制氫技術(shù)與工藝 課件 第9章 副產(chǎn)氫氣的回收與提純

2024年第9章副產(chǎn)氫氣的回收與提純

膜分離法變壓吸附法01深冷分離法0203提純方法比較分析及典型案例04目錄CONTENTS01變壓吸附法變壓吸附法變壓吸附（PressureSwingAdsorption，簡稱PSA）是一種氣體吸附分離技術(shù)，當(dāng)這種技術(shù)問世后，受到各國工業(yè)界的關(guān)注，競相開發(fā)和研究。1960年Skarstrom提出PSA專利，他以5A沸石分子篩為吸附劑。用一個(gè)兩床PSA裝置，從空氣中分離出富氧，該過程經(jīng)過改進(jìn)，于60年代投入了工業(yè)生產(chǎn)。70年代，變壓吸附技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展，主要應(yīng)用在氧氮分離、空氣干燥與凈化以及氫氣凈化等。任何一種吸附對(duì)于同一被吸附氣體（吸附質(zhì)）來說，在吸附平衡情況下，溫度越低，壓力越高，吸附量越大。反之，溫度越高，壓力越低，則吸附量越小。因此，氣體的吸附分離方法，通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環(huán)過程。如果壓力不變，在常溫或低溫的情況下吸附，用高溫解吸的方法，稱為變溫吸附（簡稱TSA）。如果溫度不變，在加壓的情況下吸附，用減壓（抽真空）或常壓解吸的方法，稱為變壓吸附（簡稱PSA）。變壓吸附的基本原理吸附是指當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對(duì)較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對(duì)較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮和物理吸附。變壓吸附（PSA）氣體分離裝置中的吸附主要為物理吸附。四類吸附的原理及特點(diǎn)見表9-1。表9-1吸附原理及特點(diǎn)項(xiàng)目原理及特點(diǎn)化學(xué)吸附吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的吸附過程。其吸附過程一般進(jìn)行的很慢，且解吸過程非常困難?；钚晕轿絼┡c吸附質(zhì)間生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。其解吸過程一般也較困難。毛細(xì)管凝縮固體吸附劑在吸附蒸氣時(shí)，在吸附劑孔隙內(nèi)發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象。一般需加熱才能完全再生。物理吸附依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（包括范德華力和電磁力）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)行的極快。參與吸附的各相物質(zhì)間的動(dòng)態(tài)平衡在瞬間即可完成。并且這種吸附是完全可逆的。變壓吸附的基本原理變壓吸附過程是利用裝在立式壓力容器內(nèi)的硅膠、活性炭、分子篩等固體吸附劑，對(duì)混合氣體中的各種雜質(zhì)進(jìn)行選擇性的吸附。由于混合氣體中各組分沸點(diǎn)不同，根據(jù)易揮發(fā)的不易吸附，不易揮發(fā)的易被吸附的性質(zhì)，將原料氣通過吸附劑床層，氫以外的其余組分作為雜質(zhì)被吸附劑選擇性地吸附，而沸點(diǎn)低、揮發(fā)度最高的氫氣基本上不被吸附，以大于98%左右的純度離開吸附床，從而達(dá)到與其它雜質(zhì)分離的目的。變壓吸附氣體分離工藝過程之所以得以實(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個(gè)基本性質(zhì)：一是對(duì)不同組分的吸附力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純；利用吸附劑的第二個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。工藝過程變壓吸附（PSA）是利用氣體各組分在吸附劑上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化的原理，通過周期性的壓力變化實(shí)現(xiàn)氣體的分離。吸附劑對(duì)不同氣體的吸附特性是不同的。利用吸附劑對(duì)混合氣中各種組分吸附能力的不同，通過選擇合適的吸附劑就可以達(dá)到對(duì)混合氣進(jìn)行分離提純的目的。同一吸附劑對(duì)同種氣體的吸附量，還隨吸附壓力和溫度的變化而變化：壓力越高，吸附量越大；溫度越高，吸附量越小。利用這一特性，可以使吸附劑在高壓或低溫下吸附，然后通過降壓或升溫使吸附劑上吸附的氣體解吸下來，使吸附劑再生，達(dá)到循環(huán)利用的目的。工藝流程圖9-1變壓吸附制氫工藝簡單流程示意變壓吸附制氫工藝主要由三個(gè)步驟組成：高壓吸附、低壓解析、升壓，如圖9-1所示。首先，在高壓下原料氣自下而卜進(jìn)人吸附劑床層，CO2、CH4、C2+等雜質(zhì)被吸附，而吸附能力較弱的氫氣從吸附塔頂部流出作為產(chǎn)品；然后吸附劑床層泄壓，采用氫氣等氣體反向吹掃的方法使雜質(zhì)氣體解吸，吸附劑獲得再生；接著，吸附劑床層升壓至吸附壓力進(jìn)行再吸附，至此完成一個(gè)吸附、再生的循環(huán)過程。在工業(yè)上通常采用2個(gè)或更多的吸附塔，使吸附劑床層交錯(cuò)處于吸附、再生循環(huán)過程中，以維持PSA裝置持續(xù)生產(chǎn)過程。