运用变压吸附理论提高工业制氢效果的研究

1、运用变压吸附理论提高工业制氢效果的研究运用变压吸附理论提高工业制氢效果的研究摘要：氢气的特殊性使得其被广泛的应用在各个领域，对国 民经济特别是工业发展做出了巨大的贡献。工业制氢方法比较多样, 每种方法都有自己的优势，也存在一些不足，变压吸附理论在工业制 氢之中的应用，在一定程度上提高了工业制氢的效果。本文将在变压 吸附理论和工艺发展的基础上，对工业制氢中应用变压吸附理论的优 势进行简要探讨。关键词：变压吸附理论工业制氢氢气质量一、引言氢气的密度极小，可以用来作为还原剂使用，在工业生产之屮具有十分广泛的应用，与国民经济的各个领域都息息相关。 氢气的主要应用领域有国防、医疗、石化、轻工等，作为工业

2、原料或 者是还原剂发挥了重耍的作用。氢气的口大需求使得工业制氢的任务 十分艰巨，传统的工业制氢方法存在一定的缺陷，在工业制氢之中运 用变压吸附理论，可以明显提高制氢效果，发展前景广阔。二、变压吸附理论及技术的发展吸附技术的相关研究在我国已经发展了几十年之久，取得了一定的成就，并且在不断的更新改进之中。 变压吸附理论在工业领域的应用越来越广泛，在工业生产中的地位越 来越明显。我国最早开始的是吸附过程的基础研究，主耍研究方向是 吸附材料的表面性质与多相间物质传递之间的规律。基础研究发现吸 附材料的表面积有限，很难满足商业储氢的要求。之后又对单层分散 型分子筛吸附剂分离一氧化碳技术进行了研究，这项研

3、究是具有自主 知识产权的，在应用技术领域具有很大的突破。变压吸附技术是在加压的情况下进行吸附，在减压的情况下则进行解吸，是一个连 续吸附的过程。变压吸附的工作原理是首先在压力下吸附，当压力处 于最高的情况下，吸附床会通入需要进行分离的气体混合物，强吸附 组被吸收，弱吸附组则通过吸附床之后从另一端流出。然后是减压解 吸，根据强弱吸附组分的性能选择不同的方法使吸附剂进行再生，通 常采用的方法是将压力降到大气压之后，对其进行冲洗或者是置换。 三、工业制氢的常用方法1.天然气蒸汽转化方法天然气蒸汽转化方法是工业制氢的常用方法之一，主要是将天然气作为原料， 利用天然气的转化获得富含氢气的混合气体。这种方

4、法的工艺技术是 应用了合成氨生产领域的造气工艺，主要可以分为两个部分，一部分 是天然气脱硫，另外一部分是怪类的蒸汽转化。脱硫过程是将天然气 放置在一定的压力和温度之下，将其中的有机硫和无机硫进行转化。 炷类的蒸汽转化则是将水蒸气作为氧化剂使用，使其在催化剂的作用 下发生化学反应，最后生成富含氢的混合气体。2水电解方法水电解制氢是将两个电极完全放置在水中，并且这两个电极要相互接 近，通过直流电压的作用使其发牛水电解反应，阴极这端就会产生氢 气。主要的工业生产装置是电解槽，通过工艺的改善，氢气纯度非常 高。 3.甲醇蒸汽转化方法甲醇蒸汽转化制氢技术是实施工业化的基础，利用甲醇和氧化碳形成双功能的催

5、化剂，发生一系列 化学反应之后形成氢气。这种方法的流程比较简单，而且节省能量， 反应速度也很快。四、变压吸附理论对工业制氢效果的提高1.变压吸附制氢原理利用变压吸附理论进行制氢可以在很大程度上降低制氢的成本，提高氢气的纯度。我国变压吸附制氢的工作原 理是通过压力产生的吸附方向的改变实现对氢气的分离，通常采用的 设备是六塔工艺制氢设备。变压吸附制氢方法z中，比较关键的是吸 附剂的使用，吸附剂可以对气体进行过滤，在选择吋要选择吸附性能 较好的物质。2变压吸附制氢的优势首先，利用变压吸附理论制氢简化了制氢的流程，使操作更加简单。变压吸附制氢的过程 中，制氢设备与制氢t艺对氢气的质量具有很大的影响，变

6、压吸附的 六塔制氢设备在使用中可以简化生产的程序。其次，利用变压吸附理论制氢的能耗很低。通常设备装置的入口处的甲烷转化气对氢 气的纯度会产生很大的影响，使混合气体中的杂质含量增多，对吸附 剂的使用量也将增加，氢气制取效率将大大降低。使用变压吸附的六 塔制氢设备可以有效减少混合气体屮的杂质含量，简化氢气制取的步 骤，并且可以在保障设备性能的基础上，完成工业生产中各种工艺的 对接。而且整个过程都在常温下和正常的压力之下完成，吸附床的再 生也不需要外在的热源对其进行加热，大大降低了制氢过程中的能耗。 笫三，变压吸附工艺进行制氢的自动化水平高。变压吸附制氢装置在进行制氢吋，采用的都是自动化的先进工艺，

7、无论是吸附还是解吸的 过程都不需要人工的操作，装置都可以口动完成。口动化的变压吸附 制氢过程大大减轻了人力的负担，提高了制氢的效率。第四，吸附剂的寿命长，节约成本。变压吸附制氢装置的吸附剂需要经过精 心的选择，选择吸附性强的吸附物质作为吸附剂在制氢的过程中使用, 其使用期限通常为半永久性的。只需要每年在装置中填充少量的吸附 剂即可，使用正常的情况下，吸附剂可以使用超过十年。而且变压吸 附制氢的设备与其他制氢设备相比要更加简单，很大程度上降低了牛 产成本，设备投入上的成本减少，使得氢气的获取更加容易。第五，制取的氢气纯度高。变压吸附制氢设备不但成木较低，而且制取 的氢气纯度很高，经过改良后的变压吸附装置可以使氢气的纯度提高 到99.99%,有效提高了氢气制取的质量。在使用变压吸附装置对氢 气进行制取时，要注意吸附时间、解析气逆放压力、程控阀内漏对氢 气质量的影响，采取相应的改进技术之后会使设备的性能更加稳定， 氢气纯度也将维持在较高的水平。五、结论工业生产z屮对氢气质量的要求比较严苛，传统的制氢工艺在氢气制取z中存在一 定的问题，影响了氢气的质量。采用变压吸附理论进行工业制氢生产， 可以简化制氢工艺，降低生产成本，提高氢气的纯度，为工业生产和 国民经济建设提供更加优质的氢气原料，促进国民经济的快速发展。 参考文献：1冯晋哲，张玉文，陈流芳，王世驹，吴裕远ps