氢气的应用

---

 

氢气的应用领域很大，主要应用于石油化工、电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、精细有机合成、航天航空工业等领域。

 

常用制氢方式对比

---

常用制氢 方式有：天然气制氢、甲醇制氢、水电解制氢、氨分解制氢、燋炉煤气、氯碱气制氢等。各制氢方式优缺点对比：

 

比较项目	天然气制氢	甲醇裂解制氢	水电解制氢	氨分解制氢
技术成熟性	成熟	成熟	成熟	成熟
一次性投入	高	低	较高	低
生产成本 （元·Nm³）	1~1.3	≤2.5	5~6	4~5
使用规模 （Nm³/h）	＞2000	20~2000	2~300	2~300
最高纯度%	99.999	99.9997	99.999	99.99
杂质种类	CO2、CO、CH4	CO2、CO	O2、H2O	N2、NH3
建设地点	受限	自由	自由	受限
主装置占地	大	较大	较大	小

 

甲醇裂解制氢技术介绍

---

 

本工艺以来源方便的甲醇和脱盐水为原料，在220~280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气，其原理如下：

主反应：   CH3OH＝CO＋2H2          +90.7 KJ/mol

              CO＋H2O＝CO2＋H2        -41.2 KJ/mol

副反应： 2CH3OH＝CH3OCH3＋H2O    -24.9 KJ/mol

            CO＋3H2＝CH4＋H2O           -+206.3KJ/mol

总反应： CH3OH＋H2O＝CO2＋3H2     +49.5 KJ/mol

上述反应生成的转化气经冷却、冷凝后其组成为：

H2              73～74％

CO2          23～24.5％

CO             0～1.0％

CH3OH      ≤300ppm

H2O           饱和

该转化气很容易用变压吸附等技术分离提取纯氢

变压吸附分离制氢，该过程是将净化后转化气通过吸附剂并分离 出杂质组分CO2、CO的过程。其原理是利用吸 附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸附质 的吸附容量、压力变化有差异的特性,在高压下 吸附原料中的杂质组分,低压下脱附这些杂质而 使吸附剂获得再生,此工艺过程采用程序控制系 统进行自动化控制,改变操作条件可获得不同纯 度的氢气,纯度可达99.999%以上。

分子筛对一般气体分子的吸附顺序:

H2 < N2 < CH4 < CO < CO2

 

甲醇裂解制氢工艺特点

---

 

1.甲醇蒸汽在专用催化剂上裂解和转化一步完成；

2.采用加压操作，产生的转化气不需要进一步加压，即可直接送入变压 吸附分离装置，降低了能耗；

3.与电解法相比，电耗下降90%以上，生产成本可下降40～50%， 且氢气纯度高。与煤造气相比则显本工艺装置简单，操作方便稳定。煤造气 虽然原料费用稍低，但流程长投资大，且污染大，杂质多，需脱硫净化等， 对中小规模装置不适用；

4.专用催化剂具有活性高、选择性好、使用温度低，寿命长等特点；

5.采用导热油作为循环供热载体，满足了工艺要求，且投资少，能耗低，降低了操作费用。

 

甲醇制氢主要技术指标

---

 

原料消耗：

甲  醇：0.58～0.68 kg/m3H2

脱盐水：0.33～0.5 kg/Nm3H2

电  ：≤0.1 kW/m3H

仪表空气：

种   类：空气

质  量：无油，露点≤-40℃

用  量：20～30Nm3/h

压  力：0.5～0.8MPa

循环水：

水 质：软化水

温 度：≤32℃

压   力：0.2～0.4MPa

导热油炉燃料消耗：

天燃气：0.2 Nm3 / Nm3H2

柴    油：0.2Kg / Nm3H2

液化汽：0.065Kg / Nm3H2

电加热：1.6－1.8KW / Nm3H2

分解气指标：

氢 气：约74％

二氧化碳：≤25％

一氧化碳：≤1％

甲     烷：微量

产品氢气指标：

产     量：50~10000Nm3/h

纯     度：≥99.9～99.9995% （V/V）

杂质含量（以纯度为99.999%）

如下： 一氧化碳：≤ 3ppm

二氧化碳：≤ 3ppm

甲    烷：≤ 1ppm