变压吸附提纯氢气的研究进展及应用

氢气作为一种清洁无碳、灵活高效的新型能源,其应用市场潜力巨大。变压吸附提纯氢气具有纯度高、能耗低、自动化程度高的特点,是当前制氢的主要分离技术,优化变压吸附工艺和改良吸附剂是变压吸附制氢进一步发展的关键。通过调研相关文献,综述了变压吸附制氢在理论模拟研究、工艺调控优化和吸附剂材料方面的研究进展及应用,并对变压吸附制氢技术的发展进行了展望。

变压吸附提纯氢气在加氢/降凝装置的应用

格尔木炼油厂4.0 MPa级低压加氢/降凝装置投产后,在实行降凝生产方案时因氢源不足导致降凝柴油冷滤点不稳定,降凝反应频繁提温,装置生产难以为继。通过对甲醇生产中闲置的变压吸附提纯氢气装置改造,引入高纯度、低杂质含量氢气,降凝生产的难题得以解决,装置的处理能力得到大幅提高。

炼油厂干气提纯氢气装置的设计优化

以某炼油厂新建330 kt/a干气提纯氢气装置的工艺流程选择及设计优化过程为例,阐述了炼油厂干气提纯氢气流程方案的配置。对干气提纯氢气装置的设计在原料预处理、机组方案、膜分离技术、真空变压吸附(VPSA)、脱氧干燥等关键工艺技术点进行了优化,并列举了开工试运中遇到的问题及解决措施,最终保证了装置的安全平稳运行。该装置具有占地面积小、能耗低、经济效益高等优点,项目投产后,氢气产品纯度达到99%,各项指标均到达国内领先水平,该项目建设投资为21 000万元,年均税后利润2 465万元,投资回收期约为6 a。

烷基化尾气变压吸附法提纯氢气在生产中的应用

某苯乙烯制乙苯装置的烷基化尾气,作为燃料气并入燃料气管网,烷基化尾气中含有50%左右的氢气,造成资源的浪费。与此同时,国家推行国V柴油,柴油硫含量控制在≤10×10^(-6),柴油加氢需要改造,以满足国V柴油的标准,造成公司氢气供应不足,通过VPSA(抽真空变压吸附)装置,将烷基化尾气中的氢气加以回收利用,解决了公司氢气不足的问题。

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。

HAZOP分析在氢气提纯工艺装置设计阶段的应用

HAZOP(危险与可操作性分析)是定性分析危害的一种风险分析方法。石油化工装置由于其自身物料的特性,危险系数极高,对其进行HAZOP分析非常有必要。通过对装置进行HAZOP分析,识别装置存在的潜在危险,结合风险评价与HAZOP,进而制定一系列的措施来提高装置运行的安全性和可靠性,以保证生产投用中的生命和财产安全。以某石化公司的氢气提纯装置为例,进行了HAZOP分析,优化了工艺流程,为装置的长期可靠稳定运行提供保障。结果显示,HAZOP分析方法是辨识风险的一种可靠有效的方法,HAZOP分析能够在石油化工装置的安全管理方面发挥巨大的作用,能够为安全管理者提供依据,进而降低安全等级。

基于夹点分析的氢气提纯原料优化研究

针对某炼厂的氢气系统进行氢夹点分析,发现该系统存在夹点以下氢气组分返混的问题。结合炼厂具体情况,VPSA装置的原料气氢气含量较低,具备进一步提升的潜力。以氢夹点分析为指导,提供氢夹点以下氢气提纯的原料优化方法,并提供增加VPSA装置原料氢气含量的具体优化方案。利用Aspen Plus软件定量计算方案尾气压缩机的电耗,并结合氢气提纯量的变化,为各优化方案节氢、节电效益提供数据支撑。经计算,优化方案可进一步回收氢气1120 Nm^(3)·h^(-1),同时还可节电807 kW·h,经济效益显著。

氯乙烯精馏尾气中氢气提纯回用技术应用

介绍了电石法聚氯乙烯树脂生产过程中氯乙烯精馏尾气中氢气回用装置的技术应用,重点介绍了精馏尾气净化回收装置关键设备和工艺技术。通过氢气提纯回用装置,精馏尾气中氢气可以稳定地回收利用。

大型氢冷发电机吸附式氢气提纯方法研究

大型氢冷发电机机内氢气纯度与发电机效率直接相关。为解决氢冷汽轮发电机运行过程中机内氢气纯度下降问题,提出了吸附式氢气提纯方法,并开发了吸附式氢气提纯装置。通过模拟试验和理论计算对该方法进行了双重验证。试验结果和计算分析均表明,该氢气提纯方法可以确保氢冷发电机机内氢气纯度(体积分数)稳定在99%以上。该方法的推广应用可为大型氢冷发电机组带来可观的经济效益和社会效益。

氢气提纯工艺及技术选择研究

氢气作为一种清洁能源在能源转型中起到了重要的作用,但由于其常见的生产方法会伴随着杂质的产生,因此,需要进行提纯。本研究对氢气提纯工艺及技术进行了综合研究和分析,以便选择最适合的提纯方法。研究采用了文献资料搜集和实验分析相结合的方法,针对目前常见的氢气提纯技术进行了深入调研。主要包括变温吸附工艺(比如TSA和PSA)、深冷分离工艺、膜分离工艺等。

烃类蒸汽转化制氢+PSA提纯工艺应用与安全探究

对制氢、氢气提纯的技术路线进行了对比分析,以某石油化工厂为背景,探讨了烃类蒸汽转化制氢工艺+PSA提纯氢气工艺技术的实际应用效果。结果表明:此套工艺组合路线可以利用多种烃类化合物作为原料,具有高的氢气产率和纯净度(氢气体积分数达到99.9%以上)。相比传统的制氢方法,这种工艺能够降低能耗和废物产生,有助于减少碳排放和环境污染,适用于以石油、天然气等为基础原料的大型石油化工企业,并通过合理设计、PSA装置优化运行等多方面措施,可最大程度地减少潜在的安全风险。