特點(diǎn)1）產(chǎn)品純度高：對(duì)于絕大多數(shù)氣源，變壓吸附幾乎可除去其中的所有雜質(zhì)，得到純度大于99.999%的高純氫。2）工藝流程短：對(duì)于含有多種雜質(zhì)的氣體，在大多數(shù)情況下變壓吸附都可以一步將各種雜質(zhì)脫除而獲得純氫。3）原料氣適應(yīng)性強(qiáng)：對(duì)于氫含量從15～98%，雜質(zhì)包括HO、N、O、CO、CO2、經(jīng)類、硫化物、氮氧化物等多種組分的復(fù)雜氣源，均可利用變壓吸附予以提純。4）操作彈性大：變壓吸附氫提純裝置的操作彈性一般可達(dá)30～120%5）產(chǎn)品純度易調(diào)節(jié)：只需調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，變壓吸附氫提純裝置即可得到各種不同純度的產(chǎn)品氫氣以用于不同的目的。6）操作簡便：變壓吸附裝置的設(shè)備簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備少，且全部是自動(dòng)化操作，開停車一般只需0.5～2小時(shí)。7）能耗低、運(yùn)行費(fèi)用?。鹤儔何窖b置一般都在常溫和中、低壓力下進(jìn)行，且正常操作下吸附劑可與裝置同壽命。變壓吸附的弱點(diǎn)是在某些情況下氫氣回收率較其它方法低一些。因此，變壓吸附技術(shù)的研究與開發(fā)一直都圍繞著如何提高吸附劑性能和吸附床死空間(除吸附劑外的空間)氣體的回收利用進(jìn)行，使回收率有了顯著提高。吸附材料吸附材料是指具有大量的一定尺寸孔隙結(jié)構(gòu)和較高比表面的材料。由于多孔材料特定的結(jié)構(gòu)使其廣泛應(yīng)用于吸附、催化、氣體凈化與分離等化工領(lǐng)域。工業(yè)PSA-H2裝置所選用的吸附劑都是具有較大比表面積的固體顆粒，主要有：活性氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類吸附劑，另外還有針對(duì)某種組分選擇性吸附而研制的特殊吸附材料，如CO專用吸附劑和碳分子篩等。吸附劑最重要的物理特征包括孔容積、孔徑分布、表面積和表面性質(zhì)等。不同的吸附劑由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面積和不同的表面性質(zhì)，因而對(duì)混合氣體中的各組分具有不同的吸附能力和吸附容量。吸附劑在變壓吸附氣體分離裝置常用的幾種吸附劑中，活性氧化鋁類屬于對(duì)水有強(qiáng)親和力的固體，一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備，主要用于氣體的干燥。外觀見圖9-2。硅膠類吸附劑屬于一種合成的無定形二氧化硅，它是膠態(tài)二氧化硅球形粒子的剛性連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，一般是由硅酸鈉溶液和無機(jī)酸混合來制備的，硅膠不僅對(duì)水有極強(qiáng)的親和力，而且對(duì)烴類和CO等組分也有較強(qiáng)的吸附力。外觀見圖9-3。

圖9-2活性氧化鋁外觀圖9-3硅膠外觀分子篩

目前常用的分子篩系人工合成沸石，是強(qiáng)極性吸附劑，對(duì)極性、不飽和化合物和易極化分子有很大的親和力，對(duì)CO、CH4、N2、Ar、O2等均具有較高的吸附力。人工合成沸石是結(jié)晶硅鋁酸鹽的多水化合物，其化學(xué)通式為，式中：Me為正離子，主要是Na+、K+和Ca2+等堿金屬或堿土金屬離子；x/n是價(jià)數(shù)為n的可交換金屬正離子Me的數(shù)目；m是結(jié)晶水的摩爾數(shù)。外觀見圖9-4。

圖9-4分子篩外觀

故可按照氣體分子極性、不飽和度和空間結(jié)構(gòu)不同對(duì)其進(jìn)行分離。分子篩的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，又具有許多孔徑均勻的微孔孔道和排列整齊的空腔，故其比表面積大（800～1000m2/g），且只允許直徑比其孔徑小的分子進(jìn)入微孔，從而使大小和形狀不同的分子分開，起到了篩分分子的選擇性吸附作用，因而稱之為分子篩。根據(jù)分子篩孔徑、化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)以及SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量之比不同，可將常用的分子篩分為A、X、Y和AW型幾種。A型基本組成是硅鋁酸鈉，孔徑為0.4nm(4)，稱為4A分子篩。用鈣離子交換4A分子篩中鈉離子后形成0.5nm(5)孔徑的孔道，稱為5A分子篩。由于分子篩表面有很多較強(qiáng)的局部電荷，因而對(duì)極性分子和不飽和分子具有很大的親和力，是一種孔徑均勻的強(qiáng)極性干燥劑。活性炭活性炭是一種多孔性含碳物質(zhì)，主要由各種有機(jī)物質(zhì)經(jīng)碳化和活化制成。在活化過程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙，活性碳的強(qiáng)吸附能力主要是由于其具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。一般活性碳的全部微孔表面積約占孔隙總面積的90%以上，孔隙的大小分布情況與所用原材料及不同的活化方法有關(guān)，國內(nèi)主要的活性碳品種有木質(zhì)活性碳、煤質(zhì)活性碳、果殼活性碳及活性炭纖維等。外觀見圖9-5。