氫能源的制備

1、氫能源的制備水電解制氫:利用水在通電情況下的分解產(chǎn)生氫氣和氧氣;也可利用氯化 鈉溶液電解產(chǎn)生的氯氣和氫氣.電解的氫氣純度比較高副產(chǎn)氫氣:回收焦爐煤氣中含氫60%左右，石油熱裂解氣經(jīng)深冷分離可得 到純度較高的氫氣，石油煉廠伯重整裝置和某些脫氫裝置等的副產(chǎn)氫氣,它們也 是重要的工業(yè)氫源,可直接用作加氫的氫源（例如催化重整裝置副產(chǎn)的氫氣可直 接用作油品加氫的氫源），或經(jīng)提純后用作高純氫源。由煤制氫:先將煤或焦炭等固體燃料在高溫下與空氣和水蒸氣作用,生成 含氫煤氣，用脫硫劑脫除硫化氫，將CO變換成CO后壓縮至1.8MPa,用加壓水洗去 大量CO（亦可用吸收劑吸收CO,經(jīng)解吸后可得到工業(yè)級CO氣源,）再

2、經(jīng)進一步壓 縮至12：0MPa,用銅氨液洗滌除去殘余的CO和CO后,可得到純凈的氫氮混合氣， 它是合成氨的原料氣。煤或焦炭用氧氣和水蒸氣作氣化劑,可制得氫，一氧化碳 和二氧化碳的混合氣,它可用作合成甲醇的原料氣。若將這種混合氣（工業(yè)上常 稱之為合成氣）中的CO和CO2轉(zhuǎn)化為氫,則最終可制得純氫。由氣態(tài)輕和輕油轉(zhuǎn)化制氫:原料多為天然氣,也有用石腦油的。由氣態(tài)烴和輕油轉(zhuǎn)化制氫,常采用蒸氣轉(zhuǎn)化法和部分氧化法。（A）蒸氣轉(zhuǎn)化法在高溫和鎳催化劑作用下，烴類原料與水蒸氣進行轉(zhuǎn)化反 應,生成H,CO和CO。以甲烷氣為例可表示如下： TOC o 1-5 h z 22CH +H O=CO+3H422CH +2H

3、 O=CO +4H4222CO+H O=CO +H222上列三個反應都是吸熱反應,需從反應器外部獲得熱量,常采用固定床管式反應 器。反應溫度800C左右,壓力2.0Mpa。表1列出了以天然氣為原料，所得混合 氣體的組成。該種氣體可用于合成氨,合成甲醇及合成其它有機化合物。序號4 是合成甲醇用合成氣,另配入了 CO2。這是目前流行的工業(yè)制氫的方法.表1由天然氣制得的合成氣組成（體積）序號CO2COH 2CH4N序號CO2COH2CH4N10.331.967.10.60.1232.634.561.40.31.420.532.065.60.21.7411.2213.1270.364.680.62（B

4、）部分燃燒法 將原料烴在供氧不足的情況下進行部分氧化:CH4+ 1/2 O2CO+2H2進料中C : O之比要求接近化學計量數(shù)，即1 ： 1。該法的缺點是需純氧作氧化劑;優(yōu)點是原料烴的限制較小，自身供熱。表2列出了不同烴類原料用部分氧化法所得合成氣組成,反應溫度14001500C, 系非催化反應。表2部分氧化法制得的合成氣組成（體積）原料組分H 2COCOQCH4N 2S天然氣60.934.52.80.41.4石腦油51.641.84.80.41.470*10-6重燃料油46.146.94.30.41.40.9由上述兩法制得的合成氣，含有二氧化碳、硫化物及炭黑等,需精制脫除。 經(jīng)精制的合成氣稱

5、粗合成氣，視目的產(chǎn)物的不同，還需進行配氣，即將CO和H的 物質(zhì)的量比調(diào)整到需要的比例。2圖1烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫流程1.轉(zhuǎn)化爐；2.廢熱鍋爐;3.CO中溫變換器；4.CO低溫變換器;5CO吸收塔；26.水洗塔;7.甲烷化反應器由合成氣制工業(yè)級氫氣，還需將CO變換成H。圖1示出的是烴類水蒸氣轉(zhuǎn) 化制氫流程。經(jīng)過脫硫預處理的原料氣與水蒸氣混合進入轉(zhuǎn)化爐,爐內(nèi)設(shè)有一定 數(shù)量的反應管,內(nèi)裝鎳催化劑。操作壓力約2.0MPa，反應溫度800C。由轉(zhuǎn)化爐 出來的氣體經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量,爾后在水急冷器中冷卻到380400C,然后進 入CO中溫變換反應器。在鐵-鉻或鉆-銅催化劑作用下,CO的含量降到3%左右， 由中溫變換反應器出來的氣體經(jīng)換熱器換熱及冷卻器冷卻，溫度降至180 200笆,進入低溫變換反應器,在銅-鋅催化劑作用下，使CO含量降到0.3%左右， 由低溫變換反應器出來的氣體,在吸收塔中用環(huán)丁砜-乙醇胺溶液除去氣體中的 CO,使其含量降至0.3%以下。所得粗氫氣再經(jīng)過水洗以回收夾帶的環(huán)丁砜-乙醇 胺溶液,然后加熱到300C進入甲烷化反應器。在Ni/Al O催化劑作用下，粗氫氣 中殘余的CO,CO與氫氣反應生成甲烷,制得氧化物含量小于0.1%的工業(yè)氫氣。此一一 、2 .工業(yè)氫氣可用于加氫合成或加氫精制。由成分為w(C)=26%,w(C