 億噸 /年。因此 第九屆人大第四次會議批準的《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十五年計劃綱要》中提出今后的能源方針是“能源建設要發(fā)揮資源優(yōu)勢，優(yōu)化能源結構，提高利用率，加強環(huán)境保護”。能源結構的調整，重點是在燃料結構的調整。 2)用天然氣代替城市液化石油氣燃料，發(fā)展 CNG 和 LNG 汽車。 4)發(fā)展甲醇汽車，和甲醇為原料的燃料電池技術。 6)發(fā)展天然高碳脂肪酸甲酯代柴油。 例如： 甲醇代用燃料 M M1 M85和甲醇汽車已有很好的推廣基礎。 8)甲醇可以制造 MTBE、 DMC、高碳脂肪酸甲酯等油品添加劑。需求量將成倍增長；我國國目前汽油消耗 3700 萬噸 /年，若 1/5 油為甲醇代替，則甲醇之需求 1332 萬噸 /年，為現有生產量 4 倍。 生產直接還原鐵 焦爐煤氣經加氧熱裂解成還原性后 (H2＝ 70%， CO＝ 30%)，作為氣基豎爐的還原性氣體的氣源，生產直接還原鐵是焦爐煤氣利用和重要途徑，對缺少天然氣而大量富余的焦爐煤氣地區(qū)，生產直接還原鐵提供最佳的氣體資源，是未來鋼鐵企業(yè)中生產直接還原鐵的最佳工藝選擇。蒸汽發(fā)電機組由鍋爐、凝汽式汽輪機的發(fā)電機組成。此技術成熟可靠，已在國內焦化行業(yè)中廣泛應用。天然氣是蒸汽轉化制H2的主要原料，主要可分為外熱式天然氣連續(xù)轉化和部分氧化兩大類。裝置由進料脫硫、絕熱的預轉化爐和轉化爐組成。用于制 H2：水 /碳比 ~, 用于生產合成氣：水 /碳比 。 2)Howe Baker Engineers 采用焦爐氣、天然氣、煉廠燃料氣、 LPG/丁烷、輕石腦油等輕烴原料，生產高純 H2(%)供煉廠加 H2處理、加 H2裂化等使用。生產純 H2為 %，已建有 50 套裝置。生產高純 H2為 %，已建有 120 套裝置。 6)Krupp Uhde 公司工藝 由進料預處理、預轉化、烴類蒸汽 轉化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。 7)Linde 公司工藝 由進料預處理、預轉化、烴類蒸汽轉化、 CO 變換的 PSA 提純系統(tǒng)組成。 8)其它工藝 天然氣也可部分氧化法生產 H2，即天然氣、蒸汽、氧氣同時進入轉化爐，在轉化爐內燃燒反應和甲烷蒸汽轉化反應同時進行。 國內工藝技術概況 目前國內制 H2工藝主要有電解水制 H2的以煤、石腦油、煉廠氣、焦爐氣、天然氣為原料在高溫下進行蒸汽轉化的制 H2工藝。電解水制 H2一般是伴隨在有特殊生產目的下的副產品如氯堿工業(yè)，或其產品具有特殊用途如火箭原料。近年來，隨著我國提高環(huán)境保護的標準，新的汽油、柴油規(guī)范要求進一步降低汽油、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 H2。 變壓吸附分離技術的基本原理 吸附現象早已被人類所知，但是吸附作為一種分離技術，在工業(yè)上被大規(guī)模采用，還是近幾十年的事情。六十年代初，這項技術成功用于 H2的分離提純，奠定了吸附分離技術大規(guī)模工業(yè)化的基礎。 吸附分離技術作為化工單元過程，正在迅速發(fā)展成為一門獨立的學科，在石油化工、化學工業(yè)、冶金工業(yè)、電子、國防、醫(yī)藥、輕工、農業(yè)以及環(huán)境保護等行業(yè)，得到了越來越廣泛的應用。 研究發(fā)現，一些具有發(fā)達微孔結構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。吸附的結果導致被吸附的分子在流體中和在吸附劑表面呈現不同的濃度分布，被吸附的分子在吸附劑表面得到富集。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。 變壓吸附過程在一定壓力下進行吸附，在低壓下進行解吸。 解吸過程 1) 放壓： 吸附床在一定壓力下完成吸附過程后，通過放壓方式 (通常降至接近大氣壓 )，使被吸附組份解吸出來。 2) 抽真空：吸附床降到大氣壓后，為了進一步減小被吸附組份的分壓，可用抽空的方法來進一步降低吸附床壓力至真空狀態(tài)，使被吸附組份充分解吸
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