圖9-5活性碳外觀從宏觀角度分析，決定活性碳吸附能力大小的因素有活性碳的比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)及吸附質(zhì)自身的性質(zhì)。從微觀角度分析，活性碳的吸附能力主要取決于化學(xué)吸附性、范德華力引起的物理吸附性、微孔填充和毛細(xì)凝聚性能等。分子篩和活性炭吸附性能的比較活性炭對(duì)二氧化碳的吸附能力很大，而且吸附量隨壓力的升降變化十分明顯，是二氧化碳的良好的吸附劑，分子篩則不然，它在低壓下就大量吸附二氧化碳，而且隨壓力升高吸附量變化不明顯，在低壓下脫附困難，故不能作二氧化碳的吸附劑。活性炭和分子篩都可用作一氧化碳的吸附劑，活性炭的高壓吸附量比分子篩的大，低壓脫附容易，但是分子篩的吸附能力更強(qiáng)，適用于要求產(chǎn)品中一氧化碳很低的情況。分子篩和活性炭都適于在PSA中吸附甲烷，它們在壓力變化幅度相同時(shí)，平衡吸附量的變化基本相同，而分子篩對(duì)甲烷的吸附能力更強(qiáng)。延長吸附劑的壽命1）吸附劑壓力的快速變化能引起吸附劑床層的松動(dòng)或壓碎從而危害吸附劑。所以，在操作過程中要防止使吸附器的壓力發(fā)生快速變化。2）進(jìn)料帶水是危害吸附劑使用壽命的一大因素，所以進(jìn)料氣要經(jīng)過嚴(yán)格脫水，避免發(fā)生液體夾帶。3）進(jìn)料組分不在設(shè)計(jì)規(guī)格的范圍內(nèi)也會(huì)造成對(duì)吸附劑的損害，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致吸附劑永久性的損壞。所以，當(dāng)進(jìn)料氣出現(xiàn)高的雜質(zhì)濃度時(shí)，應(yīng)縮短吸附時(shí)間，以防止雜質(zhì)超載。4）進(jìn)料溫度過高影響吸附劑的吸附能力，易造成雜質(zhì)超載，溫度過低影響再生，所以要保證進(jìn)料溫度在要求的范圍內(nèi)。5）合理調(diào)整吸附時(shí)間，及時(shí)處理故障報(bào)警，防止發(fā)生雜質(zhì)超載。雜質(zhì)超載嚴(yán)重時(shí)，可導(dǎo)致吸附劑永久性損壞。吸附劑再生方法1）降壓：吸附床在較高壓力下吸附，然后降到較低壓力，通常接近大氣壓，這時(shí)一部分吸附組分解吸出來。這個(gè)方法操作簡單，單吸附組分的解吸不充分，吸附劑再生程度不高。2）抽真空：吸附床降到大氣壓以后，為了進(jìn)一步減少吸附組分的分壓，可用抽真空的方法來降低吸附床壓力，以得到更好的再生效果，但此法增加了動(dòng)力消耗。3）沖洗：利用弱吸附組分或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w通過需再生的吸附床，被吸附組分的分壓隨沖洗氣通過而下降。吸附劑的再生程度取決于沖洗氣的用量和純度。4）置換：用一種吸附能力較強(qiáng)的氣體把原先被吸附的組分從吸附劑上置換出來。這種方法常用于產(chǎn)品組分吸附能力較強(qiáng)而雜質(zhì)組分較弱即從吸附相獲得產(chǎn)品的場合。吸附平衡吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸，最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達(dá)到平衡的過程，吸附分離過程實(shí)際上都是一個(gè)平衡吸附過程。在實(shí)際的吸附過程中，吸附質(zhì)分子會(huì)不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子引力束縛在吸附相中；同時(shí)吸附相中的吸附質(zhì)分子又會(huì)不斷也從吸附濟(jì)分子或其它吸附質(zhì)分子得到能量，從而克服分子引力離開吸附相；當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸附相的分了數(shù)和離開吸附相的分子數(shù)相等時(shí)，吸附過程就達(dá)到了平衡。在一定的溫度和壓力下，對(duì)于相同的吸附劑和吸附質(zhì)，該動(dòng)態(tài)平衡吸附量是一個(gè)定值。在壓力高時(shí)，由于單位時(shí)間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分了數(shù)多，因而壓力越高動(dòng)態(tài)平衡吸附容量也就越大。在溫度高時(shí)，由于氣體分子的動(dòng)能大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就少，因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。吸附平衡我們用不同溫度下的吸附等溫線來描述這一關(guān)系。吸附等溫線就是在一定的溫度下，測定出各氣體組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量用曲線連接而成的曲線。不同溫度下的吸附等溫線示意見圖9-6。圖9-6不同溫度下的吸附等溫線示意圖從上圖的B→C和A→D可以看出：在壓力一定時(shí)，隨著溫度的升高吸附容量逐漸減小。實(shí)際上，變溫吸附過程正是利用上圖中吸附濟(jì)在A-D段的特性來實(shí)現(xiàn)吸附與解吸的。吸附劑在常溫（即A點(diǎn)）下大量吸附原料氣中的某些雜質(zhì)組分。然后升高溫度（到D點(diǎn)）使雜質(zhì)得以解吸。從上圖的B→A可以看出：在溫度一定時(shí)，隨著雜質(zhì)分壓的升高吸附容量逐漸增大。變壓吸附過程正是利用吸附劑在A-B段的特性來實(shí)現(xiàn)吸附與解吸的。