目前,常见的变压吸附提氢吸附剂主要有活性炭、分子筛和金属有机骨架材料(MOFs)等。活性炭具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积,对多种气体都有一定的吸附能力,尤其在吸附低浓度的杂质气体方面表现出色。它价格相对低廉,制备工艺成熟,在早期的变压吸附提氢装置中应用广。分子筛则具有规整的孔道结构和明确的孔径大小,能够根据分子尺寸和形状对气体进行选择性吸附。例如,5A分子筛可以很好地吸附氮气、氧气等杂质,而允许氢气通过,在空气分离制氢等领域发挥着重要作用。金属有机骨架材料是近年来发展迅速的新型吸附剂,其具有超高的比表面积和可调控的孔道结构,对氢气的吸附性能优异,并且在选择性和吸附容量方面具有很大的潜力,有望在未来的变压吸附提氢技术中实现更广的应用。吸附剂的再生与循环利用有助于降低变压吸附提氢的整体成本。安徽耐高温变压吸附提氢吸附剂
新型吸附剂研发对变压吸附提氢技术的推动随着科技的不断进步,新型吸附剂的研发为变压吸附提氢技术带来了新的发展机遇。例如,近年来研发的基于纳米技术的吸附剂,通过精确吸附剂的纳米结构和表面性质,使其具有更高的吸附容量和选择性。一些纳米复合材料吸附剂,将不同功能的纳米粒子复合在一起,既能吸附杂质气体,又能增强吸附剂的稳定性和抗中毒能力。此外,智能响应型吸附剂的研究也取得了一定进展,这类吸附剂能够根据外界环境因素(如温度、压力、气体浓度等)的变化自动调节吸附性能,实现更加智能化和变压吸附提氢过程。新型吸附剂的研发不仅提高了氢气的提纯效率和质量,还降低了能耗和生产成本,推动了变压吸附提氢技术在能源、化工等领域的更广泛应用。 变压吸附变压吸附提氢吸附剂设备价格变压提氢吸附剂是氢气提纯的关键材料。
传统工业化路径化石能源制氢蒸汽甲烷重整(SMR):以天然气为原料,通过高温催化反应生成氢气,成本约1.5-2.5美元/千克,但碳排放量达10-12 kg CO₂/kg H₂13。煤气化:利用煤炭与水蒸气反应生成合成气(H₂+CO),中国富煤地区普遍采用,能效约50-60%13。工业副产氢氯碱工业:电解食盐水副产高纯度氢气(99.9%),中国年副产量超300万吨,但利用率不足20%35。焦炉煤气:含氢量55-60%,需变压吸附(PSA)提纯,山西等地就近用于氢燃料电池车56。
活性氧化铝作为一种极性吸附剂,对极性分子具有良好的吸附性能。在变压吸附提氢工艺中,它主要用于脱除原料气中的水分和部分酸性气体。活性氧化铝具有机械强度高、化学稳定性好的特点,能在较为恶劣的工况下稳定运行。某大型炼化企业,在PSA提氢装置前设置活性氧化铝吸附床,对原料气进行深度脱水。经其处理后,原料气中的水含量可降至1ppm以下,减轻后续吸附剂因水含量过高而导致的性能劣化问题。此外,活性氧化铝还能吸附原料气中的硫化氢等酸性气体,防止这些酸性气体对设备和其他吸附剂造成腐蚀和中毒。但活性氧化铝在吸附过程中,会因吸附热导致床层温度升高,影响其吸附效率。因此,需合理设计吸附床的冷却系统,床层温度,充分发挥活性氧化铝吸附剂在提氢工艺中的脱水和脱酸优势。 新型变压提氢吸附剂正不断提升提氢效率。
变压提氢吸附剂类型特点:变压提氢吸附剂种类多样,各有独特优势。活性炭吸附剂具有发达的孔隙结构和较大的比表面积,对多种杂质气体都有良好的吸附性能,尤其在吸附有机杂质方面表现出色。其吸附容量较大,能够在一定程度上耐受原料气中的水分,适用于一些对氢气纯度要求不是特别苛刻但杂质成分复杂的场景。而沸石分子筛吸附剂则具有规整的孔道结构和明确的孔径大小,可根据分子尺寸进行选择性吸附。例如,4A 分子筛能优先吸附水分子,5A 分子筛对氮气等杂质有良好的吸附效果,这种精确的筛分能力使得它在生产超高纯度氢气时表现,广泛应用于电子、化工等对氢气纯度要求极高的行业。还有金属有机骨架(MOF)材料作为新型吸附剂,具有高度可设计性,通过调整有机配体和金属离子的组合,可调控其对不同气体的吸附选择性和吸附容量,展现出巨大的发展潜力。长期使用后,吸附剂仍能保持稳定的吸附性能。河南甲醇重整变压吸附提氢吸附剂
氢能作为各个能源之间的桥梁。安徽耐高温变压吸附提氢吸附剂
活性氧化铝是一种多孔性、高分散度的固体材料,具有较大的比表面积和良好的机械强度。在变压吸附提氢过程中,活性氧化铝主要用于脱除原料气中的水分。其对水分的吸附容量大,吸附速度快,且在较低的水蒸气分压下仍能保持较高的吸附效率。此外,活性氧化铝还能吸附部分二氧化碳和硫化物,对保护下游吸附剂免受杂质污染起到重要作用。活性氧化铝的吸附性能受其孔径分布和表面性质的影响,通过调整制备工艺,可以获得不同孔径和表面活性的产品,以满足不同的工艺需求。在再生过程中,活性氧化铝可以通过加热吹扫的方式脱除吸附的水分和杂质,恢复其吸附能力。由于活性氧化铝价格相对较低,且再生性能良好,因此在变压吸附提氢装置中得到广泛应用安徽耐高温变压吸附提氢吸附剂