Hydrogen Permeation Characteristics of Pd-CuMembrane in Plasma Membrane Reactor

Hydrogen is an alternative energy source that has the potential to replace fossil fuels.One of the hydrogen applications is as a material for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells(PEMFC)in fuel cell vehicles.High-purity hydrogen can be obtained using a hydrogen separation membrane to prevent unwanted contaminants from potentially harming the PEMFC components.In this study,we fabricated a plasma membrane reactor and investigated the permeation performance of a hydrogen separation membrane in a plasma membrane reactor utilizing atmospheric pressure plasma.The result showed the hydrogen permeation rate increasing with time as reactor temperature is increased through joule heating.By decreasing the gap length of the reactor from 2 to 1 mm,the hydrogen permeation rate increases by up to 40%.The hydrogen permeation rate increases by 30%when pressure is applied to the plasma membrane reactor by up to 100 kPa.

基于Thermolib的低氢压PEMFC建模及仿真分析

重点研究了低氢压条件下质子交换膜燃料电池动态性能的数学仿真模型。不同于传统的搭建电堆各个模块的方式,此模型是基于MATLAB/Simulink环境下的Thermolib全参数化燃料电池仿真模型库建立的PEMFC电堆模型。讨论了氢氧供气压力、流量、电池操作温度等参数变化对电堆输出性能的影响。仿真结果表明,该模型可以很好地模拟出低氢压条件下电池的输出特性和动态响应,并且与实验数据有较好的吻合,反映出所建立模型具备很高的正确性、可操作性和有效性,为后续建立燃料电池系统模型和了解其动态行为奠定了良好的基础。

掺氢天然气输送与纯化技术研究进展

氢能作为一种零碳高效的能源载体和化工原料,是中国实现“双碳”目标和构建绿色低碳现代能源体系的重要支柱。在制约氢能产业化应用的诸多因素中,氢气的长距离输送是关键。依托现有成熟的天然气管道输送技术和健全的天然气管道基础设施,掺氢天然气管道输送有望实现远距离、大规模、低成本的氢能输运。首先综述了掺氢天然气管道输送技术的可行性、应用和示范项目;围绕掺氢天然气的分离提纯探讨了变压吸附、膜分离及变压吸附和膜分离耦合工艺的应用情况;最后基于川气东送管道估算出掺氢天然气输送、提纯氢的成本为14.89元/ kg。相关研究可为掺氢天然气输送与纯化技术的发展提供了理论指导。

炼油厂回收尾气中氢气的技术方案研究

针对某炼油厂新建20 Mt a炼化一体化项目的氢气提纯系统配置及炼油厂尾气性质,确定在原有的氢气回收流程基础上进行流程优化,并通过详细的物料流量、产氢量、排放至燃料气管网尾气量、压缩机处理量、膜分离组件处理量、效益和投资核算验证优化方案的实施效果。结果表明:采用膜分离和变压吸附(PSA)耦合工艺回收5号PSA装置解吸气中的氢气,新增氢气产量9880.53 m^(3)h,炼油厂每年新增经济效益约2549.86万元;而采用新建一套氢气PSA装置的方案,可新增氢气产量14351 m^(3)h,但新建PSA装置需较大占地面积,难以集中布置在氢气提纯区域内。

膜分离技术在发电机氢气提纯中的应用

发电机氢气纯度偏低是各发电机组的典型缺陷,氢气纯度的下降会增大发电机通风损耗,影响机组运行,增加机组运维成本。针对目前发电机氢气纯度下降问题,从多角度分析了氢气纯度下降的常见原因,并简要介绍了常用氢气提纯技术的基本原理、工作条件和优缺点。文章通过基于膜分离技术的氢气提纯装置应用于燃气机组后,在2天内即可将发电机氢气纯度提高至98%以上并始终保持高纯度水平,有效解决了发电机的氢气纯度问题,对发电机组氢气提纯装置的设计和选型具有一定借鉴作用。