吸附劑在常溫高壓（即A點(diǎn)）下大量吸附原料氣中除的某些雜質(zhì)組分。然后降低雜質(zhì)的分壓（到B點(diǎn)使雜質(zhì)得以解吸）。變壓吸附在實(shí)際應(yīng)用中一般依據(jù)氣源的組成、壓力及產(chǎn)品要求的不用來選擇PSA、TSA或PSA+TSAA工藝。變溫吸附（TSA）法的循環(huán)周期長、投資較大，但再生徹底，通常用于微量雜質(zhì)或難解吸雜質(zhì)的脫除；變壓吸附（PSA）的循環(huán)周期短，吸附劑利用率高，吸附劑用量相對(duì)較少，不需要外加換熱設(shè)備，被廣泛用于大氣量多組分氣體的分離與純化。在變壓吸附（PSA）工藝中，通常吸附劑床層壓力即使降至常壓，被吸附的組分也不能完全解吸，因此根據(jù)降壓解吸方式的不同有可分為兩種工藝：一種是用產(chǎn)品氣或其他不易吸附的組分對(duì)床層進(jìn)行“沖洗”，使被吸附組分的分壓大大降低，將較難解吸的雜質(zhì)沖洗出來，其優(yōu)點(diǎn)是在常壓下即可完成，不再增加任何設(shè)備，但缺點(diǎn)是會(huì)損失產(chǎn)品氣體，降低產(chǎn)品氣的收率。另一種是利用抽真空的辦法降低被吸附組分的分壓，使吸附的組分在負(fù)壓下解吸出來，這就是通常所說的真空變壓吸附（VacuumPressureSwingAbsorption，縮寫為VPSA）。VPSA工藝的優(yōu)點(diǎn)是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是需要增加真空泵。變壓吸附循環(huán)的基本步驟按工藝差別PSA可分為三類：Skarstrom循環(huán)、Guerin-Domine循環(huán)和快速變壓吸附。PSA流程一般是以這三類循環(huán)為基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)的要求進(jìn)行流程改變。圖9-7Skarstrom流程示意圖圖9-7是Skarstrom循環(huán)用于空氣分離的兩床流程圖。圖中吸附床與管路對(duì)稱安裝，兩個(gè)吸附床裝有等量的吸附劑。該流程在常溫下工作，一床加壓吸附，另一床減壓解吸。利用部分產(chǎn)品氣以逆流方向通向需再生的吸附床，以除去吸附劑中強(qiáng)吸附組分。Skarstrom流程簡單，產(chǎn)品的回收率較低，在大規(guī)模生產(chǎn)中不經(jīng)濟(jì)。Skarstrom工藝壓力變化步驟如下：（1）升壓：將具有一定壓力的氣體從吸附柱的一端引入吸附柱(吸附柱的另一端關(guān)閉)，使吸附柱內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)定的吸附壓力。升壓過程中所使用的氣體可以是原料氣，也可以是產(chǎn)品氣，或者是其他在降壓階段放出的氣體，只是升壓時(shí)的氣流方向因升壓所用氣體組成的不同而有所改變。（2）吸附：原料氣在預(yù)定的吸附壓力下進(jìn)入吸附柱，開始吸附操作。由于易吸附組份從柱的進(jìn)口端即開始被吸附，因此吸附柱出口端所流出的氣體為不易吸附的組分。在吸附柱中的氣相組成在吸附柱軸向距離上隨著以吸附組分濃度波峰面的移動(dòng)變化明顯，當(dāng)吸附進(jìn)行到預(yù)定的操作時(shí)間時(shí)（即床層中關(guān)鍵組份的濃度分布前沿到達(dá)床層中的某一預(yù)定位置），停止吸附，進(jìn)入降壓階段。（3）降壓：在吸附階段部分吸附劑因吸附易吸附組分而飽和。為了使變壓吸附循環(huán)正常進(jìn)行，需要對(duì)吸附劑進(jìn)行再生。通常是降低吸附床的壓力，從而降低易吸附組分的分壓使其從吸附劑上脫附下來。如果易吸附組分有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，則可將降壓排出的解吸氣當(dāng)作一種產(chǎn)品氣收集。（4）脫附：脫附的目的是為了把降壓后殘余在吸附柱內(nèi)的的雜質(zhì)（產(chǎn)品氣以外的其他組分）排出吸附柱，使吸附劑盡可能的得以再生。Guerin-Domine循環(huán)在Guerin-Domine循環(huán)中吸附劑的再生采用真空的方法，通常稱之為VPSA(VacuumPressureSwingAdsorption)。圖9-10是它的流程示意圖。它的適用性比較廣，根據(jù)分離混合氣的性質(zhì)，可以增減吸附床的數(shù)量、吸附床相互連接的方式和操作步驟。圖9-10Guerin-Domine流程示意圖Guerin-Domine循環(huán)在圖9-10所示的流程中，每個(gè)吸附床都要經(jīng)過三個(gè)步驟。第一步：A床吸附，B床抽真空。打開V1和V2閥門，高壓原料氣連續(xù)進(jìn)入吸附床A，其中可吸附組分被吸附劑吸附，選擇性吸附后的氣體從產(chǎn)品端流出；B床的V8閥門打開，在床層的中部進(jìn)行抽真空

