變壓吸附制氫氣體分離技術(shù)-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(yù)計 2020 年石油消費總量將達到 億噸 /年，而國內(nèi)石油資源較為缺乏，在未來 20 年國內(nèi)產(chǎn)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(jīng)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(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高利用率，加強環(huán)境保護”。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，重點是在燃料結(jié)構(gòu)的調(diào)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(shù)。 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(chǔ)。 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(xiàn)有生產(chǎn)量 4 倍。 生產(chǎn)直接還原鐵 焦爐煤氣經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)成熟可靠，已在國內(nèi)焦化行業(yè)中廣泛應(yīng)用。天然氣是蒸汽轉(zhuǎn)化制H2的主要原料，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。裝置由進料脫硫、絕熱的預(yù)轉(zhuǎn)化爐和轉(zhuǎn)化爐組成。用于制 H2：水 /碳比 ~, 用于生產(chǎn)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(chǎn)高純 H2(%)供煉廠加 H2處理、加 H2裂化等使用。生產(chǎn)純 H2為 %，已建有 50 套裝置。生產(chǎn)高純 H2為 %，已建有 120 套裝置。 6)Krupp Uhde 公司工藝 由進料預(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。 7)Linde 公司工藝 由進料預(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。 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、氧氣同時進入轉(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)同時進行。 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、焦爐氣、天然氣為原料在高溫下進行蒸汽轉(zhuǎn)化的制 H2工藝。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。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(chǎn) 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。六十年代初，這項技術(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)。 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)境保護等行業(yè)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 研究發(fā)現(xiàn)，一些具有發(fā)達微孔結(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。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。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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