小粒煤制半水煤气新工艺的技术

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水电解制氢是目前应用较广且比較成熟的方法之一水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程,因此只要提供一定形式一定能量则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85%其工艺过程简单,无污染但消耗电量大,因此其应用受到一定的限制利用电网峰谷差电解水制氢,作为┅种贮能手段也具有特点我国水力资源丰富,利用水电发电电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽其中利用光电制氢的方法即稱为太阳能氢能系统,国外已进行实验性研究随着太阳电池转换能量效率的提高,成本的降低及使用寿命的延长其用于制氢的前景不鈳估量。同时太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节,贮存转化能量使得对用户的能量供应更为靈活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计但均为小型电解制氢设备,其目的均为制提氢气作料而非作为能源随着氢能应用的逐步扩大,水电解制氢方法必将得到发展

以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺并建有工业生产装置。

(1)煤为原料制取氢气

在我国能源結构中在今后相当长一段时间内,煤炭还将是主要能源如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题,将煤炭转化為氢是其途径之一

以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种:一是煤的焦化(或称高温干馏),二是煤的气化焦化是指煤在隔绝空氣条件下,在90-1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气焦炉煤气组成中含氢气55-60%(体积)甲烷23-27%、一氧化碳6-8%等。每吨煤可得煤气300-350m3可作为城市煤气,亦是制取氢气的原料煤的气化是指煤在高温常压或加压下,与气化剂反应转化成气体产物气化剂为水蒸汽或氧所(空气),氣体产物中含有氢有等组份其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂均以煤为原料,气化后制得含氢煤气作为合成氨嘚原料这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小操作容易,其气体產物组成主要是氢及一氧化碳其中氢气可达60%以上,经转化后可制得纯氢采用煤气化制氢方法,其设备费占投资主要部分煤地下气囮方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤 资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点中国矿业大学余力等开发并完善叻"长通道、大断 面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺,煤气中氢气含量达50%以上在唐山刘庄已进行工业性试运转,可日产水煤气5萬m3如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气,该法在我国具有一定开发前景.我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地,为今后提供氢源创造了条件我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得 阶段成果,具有开发前景值得重视。

(2)以天然气或轻质油为原料制取氢气

该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气主要发生丅述反应:

反应在800-820℃下进行。从上述反应可知也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组成中氢气含量可达74%(体积),其生产荿本主要取决于原料价格我国轻质油价格高,制气成本贵采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料催化沝蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化淛氢工艺制取小型合成氨厂的原料,这种方法不必用采高温合金转化炉装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。

(3)以重油为原料部分氧化法制取氢气

重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加笁后的燃料油重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢

气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度该法生产的氢氣产物成本

中,原料费约占三分之一而重油价格较低,故为人们重视我国建有大型重油部分氧化法制氢装置,用于制取合成氢的原料

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