第二步：A床放壓，B床充壓。僅打開V3閥門，A床的放壓氣對(duì)B床進(jìn)行充壓。第三步：A床抽真空，B床吸附。A床的V4閥門打開，在床層的中部進(jìn)行抽真空；B床的V5和V6閥門打開，進(jìn)行吸附。Gurin-Domine循環(huán)生產(chǎn)規(guī)模比較靈活，在產(chǎn)品回收率方面優(yōu)于Skarstrom循環(huán)，但是要增加真空泵設(shè)備。Skarstrom循環(huán)與Guerin-Domine循環(huán)之間的基本差別在于：前者在常壓下解吸并用產(chǎn)品沖洗，后者則是利用真空解吸，并用產(chǎn)品充壓。這兩種循環(huán)的提出，是PSA技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要開端。此后，人們陸續(xù)提出了許多改進(jìn)的方案?？焖僮儔何窖h(huán)快速變壓吸附(RapidPressureSwingAdsorption，RPSA）又稱參數(shù)泵PSA，它的工作流程如圖9-11所示。RPSA用快速改變流動(dòng)的方法進(jìn)行操作，操作的循環(huán)時(shí)間很短（5-20S），床層具有較高的壓力降(1~3bar)。吸附床層高的壓力降通過使用小粒徑(100~500μm)的吸附劑來實(shí)現(xiàn)。圖9-11快速變壓吸附流程示意圖在一個(gè)周期內(nèi)，吸附床經(jīng)歷兩個(gè)操作步驟：第一步：吸附階段。高壓原料氣連續(xù)進(jìn)入吸附床，產(chǎn)品氣從產(chǎn)品端流出。第二步：解吸階段。吸附床逆向放壓，吸附劑得到再生。 RPSA工藝特點(diǎn)是：循環(huán)時(shí)間短；同PSA方法相比，在產(chǎn)氣量相同的情況下，吸附劑的用量顯著減少。但是，由于時(shí)間和吸附劑動(dòng)力學(xué)的限制，分離效率和性能可能會(huì)下降（產(chǎn)品純度和回收率下降）。另一方面，快速變壓吸附循環(huán)常由于水力約束（氣體分布不均、吸附劑流化、柱體壓力下降等）限制了吸附床的氣流通過率。放射狀的吸附器能緩解這一問題。這種類型的吸附器中，吸附劑放置在兩個(gè)同心的圓柱體之間，氣流放射式通過填滿吸附劑的截面。但是，這種吸附器造價(jià)較高。這種允許快速循環(huán)、在低壓力下有大的氣體處理量且完全不流化的設(shè)計(jì)己有發(fā)展。一種可能的發(fā)展趨勢是：將己成功應(yīng)用于變溫吸附的旋轉(zhuǎn)式吸附床用于變壓吸附循環(huán)。影響變壓吸附效果的主要因素影響變壓吸附效果的主要因素原料氣組成、吸附劑配比的影響原料氣組成對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的吸附劑配比，在其它條件不變的情況下可以使氫氣回收率達(dá)到最大。PSA分離技術(shù)的核心在于吸附劑，PSA氣體分離的效果、工藝步驟的復(fù)雜程度以及制氫裝置長周期的運(yùn)行都直接受制于吸附劑的性能。性能優(yōu)良的吸附劑按照原料氣成分進(jìn)行適當(dāng)配比，再配合適當(dāng)?shù)淖儔何焦に嚵鞒?，這樣不但可以提高氫氣的回收率，防止吸附劑中毒、失活，還能延長吸附劑的使用壽命。不同工藝流程的影響PSA制氫采取不同工藝流程，主要目的是讓系統(tǒng)的均壓次數(shù)發(fā)生改變，繼而改變用于吸附劑再生的氫氣量。通常，PSA制氫系統(tǒng)吸附塔越多，其流程的均壓次數(shù)就越多，吸附劑再生壓力降越低，用于吸附劑再生的氫氣就越少，氫氣回收率便得到提高。但均壓次數(shù)過多也有其缺點(diǎn)，吸附塔均壓時(shí)，壓力較高的吸附塔會(huì)把一部分雜質(zhì)帶入壓力較低吸附塔的頂部，這樣就會(huì)造成壓力較低的吸附塔在轉(zhuǎn)為吸附時(shí)把之前在頂部吸附的雜質(zhì)帶入到產(chǎn)品氣中，使產(chǎn)品氫氣純度下降。對(duì)于沖洗流程而言，沖洗氣的速度、氣量以及沖洗時(shí)間是影響氫氣純度和回收率的主要因素。對(duì)于真空流程來說，真空泵的真空度、抽空時(shí)間會(huì)影響吸附劑的再生效果，但再生效果并不一定隨真空度的加大、抽空時(shí)間的延長而變得更好。工業(yè)中，吸附塔的真空度與抽空時(shí)間相互聯(lián)系，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場正在使用的PSA制氫工藝流程確定一個(gè)最佳值，使吸附劑的再生效果最好，進(jìn)而提高氫氣的回收率。PSA制氫工藝增加真空流程，會(huì)較大的增加其能耗。吸附壓力、時(shí)間的影響壓力：吸附劑對(duì)于各種雜質(zhì)的動(dòng)態(tài)吸附量通常會(huì)隨著吸附壓力的增高而變大。但吸附壓力過高，會(huì)增加吸附塔等設(shè)備的成本，加大均壓的壓差，使得吸附劑更易粉化，縮短吸附劑的使用壽命。時(shí)間：確定了原料氣的流量和其它工藝參數(shù)，吸附時(shí)間即成為影響產(chǎn)品氫氣純度和回收率的重要因素。增加吸附時(shí)間可減少單位時(shí)間內(nèi)吸附劑的再生次數(shù)，從而減少吸附劑再生過程消耗的氫氣，提高氫氣的回收率。缺點(diǎn)是吸附劑再生不徹底，且進(jìn)入吸附劑床層的雜質(zhì)量會(huì)隨著吸附時(shí)間的增加而變大，在這兩個(gè)因素共同作用下，產(chǎn)品氫氣的純度會(huì)下降。02深冷分離法深冷分離法在氫氣的分離純化過程中，氫源中的雜質(zhì)組分和含量不盡相同，采用不同的分離方法得到的分離效率及效果也不同。深冷分離法的工作原理是根據(jù)混合氣體中各組分冷凝液化溫度的差異，將混合氣體降溫，使冷凝溫度高于此溫度的氣體液化而達(dá)到氣體分離的目的。深冷分離法回收氫流程（見圖9-12）大致為：弛放氣經(jīng)過氨洗塔用水將氨脫除后再通過分子篩吸附器，氣體通過分子篩時(shí)壓力下降到較低壓力后進(jìn)入冷箱，尾氣與產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)流冷交換后溫度下降到-190℃左右，在此溫度下冷凝并分離除去CH4等雜質(zhì)。離開第一分離器的氣體含有約92%的H2，在進(jìn)入最終分離器前，氣體通過另外兩個(gè)換熱器，在最終分離器得到純度為98%的H2，返回第三和第二換熱器進(jìn)行冷卻后通過膨脹透平冷卻端，膨脹后氣體通過換熱器提供整個(gè)裝置所需的主要冷凍量。