氢气提纯

变压吸附提纯氢气及其影响因素分析摘要：为了获得高纯度的氢气，吸附分离技术引起了各领域人们的关注，并且随着吸附剂优异性能的不断完善，大规模工艺吸附分离技术的实现已成为人们关注的焦点。

其中变压吸附是目前国际上较为先进、成熟的制氢方法，该技术由于成本低廉、经济，具有良好的开发应用前景。

因此，本文对于变压吸附提纯氢气及其影响因素进行全面的分析，仅供参考。

关键词：变压吸附；提纯氢气；影响因素引言：中国市场大部分企业采用焦炉煤气作为制氢原料，而焦炉煤气一般作为化工企业的燃料，其中含有约60%的氢资源。

采用变压吸附技术生产高纯度氢气。

提取后剩余的原料可用于生产其他化工产品。

与传统、落后的提氢方法相比，变压吸收材料的生产成本相对较低，效益较好，具备非常广阔的使用发展前景，变压吸附工艺是指通过一系列装置对原料气进行变压吸附，然后再通过先进方法对产品气加以提纯，已成为大型化工企业中相对独特的操作过程。

一、变压吸附基本工艺原理变压吸附提取氢气的过程本身就属于一个物理过程，不会发生化学反应，因此吸附过程完全可逆，证实了整个过程优良的可操作性和能源效率。

变压吸附过程中，工作人员可以利用相同压力下易吸附沸点高的杂质组分进行吸附，而低压下要通过被吸附介质的特点，将杂质吸附在吸附剂层中，通过高纯氢气流经吸附剂层。

吸收层由出口直接流出，以实现净化变压吸附材料的目的，同时吸附剂与被所吸收的物质在低温下脱附和再生，并以此完成对吸附剂的吸收与再生过程。

变压吸附提纯氢气的整个流程都不经过任何介质的吸附装置，且全部操作都在常温下完成，具备了吸附剂效率高、回收周期短、材料消耗较低等优点。

二、变压吸附提纯氢气影响因素分析（一）原料气及其组成对变压吸附装置的影响在探讨影响PSA的原因时，工作应先探讨相应的PSA设备，由于PSA设备的运转效率影响变压吸附材料的吸收能力，所以变压吸附提纯氢气工作要重视PSA设备的使用。

经过对变压吸附装置的进一步探讨，认为原料和设备的结构对变压吸附能力起一定的作用，原料短缺或原料不符合规范都可能影响运转效能。

分子筛是一种多孔材料，由具有规则孔道结构的晶格网络组成。

由于其特殊的吸附性能，分子筛在气体分离和提纯过程中有广泛的应用，其中包括在氢气提纯中的应用。

以下是分子筛在氢气提纯中的一些应用方面：
1.水分吸附：分子筛可以用于吸附氢气中的水分。

在氢气用于许多工业应用时，水分的存在可能对系统的正常运行产生负面影响。

通过使用分子筛，可以有效地去除氢气中的水分。

2.碳氢化合物去除：分子筛也可以用于去除氢气中的碳氢化合物，如甲烷、乙烷等。

这对于某些应用，例如在氢能源和燃料电池中，需要高纯度氢气的情况下尤为重要。

3.硫化物去除：在一些工业过程中，氢气中可能存在硫化氢等硫化物，这对于许多应用而言是不可接受的。

分子筛可以用于吸附和去除氢气中的硫化物，提高氢气的纯度。

4.气体分离：分子筛的孔道结构可以根据气体分子的大小和极性进行选择性吸附。

这使得分子筛可以用于氢气和其他气体的分离，例如氮气、氧气等。

5.氢气富集：在某些情况下，需要从混合气体中富集氢气。

分子筛可以作为富集氢气的一种方法，通过选择性吸附其他气体来提高氢气的浓度。

在这些应用中，分子筛的选择取决于气体混合物的成分、纯度要求以及具体的工业过程。

分子筛在氢气提纯中的应用有助于满足不同行业对高纯度氢气的需求。

制取氢气的方式
制取氢气的方式有多种，以下是一些常见的方法：
1. 天然气蒸汽重整法：将天然气与水蒸气反应，生成氢气和一氧化碳的混合气体，然后通过变换反应将一氧化碳转化为氢气。

这是目前工业上生产氢气的主要方法之一。

2. 煤气化法：将煤与氧气、水蒸气反应，生成氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气体，再经过变换反应将一氧化碳和二氧化碳转化为氢气。

3. 重油部分氧化法：将重油与水蒸气、氧气反应，生成氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气体，再经过变换反应将一氧化碳和二氧化碳转化为氢气。