氢气提纯装置吸附剂在线热氮气再生及效果

介绍了中国石油化工股份有限公司金陵分公司氢气提纯装置(PSA)在吸附剂吸附效果下降,氢气纯度不能满足装置运行要求,采用工艺调整和原工艺配套的真空再生仍无法改善的情况下,首次采用在线热氮气再生技术,在装置不停工的前提下对吸附效果比较差的7个吸附塔分别进行了热再生,再生过程中吸附剂上的烃得到了比较好的脱附,再生后吸附剂吸附效果得到了较好的恢复,氢气纯度由95.00%(φ)提高至98.90%(φ),氢气回收率由90.94%提高至92.46%,达到了预期的再生效果。

催化重整变压吸附氢气提纯系统管道表面裂纹成因分析

针对某公司催化重整装置变压吸附氢气提纯系统管道外表面的大量裂纹,应用光谱、金相等检测手段并结合现场工况对其进行了检测和分析,分析认为,该系统管道外表面的大量裂纹为制造缺陷。

用DCS实现氢气提纯的自动控制

针对氢气提纯系统开发中所遇到的问题,介绍了采用DeltaV系统对氢气提纯工序进行自动控制的方法。该控制方法使用DCS顺序控制图,通过模块组态和内部编程,实现多台设备的自动控制,优化了工艺过程,提高了该工序的自动化水平。并讨论了运行中可能出现的问题和解决方法。

氢气提纯耦合工艺及其应用

炼厂含氢尾气来源繁杂,性质差异大,受工艺技术水平的限制有一部分排放至燃料气系统作燃料回收,利用价值较低,因此含氢尾气的再提纯工艺有较大的优化空间。以某炼厂7×10^(4) m^(3)/h氢气提纯装置为例,从投资、能耗、氢气收率等方面对比了一段PSA、两段PSA耦合、膜分离+PSA耦合3种工艺的优缺点,指出运用耦合工艺可增产高品质氢气产品超过5000×10^(4) m^(3)/a。

类石墨烯碳氮分离膜氢气提纯特性的机理研究

氢气作为一种可再生、高效的清洁能源,在工业生产中必须保证纯度。膜分离技术是一种有效的手段。本工作采用密度泛函理论和分子动力学模拟方法研究了一种新型的类石墨烯碳氮(C9N4)分离膜对于H2的分离提纯性能。密度泛函理论计算结果显示气体在C9N4分离膜上的吸附属于物理吸附。C9N4分离膜表现出极高的H2渗透率和优异的选择性,300 K下H2渗透率达到1.89×10–5 mol∙m–2∙s–1∙Pa–1,H2/CH4的选择性达到1024。分子动力学模拟的结果也显示C9N4分离膜具有良好的H2分离特性。

HAZOP分析在氢气提纯装置上的应用

介绍了HAZOP分析方法在氢气提纯装置上的应用。通过组织人员培训、划分节点、确定引导词、偏差,将每个节点进行HAZOP分析工作,并根据风险的可能性与严重性,确定了风险等级,分析已有保护措施。对于较大风险,制定了建议措施。并将HAZOP分析识别的较大及一般风险融入氢气提纯装置的风险防控措施台账。通过开展HAZOP分析工作,进一步提高了氢气提纯装置的本质安全水平。

深度脱除富氢气体中CO的纳米Ni/ZrO_(2)催化剂

针对富氢气体中甲烷化反应深度脱除CO过程中催化剂活性不足的问题,研究了一种新型的纳米ZrO_(2)负载的Ni基催化剂。通过尿素水解法制备不同活性金属含量的纳米Ni/ZrO_(2)催化剂,在体积分数为3%CO、2%CO_(2)、95%H2的富氢气氛中,采用固定床反应器,研究了在不同反应温度、体积空速WHSV等对CO转化率以及最终出口气体中CO浓度的影响,同时进行了催化剂寿命评价。研究结果表明:NiO的负载质量分数为30%的催化剂,在反应温度为200~400℃、反应空速为1000 h-1的条件下,可以将CO的体积分数降低至2×10-6以下,且催化剂在连续评价100 h内,催化剂性能稳定。研究认为,由于纳米ZrO_(2)对CO的吸附能力增强,有利于提高催化剂上CO甲烷化反应的效率和稳定性。

稀土合金与海绵钛混剂提纯氩、氮、氢气

涉及稀土合金与海绵钛混剂对氩、氮、氢气提纯的方法,稀土合金与海绵钛混剂是由稀土镧系基合金吸气剂与海绵钛按一定比例组成的混合剂作为纯化剂,该剂能在不同的温度下选择吸除氩、氮、氢气中的杂质气体从而提纯上述气体。提纯后的上述高纯气体纯度达到99.999%(氮、氢)及99.99995%(氩、氦)。实施中纯化剂放入设计有不同温区的纯化炉管中,控制炉管各区的温度达到一炉用于提纯多种气体的作用。采用一种纯化剂、最简单的一级工艺、最低的成本替代了采用多种纯化剂,多级集成工艺制造高纯度的氩、氮、氢气体的方法,实现了一机多用。在以上气体的提纯行业中具有很大的应用价值和经济效益。

螺杆制冷压缩机在氢气提纯工艺中的应用

分析了螺杆压缩机在氢气提纯工艺中的应用情况;对应用中存在问题及解决办法做了较详尽的阐述。