煤制氫工藝技術(shù)分析氫氣16世紀瑞士科學(xué)家帕拉塞斯和17世紀的一些科學(xué)家，都覺察了金屬跟酸起反響產(chǎn)生一種可燃性氣體 人們還不生疏它只把它當作一種可燃性的空氣直到1766年英國科學(xué)家卡文迪許才確認氫氣與空氣不同，并測定氫氣的密度是空氣密度的1/14.38。他在1781年又進一步指出，氫氣在空氣中燃燒生成水1783年拉瓦錫重做了試驗證明水是氫燃燒后的唯一產(chǎn)物。 1787 年拉瓦錫給它命名為“hydrogen“，意思是“成水元素，并確認它是一種元素。早年間人們稱之為”輕氣“，后定名為氫〔日本現(xiàn)仍稱之為水素。氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體〔在各種氣體中，1升氫氣的質(zhì)量是9一樣體積比空氣輕得多。由于氫氣難溶于水，所以可以用101-252.87℃-259.1常溫下，氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不簡潔跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響。但當條件轉(zhuǎn)變時〔如點燃、加熱、使用催化劑等〕，狀況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附后具有較強的活性〔特別是被鈀吸附。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強。當空氣中的體積分數(shù)為4%-75%時，遇到火源，可引起爆炸。氫氣的用途氫是公認的最干凈的燃料，也是重要的化工合成原料。但它不是一次能源，它是要從一次能源通過轉(zhuǎn)換生產(chǎn)出來的能量載體。它又是一種氣體燃料，在輸送安排方面相對地存在著肯定困難。中國又是一個以煤為主要一次能源的國家，所以，就要應(yīng)用“環(huán)境、能效、經(jīng)濟”的生命周期爭論方法，結(jié)合國情和地區(qū)的實際，用系統(tǒng)工程的眼光來全面地評估中國氫的生產(chǎn)和應(yīng)用；要結(jié)合地區(qū)的實際，選擇先進的技術(shù)，合理的方法來生產(chǎn)和應(yīng)用氫，以獲得最大的經(jīng)濟和環(huán)境效益。工業(yè)制氫的方法氫氣作為重要的工業(yè)原料和復(fù)原劑，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域被廣泛地使用。工業(yè)制氫的方法主要有以下幾種方法。一次能源轉(zhuǎn)化制氫1、煤氣化制氫技術(shù)，是指煤與氣化劑(水蒸氣或氧氣)在肯定的溫度和壓力等條件下發(fā)生化學(xué)反響而轉(zhuǎn)化為煤氣的工業(yè)化過程，且一般是指煤的完全氣化，馬上煤中的有機質(zhì)最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫臍鈶B(tài)產(chǎn)品(主要成分為一氧化碳)，而氣化后的殘留物只有灰渣。然后一氧化碳經(jīng)過變換、分別和提純處理獲得肯定純度的產(chǎn)品氫。2、自然氣水蒸氣重整制氫。其主要工藝為:自然氣經(jīng)過壓縮，送至轉(zhuǎn)化爐的對流段預(yù)熱，經(jīng)脫硫處理后與水蒸氣混合，進入轉(zhuǎn)化爐加熱后進入反響爐，在催化劑的作用下，發(fā)生蒸氣轉(zhuǎn)化反響以及一氧化碳變換反響，出口混合氣含氫量70%，經(jīng)過提純可以得到不同純度的氫氣產(chǎn)品。3、甲醇裂解制氫。其主要工藝為:甲醇和水的混合液經(jīng)過預(yù)熱、氣化后，進入轉(zhuǎn)化反響器，在催化劑作用下，同時75%25%的二氧化碳以及少量雜質(zhì)。該混合氣經(jīng)過提純潔化，可以得到純度為98.5%~99.9%的氫氣。該法的原料一次能源轉(zhuǎn)換制氫本錢低廉，工藝流程短，操作簡潔，能源利用合理，是目前廣泛承受的最經(jīng)濟的制氫技術(shù)之一，但有時需要高溫條件進展反響，因此能耗較高，而且反響有時需要耐高溫的不銹鋼管做反響器，裝置規(guī)模大，投資高。