4. 生物质发酵法：利用生物质发酵产生沼气，再通过提纯和分离得到氢气。

5. 电解水法：通过电解水产生氢气和氧气，这种方法需要大量的电能，因此成本较高。

6. 光解水法：利用太阳能光解水产生氢气和氧气，这种方法具有可持续性和清洁性，但是目前技术尚不成熟。

这些方法中，天然气蒸汽重整法是最常用的方法，因为其技术成熟且成本较低。

其他方法虽然也在研究和应用中，但是它们的应用范围和规模相对较小。

氢气提纯膜分离与变压吸附技术浅析随着我国国民经济的不断发展，人们生活水平的提高，对于石油的消耗量急剧上升，因此我国需要从中东进口原油，但是受到原油价格的影响，导致原油中的硫、酸、氮的含量较高。

而现代化学与炼油工业的不断发展，对于氢气的需求越来越多，推动了我国氢气提纯工艺的快速的发展。

笔者结合我国所使用的氢气提纯工艺与风险进行分析与概述，以推动我国氢气提纯工艺的快速发展。

一、膜分离技术與存在的风险1、膜分离技术随着我国科学技术的不断发展，膜分离技术被应用与我国的氢气提纯中，属于一种较为创新的分离方法，是对混合气体具备的选择性渗透原理的充分利用，主要是因为不同的气体对应不同的渗透率，从高到低排列如下：H2O、H2、He、H2S/CO2、Ar、CO、N2、CH4，气体组分受到膜两侧存在压力差的影响，从而保证氢气都富集在渗透膜的渗透侧，渗透性较差的气体则无法通过渗透膜，从而实现气体分离的作用。

随着气体不断渗透，渗透性较差的气体就越聚越多，如果氢气纯度要求较高的话，所对应的回收率不高，反之则回收率高。

膜分离技术对于氢气纯度的影响较为明显，要注意氢气的回收率与原料和渗透膜两侧的压力比相关，压力比越多，氢气的回收率也就越高，相对应的对压缩功的要求也就越大，因此需要操作人员进行综合考虑，从而提高氢气提纯的工作效率。

现阶段，根据现代工业的要求，氢气提纯中所使用的渗透膜分为两种：复合型与不对称型，但是不对称型膜的使用受到限制，复合型膜却应用较为广泛。

但是我国工业中普遍使用中空纤维复合膜。

2、膜分离技术中存在的风险由于在氢气提纯的过程中，涉及到多种装置的使用与操作，因此极容易出现起重伤害或者是机械伤害，严重时会造成人员伤害事故，因此需要对操作人员的专业技术进行培训，以树立操作人员的安全操作意识，并严格按照规定的要求进行，对各种异常情况进行详细的观察与记录。

在氢气提纯的操作现场，操作人员要严禁烟火，以避免发生爆炸，造成不可挽回的损失。

制取氢气的总结知识点制取氢气是一种非常重要的化学工艺过程，因为氢气是一种非常重要的能源载体，可以用于发电、燃料电池、化学工业等领域。

在本文中，我们将总结一些制取氢气的知识点，包括制取氢气的方法、原理、应用和未来发展趋势。

制取氢气的方法目前，制取氢气的方法主要包括蒸汽重整法、水电解法、天然气重整法、超高温氧化法等几种。

1.蒸汽重整法蒸汽重整法是通过催化剂将烃类物质与水蒸汽进行重整反应，生成氢气。

这是一种化石燃料为基础的方法，主要用于工业规模的氢气生产。

2.水电解法水电解法是通过电解水来制取氢气，一般使用电解槽进行电解反应。

这是一种比较环保的方法，因为它可以使用可再生能源作为电力来源。

3.天然气重整法天然气重整法是利用天然气中的甲烷与水蒸汽进行重整反应，生成氢气。

这是一种较为便宜和高效的制氢方法。

4.超高温氧化法超高温氧化法是利用高温下将水分解成氧气和氢气的方法，这是一种较为高能耗的方法，但是可以使用太阳能等可再生能源进行能源供给。

制取氢气的原理制取氢气的原理主要是利用化学反应来分解水或者重整烃类物质生成氢气。

水电解法是通过电解水产生氢气和氧气，蒸汽重整法是将烃类物质与水蒸汽进行反应产生氢气，天然气重整法是利用天然气中的甲烷进行重整反应得到氢气，超高温氧化法是利用高温下将水分解成氧气和氢气。