深冷分離法回收純氫流程圖9-12深冷分離法回收純氫流程1-氨洗塔；2-分子篩吸附器；3-換熱器；4-分離器；5-氫透平膨脹機(jī)低溫分離法(也稱深冷法)原理深冷法是利用在低溫條件下，原料氣組分的相對(duì)揮發(fā)度差（沸點(diǎn)差），部分氣體冷凝，從而達(dá)到分離的目的。氫氣的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-252.77℃，而氮、氫、甲烷的沸點(diǎn)（-195.62℃、-185.71℃、-161.3℃）與氫的沸點(diǎn)相差較遠(yuǎn)，因此采用冷凝的方法可將氫氣從這些混合氣體中分離出來；此外，氫氣的相對(duì)揮發(fā)度比烴類物質(zhì)高，因此深冷法也可實(shí)現(xiàn)氫氣與烴類物質(zhì)的分離。深冷法的特點(diǎn)是適用于氫含量很低的原料氣，氫含量為20%以上；得到的氫氣純度高，可以達(dá)到95%以上，氫回收率高，達(dá)92%-97%；但由于分離過程中壓縮和冷卻能耗很高，其分離適用于大規(guī)模氣體分離過程。低溫吸附法低溫吸附法是利用在低溫條件下（通常在液氮溫度下），由于吸附劑本身化學(xué)結(jié)構(gòu)的極性、化學(xué)鍵能等物理化學(xué)性質(zhì)，吸附劑對(duì)氫氣源中一些低沸點(diǎn)氣體雜質(zhì)組分的選擇性吸附，實(shí)現(xiàn)氫氣的分離。當(dāng)吸附劑吸附飽和后，經(jīng)升溫、降低壓力的脫附或解析操作，使吸附劑再生，如活性炭、分子篩吸附劑可實(shí)現(xiàn)氫氣與低沸點(diǎn)氮、氧，氫氣等氣體的分離。該法對(duì)原料氣要求高，需精脫CO2、H2S、H2O等雜質(zhì)，氫含量一般大于95%，因此通常與其它分離法聯(lián)合使用，用于超高純氫的制備，得到的氫氣純度可達(dá)99.9999%，回收率90%以上。該法設(shè)備投資大，能耗較高，操作較復(fù)雜，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。通過液氮冷卻氫氣，在極低的溫度下吸附氫氣中的雜質(zhì)。氫氣純度可達(dá)到99.9999%以上。低溫分離法和低溫吸附法純化方法的比較見表9-2。方法原理典型原料氣氫氣純度/%回收率/%使用規(guī)模備注低溫吸附法液氨溫度下吸附劑對(duì)氫源中雜質(zhì)的選擇吸附氫含量為99.5%的工業(yè)氫99.9999約95小至中規(guī)模先用冷凝干燥除水，再經(jīng)催化脫氧。低溫分離法低溫條件下氣體混合物中部分氣體冷凝石油化工和煉油廠廢氣90-9895大規(guī)模為除去二氧化碳、硫化氫和水，需要預(yù)先純化。表9-2低溫分離法和低溫吸附法純化方法的比較工業(yè)化低溫分離低溫分離法的基本原理是在相同的壓力下，利用氫氣與其他組分的沸點(diǎn)差，采用降低溫度的方法，使沸點(diǎn)較高的雜質(zhì)部分冷凝下來，從而使氫與其他組分分離開來，得到純度90%-98%的氫氣。在20世紀(jì)50年代以前，工業(yè)制氫主要是采用低溫分離法進(jìn)行的，主要用于合成氨和煤的加氫液化。低溫分離法在分離前需要進(jìn)行預(yù)處理，先除去CO2，H2S和H2O，然后再把氣體冷卻至低溫去除剩余的雜質(zhì)氣體，它適用于氫含量較低的氣體，例如石化廢氣，氫氣的回收率較高，但是在實(shí)際操作中需要使用氣體壓縮機(jī)及冷卻設(shè)備，能耗高，在適應(yīng)條件、溫度控制方面存在著許多問題，一般適用于大規(guī)模生產(chǎn)。03膜分離法膜分離法的原理膜分離法原理基于混合氣體各組分在膜層的吸附或溶解一擴(kuò)散的差異，利用膜對(duì)特定氣體的選擇透過性實(shí)現(xiàn)氣體分離的目的。

膜分離技術(shù)是一種使用具有選擇性分離性能的膜材料實(shí)現(xiàn)不同液體組分或氣體組分分離的技術(shù)。該分離技術(shù)的基本原理是利用混合氣體中各組分氣體在分離膜中溶解系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的差異實(shí)現(xiàn)分離，推動(dòng)力為分離膜兩側(cè)的分壓差，屬于“單一”的溶解一擴(kuò)散一脫附的過程!”，機(jī)理示意見圖9-13。膜分離法的原理從圖9-13可以看出，氣體分子首先在分離膜的高壓側(cè)表面吸附、溶解，接著膜內(nèi)溶解的氣體沿濃度梯度方向進(jìn)行擴(kuò)散，最后溶解氣體從分離膜低壓側(cè)的表面上脫附，從而以溶解和傳遞速率的差異實(shí)現(xiàn)氣體組分分離。

該方法具有無相變、能耗低、設(shè)備簡單、操作方便和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。膜分離法純化氫氣的關(guān)鍵點(diǎn)在于分離膜的材料性能，理想的用于膜分離的高效氫分離膜應(yīng)該具有高氫滲透性、選擇性、低膨脹、高耐熱性(300-700℃)、良好的耐腐蝕性、高強(qiáng)度等特性。目前，經(jīng)過研究人員的長期探索，用于氫氣分離的膜可分為有機(jī)聚合物膜、金屬膜、碳膜以及陶瓷膜等4種。其中，金屬膜由于具有較好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及良好的選擇透過性成為主流選擇，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，金屬膜是用于高效分離純化氫氣的首選材料。膜分離法的原理煉廠含氫氣體來源廣泛且組成較為復(fù)雜，膜分離的工藝過程主要包括原料預(yù)處理和膜分離兩個(gè)部分，工藝流程如圖9-14所示。從圖9-14可以看出，在原料預(yù)處理部分原料氣需要經(jīng)過旋風(fēng)分離器，除去混合氣體中冷凝狀態(tài)的液體油滴和懸浮固體顆粒；接著進(jìn)人三級(jí)串聯(lián)過濾器（粗過濾器、精密過濾器、超精密過濾器），進(jìn)一步脫除氣體夾帶的細(xì)小固體顆粒、殘留油滴及氣溶膠等；過濾后的氣體必須經(jīng)過加熱器進(jìn)行升溫，使入膜氣體遠(yuǎn)離輕烴露點(diǎn)，避免氣相水和氣相輕烴冷凝在膜表面，降低膜的分離性能，對(duì)膜造成永久性損壞。最后預(yù)處理后的氣體和殘留油量進(jìn)入多組平行膜組件構(gòu)成的膜分離系統(tǒng)進(jìn)行氣體分離。有機(jī)膜分離有機(jī)膜成膜材料以聚合物或高分子復(fù)合材料為主，由最初的微濾、超濾膜發(fā)展至今，技術(shù)類型多種多樣，幾乎囊括包括反滲透、納濾、電滲析、滲透蒸發(fā)等在內(nèi)的所有膜分離過程。

