制氫工藝技術(shù)比較

1、制氫工藝技術(shù)比較氫氣是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品， 它廣泛用于石油、 化工、建材、 冶金、電子、醫(yī)藥、電力、輕工、氣象、交通等工業(yè)部門(mén)和服務(wù) 部門(mén)，由于使用要求的不同，這些部門(mén)對(duì)氫氣的純度、對(duì)所含雜 質(zhì)的種類(lèi)和含量都有不相同的要求， 特別是改革開(kāi)放以來(lái)， 隨著 工業(yè)化的進(jìn)程， 大量高精產(chǎn)品的投產(chǎn)， 對(duì)高純度的需求量正逐步 加大，對(duì)制氫工藝和裝置的效率、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、安全都提出 了更高的要求， 同時(shí)也促進(jìn)了新型工藝、 高效率裝置的開(kāi)發(fā)和投 產(chǎn)。一、主要制氫工藝技術(shù)方法1. 電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。 水為原 料制氫過(guò)程是氫氣與氧燃燒生成水的逆過(guò)程， 因此只要提供一定 形式

2、一定的能量， 則可使水分解。 提供電能使水分解制得氫氣的 效率一般在7585%其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污染，目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì) 規(guī)模是 300m3/h 以下，主要是要求配電的功率太大， 單套裝置無(wú) 法實(shí)現(xiàn)大型化，因此其應(yīng)用受到一定的限制。2. 天然氣轉(zhuǎn)化制氫 該法是在有催化劑存在下與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化制得氫氣， 反應(yīng) 在800820C下進(jìn)行。用該法制得的氣體組成中，氫氣體積含 量可達(dá) 74%，大多數(shù)大型合成氨合成甲醇工廠均采用天然氣為原料，催化水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫的工藝，該工藝流程復(fù)雜，投資大，能 耗高，考慮到這些因素的影響，目前天然氣制氫經(jīng)濟(jì)規(guī)模在10005000Nm3/h,而后我國(guó)曾開(kāi)發(fā)間歇式天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫

3、 工藝，制取小型合成氨廠的原料， 這種方法不必采用高溫合金轉(zhuǎn) 化爐，裝置投資成本低。其生產(chǎn)成本主要取決于原料來(lái)源，我國(guó) 天然氣分布不均，采用該方法受到限制。3. 煤焦化或煤氣化轉(zhuǎn)化法制氫以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種： 一是煤的焦化 （或稱(chēng)高溫干餾），二是煤的氣化。3.1焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在 9001000C制取焦 炭，副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣， 焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣 55 60%（體積）、 甲烷 23 27%、一氧化碳 68%等，而后將其中的萘、硫等雜質(zhì) 去除，通過(guò)變壓吸附裝置將焦?fàn)t煤氣中的氫氣提純， 該工藝流程 復(fù)雜，投資大，規(guī)模大能耗高，同時(shí)受到焦化行業(yè)的制約。3.2 大型工業(yè)

4、煤氣化爐如魯奇爐是一種固定床式氣化爐，所 制得煤氣組成為氫氣 3739%（體積）、一氧化碳 17 1 8%、二 氧化碳 32%、甲烷 8 1 0%。我國(guó)擁有大型魯奇爐，每臺(tái)產(chǎn)氣量可 達(dá)100000m3/h,另一種新型爐型為氣流床煤氣化爐，稱(chēng)德士古 煤氣化爐， 用水煤漿為原料， 目前已建有工業(yè)生產(chǎn)裝置生產(chǎn)合成 氨、合成甲醇原料氣，其煤氣組成為氫氣 35 36%（體積）、一 氧化碳 4451%、二氧化碳 1 3 1 8%、甲烷 0.1%，甲烷含量低為 其特點(diǎn)。采用煤氣化制氫方法，其設(shè)備費(fèi)占投資主要部分，因此水煤氣制氫適合 100000 m3/h 以上的大型氫氣用戶(hù)，一般用于合 成氨和甲醇生產(chǎn)中。4

5、. 甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫4.1 甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化原理及變壓吸附原理4.1.1 甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化原理 甲醇與脫鹽水的蒸汽混合物在轉(zhuǎn)化器中加壓加熱催化和轉(zhuǎn) 化一步完成， 生成以氫氣和二氧化碳為主的轉(zhuǎn)化氣 （其組成為氫 氣體積 74.5 、二氧化碳 24.5 、一氧化碳 1）。4.1.2 變壓吸附原理 變壓吸附工作原理是利用吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的選擇性和 吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附容量隨壓力變化而有差異的特性， 在高壓 下吸附原料中的雜質(zhì)組分、 低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得 再生。4.2 工藝流程簡(jiǎn)述 來(lái)自用戶(hù)的脫鹽水與回收在循環(huán)液緩沖罐中未反應(yīng)的甲醇 和水混合，經(jīng)過(guò)循環(huán)液升壓泵加壓與來(lái)自甲醇緩沖罐經(jīng)甲醇升壓

6、 泵加壓的原料甲醇按 1： 1 的重量比混合后，進(jìn)入換熱器中，與 來(lái)自轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行第一次熱交換。 完成第一次熱交換后的 原料液隨即進(jìn)入汽化塔， 在再沸器中與導(dǎo)熱油進(jìn)行第二次熱交換 完成汽化然后通過(guò)過(guò)熱器再次被加熱。轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入到PSA兌碳工序，經(jīng)八塔七次均壓加抽真空變壓吸附過(guò)程， 從而得到半產(chǎn)品氣， 雜質(zhì)被排放到大氣中。半產(chǎn)品氣進(jìn)入到PSA提氫工序進(jìn)一步被提 純，在提氫工序經(jīng)采用八塔五次均壓加抽真空變壓吸附過(guò)程， 最 終得到純度為 99.999%以上的氫氣（一氧化碳二氧化碳小于 10ppm）。采用甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)，工藝流程簡(jiǎn)單，投資少，操 作方便靈活，制氫規(guī)模在 500010000 Nm3/h，甲醇的消耗可降 至最低，目前山西最具代表的精細(xì)化工企業(yè)山西三維集團(tuán)XX公司將陸續(xù)建設(shè)兩套8400Nm3/h甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫裝置，因此， 該工藝技術(shù)將成為今后精細(xì)化工企業(yè)制氫技術(shù)的典范。二、制氫工藝技術(shù)方法比較（見(jiàn)表一）表一 制氫工藝技術(shù)方法比較三、結(jié)論綜上所述， 隨著精細(xì)化工的行業(yè)的發(fā)展， 未來(lái)市場(chǎng)對(duì)氫氣的 需求將會(huì)日趨增多， 制氫原材料的來(lái)源將制約精細(xì)化工行業(yè)的發(fā) 展，由于我們國(guó)家資源、 能源分布不均， 特別是對(duì)于嚴(yán)重缺乏煤、 石油、天然氣的地區(qū)，精細(xì)化工企業(yè)要發(fā)展和