绿色甲醇项目中弛放气氢回收工艺的选择

绿色甲醇工艺中弛放气的组成与常规的合成气制甲醇工艺有巨大的差异,开展绿色甲醇弛放气氢回收工艺对比研究,寻找出一种优化的氢回收工艺是一项十分必要和有意义的工作。对绿色甲醇项目中弛放气两种主要的氢回收工艺——膜分离和变压吸附(PSA)进行工艺和经济分析对比。研究发现变压吸附在产品氢纯度、氢气回收率方面优于膜分离。变压吸附工艺可获得纯度达99.9 mol%的氢气,同时还可以实现二氧化碳全回收,而膜分离无法实现。从投资和运行成本对比,膜分离优于变压吸附,在对氢气纯度没有特殊要求情况下,宜选择膜分离工艺。

全量化工艺处理垃圾填埋场后期及封场渗滤液实例

针对国内垃圾填埋场后期及封场渗滤液可生化性低、无法采用生化进行有效处理、膜浓缩液长期回灌、渗滤液累积盐分越来越高得不到解决等问题,提出一种全量化处理组合工艺,即“软化预处理+高压碟管式反渗透(DTRO)+特种分离膜+低温负压蒸发技术+三相固化技术”,适合盐分高、氨氮高、生化性低的终端渗滤液处理。运行结果表明,清水回收率可达到90%~95%,固化后填埋物仅为5%~10%。液相和固相处理系统优势互补,系统运行稳定,能耗较低,脱盐率达到99.5%以上;出水COD≤60 mg/L,BOD5≤20 mg/L,氨氮≤8 mg/L,总氮≤20 mg/L,SS≤6 mg/L,产水符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表3规定的限值要求。

浆态床渣油加氢膜分离系统方案选择

以某新建石化项目为例,讨论了浆态床渣油加氢裂化装置膜分离设置的2种方案。其中,方案一的一级渗透气压力5.50 MPa(表),送至新氢压缩机一级入口,二级渗透气压力2.80 MPa(表),送至下游PSA装置;方案二的一级渗透气压力9.50 MPa(表),送至新氢压缩机二级入口,二级渗透气压力2.80 MPa(表),送至下游PSA装置。方案二对比于方案一回收了压力能,降低了系统能耗;方案一较方案二,膜分离投资费用相对较低,同时有利于设备的询比价,在维持较高的一级渗透气氢气纯度和回收率的情况下,较低的一级渗透气压力技术壁垒更低,国内主流膜分离技术均可满足要求。通过这两种方案的比较,为今后高压加氢装置膜分离方案选择提供了参考。

国内炼厂气中氢气的回收工艺选择

阐述了我国炼厂气中氢气的基本情况,介绍了氢气的几种回收工艺及其选用原则:用膜法、PSA法或深冷法及其集成技术均能回收和综合利用,但综合来看膜法比较经济。最后介绍了有关氢回收方法在炼厂气中的典型应用情况。

氢气提浓回收工艺的技术经济分析

提高氢气利用率,降低生产成本已成为提升生产清洁燃料的加氢工艺装置效益的关键。通过分析低体积分数含氢气体的性质,结合TSA、PSA、深冷分离、膜分离等提浓工艺的特点、使用条件,对不同提浓工艺进行了技术经济分析,提出膜分离+PSA耦合工艺在提高低体积分数氢气有效利用方面的积极作用,为实现节能减排的目标提供参考。

干馏煤气制氢技术进展

基于中国煤炭利用特点和以焦炉煤气为主的干馏煤气在我国能源结构中的重要地位,系统地评述了焦炉煤气变压吸附制氢工艺、水蒸汽重整制氢、部分氧化制氢等干馏煤气制氢主要方法的技术发展现状。介绍了热干馏煤气重整技术,H2膜分离技术和膜材料研究进展。

炼厂气膜分离氢回收装置的控制

介绍了膜分离技术在炼厂气氢回收中应用的工艺流程及控制要求,设计了基于DCS／FSC的控制系统。膜分离装置采用了TBM中低压膜,并首次使用了两段分离设计,公称处理量达11 000 m3／h,操作弹性为30％- 130％,设计年开工时间为8-400 h,可产氢气6 798 m3／h,其中氢气体积分数大于91％,氢气回收率大于85％。膜分离装置的基本控制回路主要包括水冷器出口温度、旋风分离器液位、原料气入膜压力及一段、二段渗透气压力、操作温度等。通过在镇海炼油化工股份有限公司的应用证明,该工艺流程设计合理,控制系统安全可靠,整套系统取得了较高的经济效益。