目前，制作有機(jī)膜的常見方法有相轉(zhuǎn)化法（包括流涎法和紡絲法）和復(fù)合膜化法。所謂相轉(zhuǎn)化是指將均質(zhì)的制膜液通過溶劑的揮發(fā)或向溶液中加人非溶劑或加熱制膜液，使液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?。為獲得良好的分離率和透水速率，可用復(fù)合膜化法制備有機(jī)膜，其表面超薄層的厚度為0.01-0.1um。有機(jī)膜分離根據(jù)相似相溶原理，一般的有機(jī)膜材料與大多數(shù)有機(jī)溶劑、有機(jī)污染物等均具有非極性或弱極性特點(diǎn)，這就造成未經(jīng)改性處理的有機(jī)膜易受到有機(jī)料液和化學(xué)試劑吸附、侵蝕甚至溶解，影響到膜抗污能力、分離效果和適用范圍，降低使用壽命。隨著有機(jī)膜制備技術(shù)的不斷改進(jìn)，多種工程高分子膜表現(xiàn)出非疏水性或親水性，對(duì)反應(yīng)體系污染程度和pH值等具有較寬的適應(yīng)范圍。以幾種典型的有機(jī)膜為例，說明其化學(xué)穩(wěn)定性和適用范圍等基本特征，具體見表9-4。表9-4幾種有機(jī)膜物化性能特性與適用范圍對(duì)照表無機(jī)膜分離從不同度量指標(biāo)和角度來分析，無機(jī)膜存在以下多種分類方式與類別：根據(jù)表層結(jié)構(gòu)不同，可以分為致密膜、多孔膜和復(fù)合非對(duì)稱修正膜，其中多孔無機(jī)膜按孔徑大小又可分為三類：孔徑大于50nm為粗孔膜，孔徑介于2-50nm稱為過渡孔膜，孔徑小于2nm的稱為微孔膜；根據(jù)制膜材料不同，常見分類包括陶瓷膜、金屬膜、合金膜、碳化硅膜、分子篩復(fù)合膜、沸石膜和玻璃膜等。根據(jù)膜組件的空間幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，主要包括平板型、管式、多通道等，其中，多通道無機(jī)膜元件具有較大的過濾面積，適于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。與有機(jī)膜相比，無機(jī)膜的材質(zhì)特點(diǎn)及優(yōu)良性能主要體現(xiàn)在（1）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性；（2）溫度適用范圍廣；（3）耐污染能力強(qiáng)，由于無機(jī)材料具有較強(qiáng)極性，使油類、蛋白等非極性污染物對(duì)膜表面與膜孔內(nèi)部的粘附功較小；（4）機(jī)械強(qiáng)度高，更適用于高赫度、高固含量、含硬性顆粒的復(fù)雜流體物料的分離，對(duì)物料的預(yù)處理要求相對(duì)較低；（5）分離效率高，孔徑分布窄和非對(duì)稱膜結(jié)構(gòu)可顯著提高對(duì)特征污染物或特定分子量范圍溶質(zhì)的去除率；（6）易于實(shí)現(xiàn)膜再生，無機(jī)膜元件使用壽命長達(dá)有機(jī)高分子膜的3-5倍以上。無機(jī)膜分離無機(jī)材料脆性大、彈性小，給膜的成型加工及組件裝備帶來一定困難。為彌補(bǔ)膜技術(shù)在材料特性方面存在的薄弱點(diǎn)，增強(qiáng)膜的機(jī)械性能，調(diào)節(jié)孔隙率和調(diào)整親水一疏水平衡，集有機(jī)膜和無機(jī)膜的優(yōu)勢于一體，已有大量研究開始涉及膜材料改性、有機(jī)一無機(jī)雜化膜/復(fù)合膜、有機(jī)膜的無機(jī)改性等新型高分子膜的制備及應(yīng)用領(lǐng)域。鈀膜是最早用于氫氣提純的金屬膜之一，經(jīng)過多年的研究，以鈀為主要成分的合金膜也被證明是性能最穩(wěn)定的金屬合金膜。鈀膜透氫的原理是氫氣受到膜兩側(cè)氫氣的分壓差驅(qū)動(dòng)，氫氣在鈀膜中通過溶解擴(kuò)散機(jī)理，達(dá)到滲透傳遞的效果。在多可用于氫氣提純的金屬中，粑對(duì)氫氣的滲透性和選擇性均較為優(yōu)異。但在低于300℃時(shí)使用純鈀膜，氫在膜中會(huì)發(fā)生“氫脆現(xiàn)象”，從而導(dǎo)致膜變脆甚至破裂，穩(wěn)定性差，不適合工業(yè)化長期運(yùn)行。為改善鈀膜在氫氣存在下易發(fā)生氫脆現(xiàn)象的問題，研究人員主要采用將鈀與其他金屬形成固溶體的方式來改善鈀金屬的晶格穩(wěn)定性。得益于金屬鈀的固溶體區(qū)域?qū)挘Z能夠與多種元素如鑰、釘、擔(dān)、鎢、抹和釩等難熔金屬或低熔點(diǎn)的金、銀、鏗、鎂、錮、鉛、錫等形成（w）10%-30%固溶體，也即鈀合金。無機(jī)膜分離因此，自研究人員驗(yàn)證了鈀金屬膜對(duì)氫氣分離提純的有效性后，對(duì)鈀膜分離制取高純氫的研究聚焦于鈀膜氫脆改善、化學(xué)和熱穩(wěn)定性提升等方面。