这些原理都是以不同的方式来利用能源和物质，从而产生氢气。

制取氢气的应用氢气作为一种高效清洁的能源载体，已经被广泛应用于各个领域。

其中最主要的应用包括发电、燃料电池、化学工业和交通运输。

1.发电氢气可以作为燃料用于燃烧发电。

相比传统的燃煤或者石油发电方式，利用氢气发电不会产生二氧化硫、氮氧化物等污染物，对环境更加友好。

2.燃料电池氢气也可以直接作为燃料用于燃料电池。

燃料电池是一种高效、无污染的能源转换装置，可以为电动汽车提供动力，也可以用于独立供电。

3.化学工业氢气在化学工业中也有重要的应用，可以用于氢化反应、氢化还原反应、氧化还原反应等。

氢气（高纯氢）制取
因资源，用途，规模的不同有多种氢气工业化生产方法，主要有：烃类蒸气转化法，烃类部分氧化法，煤气化法、甲醇裂解和氨裂解法，水分解法以及含氢气体的提纯（或副产氢的回收提纯）等。

烃类蒸气转化发法可以采用从天然气道石脑油的所有轻轻为原料，转化生成物主要为氢，一氧化碳，二氧化碳等；烃类部分氧化法是用于需要高压和高CO/H2比值的合成气生成，并可能取得较廉价的氧源的场合；以煤气法制取H2+CO+CO2的合成气，主要用于合成氨，合成甲醇等的生产；水分解法有电解法；热化学法、光分解法、直接热解法等。

水是氢的最重要的资源，虽然有多种方法将水分解为氢和氧，但至今已工业化生产方法只有电解法。

近年来，国内外的科学技术界都在研究开发生物制氢，以各类生物质或高浓度COD 废水为原料，利用各类生物酶、菌、在常温下制取氢气，取得了一定得研究成果，但还没有达到工业化生产的规模。

当今，工业规模生产氢气的用途主要是：
1：化学产品和石油化工产品的原料或加工工程的加氢。

2：化学工业气体用做冶金，电子，建材，汽车等行业的还原气、反应气、保护气等
3：作为气体燃料，用于航空，航天，汽车和其他用途等。

氢气制备和提纯方法和技术详解氢气制备的方法主要有以下几种：1.碳氢化合物蒸气重整：该方法将碳氢化合物（如天然气、石油、煤等）与水蒸气在催化剂的作用下反应生成氢气和一氧化碳。

常用的催化剂包括镍、钛、铬等金属。

2.电解水制氢：该方法是将水进行电解，通过电解过程将水分解为氢气和氧气。

正极产生氢气，负极产生氧气。

电解水制氢的优点是纯度高，但能源消耗较大。

3.高温蒸汽法：该方法是将高温蒸汽与可还原物质（如金属铁、钠等）反应，生成氢气和相应的氧化物。

这种方法的局限性较大，只能处理特定种类的物质。

4.太阳能分解水制氢：太阳能可以通过光解水的方式，将水分解为氢气和氧气。

这种方法具有可再生能源的特点，但目前技术上仍存在一些挑战。

氢气的提纯方法主要有以下几种：1.吸附法：该方法利用吸附剂对氢气进行吸附，去除杂质气体。

常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。

2.冷却法：该方法利用氢气和其他杂质气体在不同温度下的冷凝点差异，通过冷却和凝结将杂质气体分离出去。

3.压缩法：该方法利用氢气与其他气体的压缩性质不同，通过适当增加或减少压力，将氢气分离出来。

4.催化法：该方法利用催化剂对氢气进行催化反应，去除杂质气体。

常用的催化剂包括铜、铁、镍等金属。

另外，为了确保氢气的纯度和安全性，还需要进行以下方面的技术处理：1.压力控制：在制备和存储过程中，需要对氢气的压力进行严格控制，以确保氢气的安全。

2.温度控制：温度的控制可以避免氢气在制备和提纯过程中的异常反应，保证氢气的质量和纯度。

3.安全处理：氢气是一种易燃易爆的气体，在处理过程中需要遵循相关的安全操作规程，采取预防措施，确保作业的安全。

4.氢气的储存和输送：氢气储存和输送过程中，需要采用适当的容器和管道系统，防止泄漏和事故发生。

总结起来，氢气制备和提纯是一项复杂的技术工艺，需要根据具体情况选择合适的制备和提纯方法，并结合适当的技术处理，以确保氢气的质量和安全性。

未来，随着氢能源的进一步发展和应用，对氢气制备和提纯技术的要求将变得更加严格和复杂。

氢气的制取
1、电解水制氢气法。

多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。

阳极出氧气，阴极出氢气。

该法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99、7%以上纯度的氢气。

2、水煤气法制氢气。

用无烟煤或焦炭为原料在高温下与水蒸气反应得到水煤气。

净化后使它与水蒸气一起通过触媒令其中的一氧化碳转化成二氧化碳，由此可得到含氢量80%以上的气体。

再压入水中溶去二氧化碳，通过含氨蚁酸亚铜溶液中除去残存的一氧化碳获得较纯的氢气。

这种方法成本低，产量很大。

3、焦炉煤气冷冻制氢气。

把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。

4、点解盐水副产氢气。

在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可提纯生产普氢或者纯氢。