变压吸附制氢技术的进展

变压吸附法制氢具有氢气纯度高、装置稳定可靠及操作费用低等优点,研究变压吸附制氢技术的主要目的是为了进一步提高变压吸附法制氢的收率,减小设备,降低投资及减少占地面积。从四个方面介绍了变压吸附制氢技术的进展,即改进冲洗流程,改进均压和时序,变压吸附和膜分离结合以及计算机模拟优化。改进冲洗流程和变压吸附结合膜分离是未来变压吸附制氢技术的重点发展方向。

氢气提纯工艺及技术选择

简要介绍国内石油化工装置和炼油装置中氢气提纯的三种工艺:变压吸附、膜分离和深冷分离的基本原理,讨论各工艺特点和技术适用范围。

加氢处理装置循环氢中甲烷含量变化分析及应对措施

针对加氢处理装置脱硫后循环氢中甲烷含量变化原因进行了分析。结果表明,加氢处理装置补充新氢中甲烷含量增大,反应温度升高,反应器新加入较高活性催化剂FF-24,均会引起脱硫后循环氢中甲烷含量增大。当原料油密度892～909kg/m3时,组分变化较小,对脱硫后循环氢甲烷含量影响不大。为了控制脱硫后循环氢甲烷含量,可以适当增大排废氢量以减少甲烷积累;在满足生产条件情况下,适当提高新氢纯度和降低反应温度;控制冷高分温度在40～50℃,以保持甲烷在冷高分液中一定的溶解度。

喷气燃料加氢装置与柴油加氢装置用氢流程优化

对喷气燃料加氢装置的用氢流程优化进行了探讨。原设计一次通过流程氢气回收率高,但存在新氢压缩机气阀结盐问题。通过将反应后低分气改去变压吸附(PSA),保障了新氢压缩机的稳定运行。从节能角度考虑,将氢气供应方式由冷氢改为热氢,可节省燃料成本84万元/a。通过新增喷气燃料加氢循环氢压缩机,可降低喷气燃料加氢装置补充氢量,提高柴油加氢装置供氢能力3.0 dam3/h。氢气一次通过流程改为循环氢方式后,喷气燃料加氢反应低分气量减少5.0 dam3/h,可有效降低装置氢气损失。

中空纤维反渗透复合膜的制备及分离性能研究

通过间苯二胺水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的界面缩聚反应,以聚砜中空纤维超滤膜为基膜,制备了聚芳香酰胺反渗透复合膜。用扫描电镜对复合膜的表面及断面进行表征,探索了复合膜在不同操作条件以及进液性质下的分离性能。研究结果表明:中空纤维反渗透复合膜具有良好的耐压密性和稳定性,在0.7MPa下具有良好的分离性能。此复合膜对NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、MgSO4、Na2SO4等无机盐水溶液的脱盐率不低于93.5%,通量大于21L/(m2.h);对天津市大港、小站两地的苦咸水具有优异的淡化性能;对天津市自来水中的盐分也有良好的去除率。

氢提纯工艺的选择及其工业应用

从工艺技术方案的比较。迷择以及工业应用等几个方面，对氢提纯的三种工艺方法变压吸附、膜分离和深冷分离进行了详细分析，提出了各种方法的选择原则和使用条件，对炼油厂和石油化工厂经济地选择氢提纯方法有一定参考价值。

低浓度含氧煤层气提浓技术研究进展

介绍了变压吸附、直接深冷液化、溶液吸收法、膜分离法、水合物法等低浓度含氧煤层气提浓技术的进展情况。变压吸附技术在国内外已有较多成熟案例,直接深冷液化技术在国内也成功实现了工业化应用,而膜分离法、低温溶液吸收法、水合物法等仍在研究阶段,尚无重大突破及工业应用。对各项提浓技术的优缺点进行了对比分析,认为可根据其优缺点进行提浓技术耦合,形成更具经济性的低浓度含氧煤层气提纯利用工艺组合。

重油加氢装置循环氢的提浓方案分析

以一套有代表性的重油加氢生产数据作统一基准 ,从技术和经济方面分析了排废氢、膜分离、变压吸附(PSA)及油洗四种循环氢提浓的方案 ,认为在重油加氢生产中应优先选用膜分离方案 ,排废氢方案在废氢能得到综合利用的条件下可考虑采用 ,变压吸附方案 (能耗高、投资高 )和油洗方案 (能耗高 )应慎重选用。