活性炭是变压吸附(PSA)提氢工艺中常用的吸附剂之一。其具有发达的微孔结构,比表面积可达 1000-3000m2/g 。这种独特的结构,为氢气与杂质的分离提供了巨大的吸附界面。在 PSA 提氢过程中,原料气中的二氧化碳、甲烷、一氧化碳等杂质,优先被活性炭表面的活性位点吸附,氢气则因其较小的分子尺寸和较弱的吸附亲和力,顺利通过吸附床层。某石化企业采用活性炭吸附剂的 PSA 装置,处理含氢量 60% 的重整气。经过多周期的吸附解吸操作,氢气产品纯度稳定达到 99.9%,回收率高达 95%。值得注意的是,活性炭的吸附性能会受原料气湿度影响。当原料气中水分含量过高时,水分子会占据活性炭的部分活性位点,降低其对杂质的吸附容量。因此,在实际应用中,需对原料气进行严格的脱水预处理,让活性炭吸附剂的运行,延长其使用寿命,降低 PSA 装置的运行成本。数字孪生技术赋能的PSA系统,通过实时压力摆动优化,使单位产氢电耗降至0.32kWh/Nm3以下。辽宁节能变压吸附提氢吸附剂
氢气的存储和运输是实现其广泛应用的关键环节,也是面临的主要挑战之一。氢气密度低,常温常压、能量密度小,需要通过压缩、液化或化学吸附等方式进行存储。压缩氢气是常见的方法,将氢气压缩至状态存储在特制的气瓶中,广泛应用于氢燃料电池汽车等领域。液化氢气则需将氢气冷却至极低温度(约-253℃)使其液化,以提高存储密度,但液化过程能耗高,对存储设备的绝热性能要求极高。在运输方面,气态氢气可通过管道输送,但管道建设成本高昂,且对管道材质要求特殊,需防止氢气渗透。液态氢气运输则适合长距离、大规模运输,但同样面临低温保存和运输设备成本高的问题。近年来,固态储氢技术取得了一定进展,利用金属氢化物等材料吸附氢气,在需要时释放,具有安全性高、存储密度较大等点,为氢能源的存储和运输开辟了新的途径。 北京推广变压吸附提氢吸附剂在设计变压吸附提氢装置时,需综合考虑原料气特性。
变压提氢吸附剂类型特点:变压提氢吸附剂种类多样,各有独特优势。活性炭吸附剂具有发达的孔隙结构和较大的比表面积,对多种杂质气体都有良好的吸附性能,尤其在吸附有机杂质方面表现出色。其吸附容量较大,能够在一定程度上耐受原料气中的水分,适用于一些对氢气纯度要求不是特别苛刻但杂质成分复杂的场景。而沸石分子筛吸附剂则具有规整的孔道结构和明确的孔径大小,可根据分子尺寸进行选择性吸附。例如,4A 分子筛能优先吸附水分子,5A 分子筛对氮气等杂质有良好的吸附效果,这种精确的筛分能力使得它在生产超高纯度氢气时表现,广泛应用于电子、化工等对氢气纯度要求极高的行业。还有金属有机骨架(MOF)材料作为新型吸附剂,具有高度可设计性,通过调整有机配体和金属离子的组合,可调控其对不同气体的吸附选择性和吸附容量,展现出巨大的发展潜力。
吸附剂特性:优良的变压提氢吸附剂具有高选择性,能够精细地吸附杂质气体,而对氢气的吸附量极小,从而保证氢气的高纯度产出。同时,它还具备较大的吸附容量,在单位质量或体积的吸附剂上能够吸附大量的杂质气体,提高吸附效率。此外,良好的机械强度也是关键特性之一,能确保吸附剂在多次吸附-脱附循环过程中不破碎、不粉化,延长使用寿命。常见吸附剂种类:目前,在变压提氢工艺中常用的吸附剂有活性炭、分子筛和活性氧化铝等。活性炭具有发达的孔隙结构和较大的比表面积,对多种有机杂质和部分无机杂质有良好的吸附性能,价格相对较低且来源***。分子筛则具有均匀的微孔结构,根据分子尺寸和形状进行筛分吸附,对水、二氧化碳等极性分子有很强的吸附选择性,能够深度脱除杂质。活性氧化铝对水和某些酸性气体有较好的吸附能力,常作为预处理吸附剂用于脱除原料气中的水分。 不同的原料气组成、杂质含量和目标氢气纯度,需要选择不同类型的吸附剂,并搭配相应的工艺参数。
吸附剂的再生:吸附剂的再生是变压吸附提氢过程中的关键环节。在均压降压阶段,吸附床内的压力逐渐降低,被吸附的杂质开始解吸。在解吸阶段,通过进一步降低压力或采用抽真空的方式,可以促使更多杂质解吸,从而恢复吸附剂的吸附能力。变压吸附提氢的工艺流程:变压吸附提氢的工艺流程会因应用场景和处***体的性质而有所差异。例如,在多塔变压吸附工艺流程中,各个塔按照设定的程序依次进行吸附、均压、解吸、升压等步骤,通过多塔的协同工作,实现连续稳定地提纯氢气。变压吸附提氢的优势:变压吸附提氢技术具有操作简便、设备投资少、能耗低、产品纯度高等优点。此外,该技术还可以实现自动化控制,提高生产效率和产品质量。变压吸附提氢技术具有操作简便、设备投资少、能耗低、产品纯度高等优点。黑龙江智能变压吸附提氢吸附剂
绿氨在制取讨程中基本不产生温室气体。辽宁节能变压吸附提氢吸附剂
新型吸附剂研发对变压吸附提氢技术的推动随着科技的不断进步,新型吸附剂的研发为变压吸附提氢技术带来了新的发展机遇。例如,近年来研发的基于纳米技术的吸附剂,通过精确吸附剂的纳米结构和表面性质,使其具有更高的吸附容量和选择性。一些纳米复合材料吸附剂,将不同功能的纳米粒子复合在一起,既能吸附杂质气体,又能增强吸附剂的稳定性和抗中毒能力。此外,智能响应型吸附剂的研究也取得了一定进展,这类吸附剂能够根据外界环境因素(如温度、压力、气体浓度等)的变化自动调节吸附性能,实现更加智能化和变压吸附提氢过程。新型吸附剂的研发不仅提高了氢气的提纯效率和质量,还降低了能耗和生产成本,推动了变压吸附提氢技术在能源、化工等领域的更广泛应用。 辽宁节能变压吸附提氢吸附剂