氯碱副产氢气处理装置的应用

介绍了氯碱副产氢气处理装置的应用,通过流程切换实现氢气全自动干燥吸附、再生,所有氢气均得以利用、无外泄,仅需消耗少量循环冷凝水和蒸汽即可完成副产氢气的干燥,设备简单,能耗低,安全性高。

离子膜电解副产氢气回收综合利用

副产氢气通过压缩机加压后进行除杂处理,再进变压吸附装置提纯,生产高纯氢,得到的高纯氢一部分送加氢母站外售,一部分回用乙二醇装置。该项目有效提高了氢气利用率,降低了装置安全风险,同时减轻了前端煤制氢气工序的负荷,降低了生产消耗,达到了节能减碳的目的,提高了企业经济效益,也为同行业氢气综合利用提供了参考。

微氧处理对城镇生活垃圾两相发酵联产氢气甲烷的影响

以模拟的城镇生活垃圾为底物,在发酵试验起始阶段向反应体系通入不同浓度氧气(0,5,10,20 m L O2/g VS),探究微氧处理对两相发酵联产氢气甲烷的影响。研究表明,通入5 m L O2/g VS的试验组获得了最高的氢气产量(72.23 m L/g VS),较未处理组提高了45.51%;虽然通入5 m L O2/g VS的试验组也获得了最高的甲烷产量(380.35 m L/g VS),但相比其他试验组并无明显提高。从整体来看,通入5 m L O2/g VS的试验组获得了最高的VS降解率(75.66%)和最高的能量回收率(72.76%),较未处理组分别提高了5.70%和5.33%。试验表明,适量的微氧处理(5 m L O2/g VS)可以提高城镇生活垃圾两相发酵联产氢气甲烷的产能效果。

芦苇厌氧联产氢气-甲烷过程中古菌群落特征解析

采用厌氧联产氢气-甲烷工艺研究芦苇能源化利用潜力,解析联产过程中古菌群落特征和演替规律。产气情况表明,芦苇经纤维素酶预处理后累积产气量和氢气、甲烷产量显著提高。聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)分析可知,厌氧联产过程中古菌群落结构发生了规律性变化,产甲烷阶段古菌微生物多样性显著高于产氢阶段,产氢阶段古菌群落结构相似性较高,随着产甲烷的进行古菌群落相似性降低,微生物多样性提高。甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷古菌(Methanogenic archaeon)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和uncultured Methanosarcinales archaeon是芦苇厌氧联产过程的优势微生物,其中产氢阶段的优势菌为uncultured Methanosarcinales archaeon,能够利用乙酸途径产甲烷;产甲烷高峰期,古菌群落丰富,Methanoculleus bourgensis是产甲烷阶段优势菌。研究结果为秸秆厌氧联产工艺的生物强化与稳定运行提供了重要的微生物学依据。

氯碱全系统副产氢气回收利用技术

总结了河南神马氯碱发展有限责任公司副产氢气回收利用技术。通过精馏尾气回收氢气装置、氢气干燥装置、除氧装置、输送装置、氢气连锁装置的技术实施,实现了氢气全回收,提高了氢气质量,降低了生产成本,年增销售收入2000多万元。

氢气产率在化工氯碱电解槽中的优化控制研究

氢气,化工氯碱制造中产生,电解过程中的产物,潜力极大,回收价值不小。而提高其产率,就成了最大的问题。此论项研究,就是对这个问题进行深入的探究,希望找到答案。通过理论计算与实验验证的方式,电解液浓度,搅拌速度等因素,都被一一仔细分析。探寻的不只是结果,也包括了过程。利用响应面法和模拟退火算法等优化方法,电解条件下氢气产率的最优解被找出,并实验验证了是可行的。优化后的电解条件,可以将氢气的产率提高至20%。而更为重要的是,优化的过程,也让生产变得更为稳定,设备故障率不再频出,生产成本也大大降低。推广这一方法,无疑对于提高氢气产率,降低生产成本,以及推广绿色化工具有深远的影响。

芦苇酶解对氢气-甲烷联产过程微生物群落演替规律的影响

采用10 mg/g纤维素酶R-10预处理芦苇秸秆,研究了酶解预处理对芦苇厌氧产气潜力的影响,分析了氢气-甲烷联产过程中微生物群落结构演替规律.结果表明:酶解预处理后,芦苇秸秆在产氢阶段的累积产气量和φ(H_2)分别达到42.5 m L/g和52.1%;在产甲烷阶段,累积产气量稳定上升,最高值可达137.5 m L/g,是对照组产气量的5倍.由扫描电镜(SEM)观察可知,产氢阶段以短杆状和梭状菌为主,产甲烷阶段以长杆菌为主.PCR-DGGE(聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)分析表明,芦苇在酶解预处理后,其厌氧联产过程中微生物群落呈规律性演替,产氢阶段的优势微生物分别为具有降解纤维素产氢气功能的嗜热纤维素菌Clostridium thermocellum(条带B20)、具有高效产氢潜力的兼性厌氧产气肠杆菌Enterobacter aerogenes(条带B28);在产甲烷阶段,其优势微生物为可利用氢营养途径合成甲烷的产甲烷古菌Methanoculleus bourgensis(条带A3)、Methanoculleus horonobensis(条带A13).经纤维素酶预处理后,芦苇秸秆厌氧联产的累积产气量、φ(H_2)提高显著,具有纤维素降解功能的细菌和可利用氢营养途径合成甲烷的古菌为主要优势微生物.