電解水制氫電解水制氫的原理是當兩個電極分別通上直流電，并且浸入水中時，在直流電的作用下，水分子分解為氫離子和氫氧根離子，在陽極氫氧根離子失去電子產(chǎn)生氧氣，在陰極氫離子得到電子產(chǎn)生氫氣。電解水制氫的效率較高，且工藝成熟，設(shè)備簡潔無污染，但耗電量較大，一般氫氣電耗為4.5~5.5kW/m3，使其應(yīng)用受到肯定的限制。但隨著電解水工(例如開發(fā)承受固體高分子離子交換膜為電解質(zhì)，選用具有良好催化活性的電極材料，在電解工藝上承受高溫高壓參數(shù)以利于反響進展等有更好的應(yīng)用和進展。電解水制氫技術(shù)制得的氫氣純度高，生產(chǎn)本錢高，電費占整個生產(chǎn)費用的80%左右。其他含氫物質(zhì)制氫1、氨分解制氫氨氣在催化劑存在和高溫條件下可以分解為氮氣和氫氣，氨氣分解制氫所用的催化劑一般為鎳或鐵，其工藝為 液氨經(jīng)預(yù)熱、蒸發(fā)變?yōu)闅獍?，?00℃高溫下催化分解為氫氣和氨氣，經(jīng)過氣體分別與提純得到高純氫氣。此外，肼由于其分子式及性質(zhì)均與氨氣類似，也可以利用一樣的原理進行分解轉(zhuǎn)化制氫。2、硫化氫分解制氫國外屢次報道由硫化氫分解制氫技術(shù)，我國有豐富的硫化氫資源，自20世紀90年月就有多家單位開展了這方面的爭論。如石油大學(xué)的間接電解法雙反響系統(tǒng)制取氫氣與硫磺的爭論取得了較大進展，還有中國科學(xué)院感光爭論所等單位進展的多相光催化分解硫化氫的爭論及微波等離子體分解硫化氫制氫的爭論等，都為今后充分合理利用貴重資源，提供清潔能源及化工原料奠定了根底。3、化工副產(chǎn)物氫氣回收邱長春等人報道了利用含氫工業(yè)尾氣或過程氣生產(chǎn)高純氫氣的方法。此外，多種化工過程如電解食鹽制堿工業(yè)、發(fā)酵制酒工藝、合成氨化肥工業(yè)、石油煉制工業(yè)等均有大量副產(chǎn)氫氣，如能實行適當?shù)拇胧┻M展氫氣的分別回收，每年，，應(yīng)設(shè)法加以回收利用。氫氣生產(chǎn)技術(shù)太陽能制氫，生物制氫，硼氫化鈉催化水解制氫。煉廠制氫工藝的選擇煉廠的唯一出路就是提高石油的深加工力量，提高輕質(zhì)油品和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)能，這一切都離不開加氫技術(shù)的應(yīng)用，而加氫技術(shù)的應(yīng)用首先要有穩(wěn)定牢靠的氫源，但是僅通過煉廠自身和傳統(tǒng)的加工方式已難以解決全廠的氫氣平衡和需求，通過其他原料和加工工藝獲得廉價的氫源來滿足煉廠的生產(chǎn)需求是一個行之有效的解決方案，也是大勢所趨。規(guī)?；闹茪浼夹g(shù)主要有輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化法和非催化部分氧化法(氣化法)。非催化局部氧化法(氣化法)按原料分類,可分為輕烴(天然氣)氣化、重質(zhì)液體原料(渣油、瀝青)氣化和重質(zhì)固體原料(煤、焦炭)氣化。輕烴蒸汽轉(zhuǎn)化法由于蒸汽轉(zhuǎn)化法無論是能耗,還是投資均優(yōu)于自然氣氣化,因此,煉廠的自然氣制氫均承受蒸汽轉(zhuǎn)化法。為避開蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑中毒,自然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫在流程上先進展脫硫,一段蒸汽轉(zhuǎn)化后設(shè)置CO變換,承受非耐硫變換催化劑。蒸汽轉(zhuǎn)化變換工藝分為高溫變換、高溫變換串低溫變換和中溫變換工藝。變換后脫碳可承受吸取法(苯菲爾法或ME-DA溶液法)脫碳和變壓吸附法。假設(shè)承受吸取法脫碳,變換需承受高變串低變將CO體積分數(shù)降至0.4%以下,在設(shè)置的CH4化工段進一步脫除CO,CO2,生成影響H2純度的CH4。承受變壓吸附法,可一步脫除CO2,CO,H2O,N2,CH4 等氣體,得到高純度的H2。因變壓吸附法操作簡潔、成熟,制得的H2純度高,