随着变压吸附提氢技术的发展,复合吸附剂应运而生。这类吸附剂将多种具有不同吸附特性的材料进行复合,充分发挥各组分的优势,提升整体吸附性能。例如,将活性炭与分子筛复合,活性炭可优先吸附大部分杂质,分子筛则进一步深度净化,实现对氢气的提纯。某新能源企业采用复合吸附剂的PSA装置,处理电解水制氢产生的含氢混合气。该复合吸附剂能同时去除混合气中的氧气、二氧化碳和水分等杂质,使氢气纯度达到,满足燃料电池对氢气纯度的严格要求。复合吸附剂的研发,不仅拓展了吸附剂的选择范围,还为变压吸附提氢工艺的优化升级提供了新的途径。通过调整复合吸附剂的组成和结构,可使其更好地适应不同原料气组成和工况条件,提高提氢装置的适应性和稳定性。 PSA提氢装置采用多层吸附剂协同作用,优先吸附CO₂、CH₄等杂质。云南加工变压吸附提氢吸附剂
活性氧化铝作为一种极性吸附剂,对极性分子具有良好的吸附性能。在变压吸附提氢工艺中,它主要用于脱除原料气中的水分和部分酸性气体。活性氧化铝具有机械强度高、化学稳定性好的特点,能在较为恶劣的工况下稳定运行。某大型炼化企业,在PSA提氢装置前设置活性氧化铝吸附床,对原料气进行深度脱水。经其处理后,原料气中的水含量可降至1ppm以下,减轻后续吸附剂因水含量过高而导致的性能劣化问题。此外,活性氧化铝还能吸附原料气中的硫化氢等酸性气体,防止这些酸性气体对设备和其他吸附剂造成腐蚀和中毒。但活性氧化铝在吸附过程中,会因吸附热导致床层温度升高,影响其吸附效率。因此,需合理设计吸附床的冷却系统,床层温度,充分发挥活性氧化铝吸附剂在提氢工艺中的脱水和脱酸优势。 湖北催化燃烧变压吸附提氢吸附剂黄氢的生产同样通过电解,但其能源来自公共电网。
随着变压吸附提氢技术的广泛应用,对吸附剂性能的要求也日益提高。近年来,新型吸附剂的研发取得了***进展。例如,金属有机骨架材料(MOFs)具有超高的比表面积和可调控的孔径结构,对多种气体表现出优异的吸附性能,在变压吸附提氢领域展现出巨大的应用潜力。通过在 MOFs 材料中引入特定的功能基团,可以增强其对特定杂质气体的吸附选择性。另外,碳纳米管、石墨烯等纳米材料也因其独特的物理化学性质,被应用于吸附剂的制备。这些新型吸附剂的研发,不仅可以提高氢气的纯度和回收率,还能降低装置的能耗和运行成本。然而,新型吸附剂在大规模应用前,还需要解决制备成本高、稳定性差等问题。
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。常见的吸附剂有活性炭、分子筛和活性氧化铝等。
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。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。新能源变压吸附提氢吸附剂设计
对含二氧化碳和水较多的原料气,可选择先采用活性氧化铝脱除水分,再用活性炭吸附二氧化碳的组合吸附方案。云南加工变压吸附提氢吸附剂
在变压吸附提氢工程实践中,吸附剂选型与提氢工艺的适配性至关重要。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。对于含二氧化碳和水较多的原料气,可选择先采用活性氧化铝脱除水分,再用活性炭吸附二氧化碳的组合吸附方案。而对于对氢气纯度要求极高的应用场景,如电子行业,分子筛或复合吸附剂可能更为合适。同时,吸附剂的颗粒大小、堆积密度等物理性质,也会影响吸附床层的压降和传质效率,进而影响提氢工艺的整体性能。因此,在设计变压吸附提氢装置时,需综合考虑原料气特性、工艺要求和吸附剂性能,实现吸附剂与提氢工艺的比较好适配,确保装置的高效稳定运行。云南加工变压吸附提氢吸附剂