水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇,通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析,研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明,酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高,酸处理效果优于碱处理。采用0.5 mol/L HCl预处理龙须眼子菜效果最佳,最大氢气、甲烷含量分别达42.65%和52.82%,产氢气速率为4.118 mL/h,产甲烷速率最高达14.199 mL/h。芦苇经1 mol/L HCl预处理效果最佳,最高氢气、甲烷含量分别为32.22%和65.26%。扫描电镜微观结构分析表明,酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构,有效增加植物与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。

超微粉碎预处理泥炭产生物氢气的研究

采用超微粉碎对泥炭进行预处理,然后进行厌氧发酵,考察超微粉碎预处理对泥炭产氢气过程中的日产氢气量、pH值、还原糖含量、挥发性脂肪酸(VFA)含量以及总产氢气量的影响,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察产氢气前后泥炭颗粒的形貌。结果表明:泥炭经超微粉碎预处理后,粒径更小,比表面积增大,孔隙率提高,孔隙尺寸增大。超微粉碎后泥炭发酵的总产氢气量为843 mL,较200目泥炭发酵的总产氢气量(500 mL)提高了68.6%。超微粉碎能够显著提高泥炭发酵产氢气量。

加氢站用化工副产氢气潜力分析

从焦炉煤气和氯碱工业提纯氢气出发,确定我国近几年化工行业副产氢气的总量,结合我国近中期加氢站规划建设情况,分析焦炉煤气和氯碱副产氢气可支持我国加氢站建设的潜力。

基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整制氢反应器的熵产生率和氢气产率分析

太阳能热化学储能能够有效解决太阳能时间和空间分布不均的问题。在工业甲烷蒸汽重整反应器模型的基础上,利用有限时间热力学理论建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整反应器(steam methane reforming reactor heated by molten salt,MS-SMRR)模型,得到了MS-SMRR的设计参数,并分析了MS-SMRR的几何参数和操作参数对氢气产率和总熵产生率的影响规律。结果表明:在氢气产率一定时,逆流参考反应器比顺流参考反应器的总熵产生率低,且消耗的熔融盐少;增大熔融盐进口温度和减小反应混合物进口压力能够显著提高MS-SMRR的氢气产率。研究结果对实际MS-SMRR的优化设计具有一定的理论指导意义。

煤岩显微组分电浮选分离与制氢过程中氢/氧气泡的影响机制

电浮选技术是实现煤岩显微组分高效分离的有效途径,也是一种有显著优势的制氢技术。电浮选中电解气泡既是浮选分离的载体,又是有效的氢气/氧气产物。本文探讨了高惰质组煤电浮选过程中电解气泡对煤岩显微组分分离效果的影响机制,利用诱导时间测定仪、红外光谱、接触角测量仪及气相色谱等考察了氢气泡和氧气泡对煤岩显微组分的选择性以及电化学反应对煤结构和可浮性的影响规律和气体产物组成等。结果表明,电解氢气泡浮选所得的浮物收率及浮物镜质组含量较氧气泡高,相应的镜质组回收率也高于氧气泡;电浮选过程中的电解作用会改善煤岩显微组分的表面结构,引起润湿性的变化,电浮选阴极区对煤具有电化学还原作用,可减少煤中—OH、—COOH与C==O等亲水性官能团,从而增加煤样的接触角,减小氢气泡对煤的诱导时间,从而增加煤的可浮性,而阳极区的作用相反;煤浆电浮选过程中可获得纯度>94%的氢气和>96%的氧气,且镜质组为电解质时的气体产物纯度高于惰质组,但惰质组可获得更高的产气速率;采用两级串联流程进行煤岩显微组分的电浮选分离时,浮选分离的综合效率最高可达到83.7%,此时浮物的镜质组回收率为86.7%,两个沉物产品的回收率分别为41.6%和54.9%,氢气的产率可达到6.49mL/(min∙cm^(2))。

电解处理压裂返排液产气条件优化

为了实现对电解处理废液过程产气的调控,研究了电解处理压裂返排液的主要工艺条件参数对产气的影响。实验中阳极、阴极均使用相同铝板,考察了电解时间、电解电流、电极间距等因素对电解产氢气量的影响,并通过正交实验法确定了产氢气量最小时的条件参数;以正交实验数据为基础,利用支持向量机(SVM)算法建立了有效的、可靠的回归模型,利用该模型直观分析了电解时间、电解电流、电极间距间的交互作用对产氢气量的影响,预测了电解处理废液产氢气量最小时的主要工艺条件参数,预测产氢气量的最小值为47.35 mL,实测值为48.44 mL,相对误差为-2.25%。该条件下,阴极表面以产30~100μm的氢气气泡为主,占比92.11%,获得了很好的电解处理压裂返排液效果,TOC去除率为83.53%,去浊率为97.38%,脱色率为92.80%,所产生的氢气远小于在空气中的爆炸极限(4%)。研究结果表明,通过优化相应的工艺条件参数来调控电解产氢气量及处理效果具有可行性,同时也表明SVM法用于优化工艺参数及预测产氢气量是可行的。