有研究表明，將特定金屬如Cu、Ag加入形成固溶體，能夠提高鈀膜在透氫環(huán)境的晶格穩(wěn)定性，從而不易發(fā)生氫脆。同時(shí)，鈀銅合金膜Cu的加入改善了鈀合金膜對(duì)H2S毒化的耐受性。幾種鈀合金膜透氫性能如表所示。表9-5不同溫度下鈀合金膜的透氫性能單位m3·m2·h-1·MPa-1無機(jī)膜分離由表9-5可見：金屬與鈀形成固溶體均能提高透氫性能，金屬元素的選擇和含量的不同使得透氫能力在不同溫度范圍內(nèi)有所區(qū)別，其中Pd-7Y合金的氫滲透性最高。采用鈀合金膜不僅能夠改善鈀合金膜的穩(wěn)定性和透氫性能，而且為提升氫氣分離效率及降低合金固溶體成本提供了可能。在非鈀金屬膜方面，研究人員發(fā)現(xiàn)具有體心立方結(jié)構(gòu)的第V族元素對(duì)氫氣選擇滲透性能良好，機(jī)械性能好，更重要的是在成本方面比鈀金屬低很多。由于釩金屬元素結(jié)構(gòu)的特殊性，相較于同族其他金屬，釩金屬能夠在更寬范圍內(nèi)與其他金屬形成穩(wěn)定的固溶體，更適合作為透氫膜的元素。然而，與純鈀金屬膜一樣，純釩金屬膜在氫氣滲透過程中也會(huì)形成氫化物，在壓力勢下脆性斷裂。在使用過程中釩金屬膜機(jī)械性能下降，用作氫氣提純器件時(shí)嚴(yán)重影響對(duì)氫氣的滲透性和選擇性，并增加膜組件的維護(hù)成本，而采用釩固溶體合金膜是優(yōu)選的方案。液態(tài)金屬分離液態(tài)金屬制氫劑以鋁材為主體材料，通過混合添加系列催化材料最終形成粉末狀混合物制氫劑。該制氫劑遇水即發(fā)生水解反應(yīng)，迅速產(chǎn)生氫氣，釋放熱量，最終的反應(yīng)產(chǎn)物可回收做阻燃劑或其它工業(yè)原料。該制氫劑成本低廉，性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)制氫領(lǐng)域，如移動(dòng)電子，氫能汽車，戶外電源，及偏遠(yuǎn)山區(qū)電能供應(yīng)領(lǐng)域。液態(tài)金屬制氫劑的典型優(yōu)點(diǎn)如下：（1）制氫過程便捷。只需將依米康液態(tài)金屬制氫劑加入水中（自來水、河水或海水均可），制氫劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，即可產(chǎn)生出足量的高純度氫氣。非常適合用于移動(dòng)電子，氫能汽車，戶外電源，及偏遠(yuǎn)山區(qū)電能供應(yīng)領(lǐng)域。（2）制氫純度高，制氫效率高。依米康液態(tài)金屬制氫劑產(chǎn)生氫氣的產(chǎn)率約1m3/kg，純度可達(dá)99.99%。制氫反應(yīng)迅速，可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量氫氣。（3）成本低廉。目前的制氫劑成本約12~15RMB/kg，且制氫裝置在復(fù)雜度、體積和成本上相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。（4）生產(chǎn)過程沒有任何污染物和廢棄物產(chǎn)生，對(duì)生產(chǎn)人員和周邊環(huán)境均無傷害和污染。膜分離技術(shù)在氫氣提純工藝上的應(yīng)用1、鈀膜擴(kuò)散法在一定溫度下、氫分子在鈀膜一側(cè)離解成氫原子，溶于鈀并擴(kuò)散到另一側(cè)，然后結(jié)合成分子經(jīng)一級(jí)分離可得到99.99-99.9999%純度的氫，鈀合金純化工藝，對(duì)原料氣中的氧、水、重?zé)N、硫化氫，烯烴等的含量要求很嚴(yán)，氧會(huì)在鈀合金膜表面發(fā)生氫氧催化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱，使擴(kuò)散室中鈀合金膜局部過熱受損，水、硫化氫、烯烴、重?zé)N會(huì)使鈀合金表面重毒，氫氣進(jìn)入鈀膜之前，氧降至0.1PPm，水和其它雜質(zhì)量降到1PPm以下，鈀膜的滲透壓力，通常膜前1.4-3.45MPa，膜后壓力448-690kPa。由于鈀屬于貴金屬、本法只適于較小規(guī)模且對(duì)氫氣純度要求很高的場合使用。膜分離技術(shù)在氫氣提純工藝上的應(yīng)用2、聚合物膜擴(kuò)散法在氣體膜分離技術(shù)中，氫氣膜分離技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用最早，技術(shù)上最成熟，范圍廣泛，經(jīng)濟(jì)效益特別顯著的氣體膜分離技術(shù)。像美國的杜邦、AirProduct和日本的工業(yè)株式會(huì)社都是當(dāng)前生產(chǎn)氫氣膜分離器的主要廠家。而最早使用聚合物膜來分離氫氣的是杜邦公司(1965年)，他們發(fā)明了聚酯中空纖維膜分離器來分離氣。但是膜的度過厚，強(qiáng)度也不高，分離器的結(jié)構(gòu)上存在一些缺陷，沒能在工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用。直到1979年，Monsanto公司研制出了“Prism”中空纖維膜分離器，被廣泛用于工業(yè)中純化氫氣，例如從合成氨池放氣或從甲醇池放氣中回收氫氣，從煉廠氣中回收和提濃氫氣用于油品加氫以及調(diào)比H/CO。聚合物膜擴(kuò)散法純化氫氣的基本原理是：在工作壓力下，氣體通過聚合物膜的擴(kuò)散速率不同，從而可以達(dá)到分離氫氣的效果。它主要適用于以下情形：原料氣的壓力較高，原料氣中氫濃度較高，對(duì)于富氫氣體在低壓條件下使用，對(duì)于貧氣體在高壓條件下使用。聚合物膜擴(kuò)散法操作簡單，適用范圍較為廣泛，同時(shí)氫氣回收率也比較高，但是回收的氫氣壓力