不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10000 mg.L-1、污泥接种量2 g MLVSS.L-1等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥系统。其中,经95℃处理过的厌氧活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在120 h的发酵过程中,其累积产氢量为133.47 ml,污泥的比产氢率为15.93 mmol H2.(g MLVSS-1),葡萄糖的氢气转化率达到1.40 mol.mol-1。尽管处理温度不同,污泥发酵葡萄糖的液相末端产物中均以丁酸和乙酸为主,表现为丁酸型发酵。

活性污泥的热处理及其发酵产氢特性

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH7.0、葡萄糖浓度10000mg/L、污泥接种量2gMLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统。其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53mL,活性污泥的比产氢率为8.36mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氢气转化率达到1.08mol/mol。处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵。活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用。

光合细菌生物膜制氢反应器的产氢特性

对光合细菌生物膜制氢反应器的产氢性能进行了实验研究,探讨了光照度、光谱和底物浓度对反应器产氢性能的影响。实验结果表明:光合细菌生物膜反应器内最适底物浓度为0.12 mol/L,最佳光照度为5000 k,过高或过低的底物浓度和光照度均对光合细菌产氢具有抑制作用;而光的波长对光合细菌产氢的最适底物浓度和最佳光照度均无影响。当底物浓度为0.12mol/L,光照度为5000k,波长为590nm 时,反应器的产氢率达到最高,为3.54mg/h。

CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管的制备及其性能研究

本研究采用水热法制备了CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管,采用XRD、ICP-MS、SEM、TEM及UV-Vis等手段,分析了TiO_(2)纳米管的基本物理特性,并将其应用于水解制氢反应中。基本物性分析表明,Cu掺杂对TiO_(2)的晶体结构没有明显的影响,CuO纳米颗粒可成功负载于TiO_(2)纳米管表面,其中Cu掺杂量为3wt%的样品,其结晶性最佳,且表面分布的CuO颗粒数量最为适当。在TiO_(2)纳米管表面负载适量的CuO颗粒,可将其吸收波段从紫外光区红移至可见光区,有效提升其光学活性。水解制氢的实验结果表明,经CuO颗粒修饰后,TiO_(2)纳米管的光催化性能得到大幅提升,其中Cu掺杂量为3wt%时,纳米管的H_(2)产率最高,可达47082μmol·g^(-1);Cu掺杂过量时,会因遮蔽效应而降低纳米管的光催化性能,但H_(2)的产率仍可提升约10倍。

环己醇废气中的氢与氯碱副产氢回用系统优化设计

采用低温分离、变温吸附工艺和干燥精滤装置,将环己醇加氢反应系统外排尾气中的氢气和氯碱副产氢气回收,并结合苯精制装置的氢源现状,设计了氢气回用系统、氢气干燥精滤装置、氢气压力调节控制系统和苯精制装置补氢自动控制系统,增加了苯精制加氢单元的补充氢气源,减少了有效资源损失,降低了生产成本,取得了良好的经济和社会效益。

氢气纯度是保证双氧水装置运行稳定和降本增效的关键

黑龙江黑化集团有限公司原有2套双氧水装置(一套千吨级生产装置,一套万吨级生产装置),在其20多年的生产中,解决了不少问题,但因双氧水生产用原料氢气源自煤制合成氨装置弛放气膜分离氢回收系统,氢气纯度最高只能达到92%(体积分数),由此导致了诸多问题。随着黑化集团的停产关闭,其2套双氧水装置搬迁至黑龙江昊华化工有限公司异地重建,双氧水生产所用原料氢气源改为采用黑龙江昊华氯碱装置副产的纯度≥99. 9%(体积分数,干基)的氢气,由于原料氢气纯度大幅提高,加之采取了一系列的预防措施,解决了新钯催化剂投用初期出现的蒽醌组分大量降解的问题,以及生产中副反应产物——降解物过多的问题,2套双氧水装置均实现了安、稳、长、满、优运行。

厌氧活性污泥中混合产氢菌群的构建

为了富集产氢菌、去除耗氢菌,用热、酸、碱、三氯甲烷4种方法处理厌氧活性污泥,构建了高效的混合产氢菌群。结果表明,三氯甲烷处理去除耗氢菌的同时不可逆地杀灭了大量产氢菌;而不同程度的热处理、酸处理和碱处理可有效调整菌群结构,富集产氢菌群。经121℃、8 min热处理、pH=4酸处理、pH=10碱处理后,厌氧活性污泥中混合产氢菌群的氢气产率较对照组分别提高了210%、137%和125%。通过16SrRNA序列分析,表明热、酸或碱这3种简单的富集方法构建了以肠杆菌属为优势菌种的混合产氢菌群,大大提高了氢气产率,同时也为下一步优化菌群打下了良好的基础。