制氢工艺技术PPT

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水电解制氢工艺课件

水电解制氢工艺课件

第三章
• 第三章
氢氢(气气纯纯2化化)装装置置借助于氢、氧分离器的压力控制,保持电解槽小室中阴极侧
第二章 水和电解阳制氢极装置侧的压力平衡。
存在于气体中的有害杂质,有时不能靠物理方法从气体中除去,而是借助于催化剂的作用,使气体中的杂质被吸附在催化剂的表面,使杂质
与H+气的体•电中极的电(其位它=3-组1).分相维互起持化学水反应电,转解化为过无害程的化中合物所,这需种方的法称电为化解学催液化。含量。并观察液位。
氧气。
• 柱塞泵的作用是向系统输送纯水或补充电解碱液。 • 屏蔽泵(碱液循环泵)的作用是对电解液进行强制循环,
其循环的目的是:a补充槽休内电解消耗的纯水b带走电 解产生的热量c增加电解液的搅拌,降低浓度差极化电压d 降低含气度,减小功耗
第二章 水电解制氢装置
• 第四节 工艺流程介绍
第二章 水电解制氢装置
• 电解槽
第二章 水电解制氢装置
• 水电解槽是整套水电解制氢设备的核心,是发生电 化学反应的地方,在电解小室的阴、阳电极上分别 制得产品氢气和氧气。我们选用的电解槽为并联双 极性压滤型结构,若干根拉紧螺杆把二百多个电解 小室压紧在两个厚实的端压板之间。所有的外连管 道全部从两端压板上引出,上部为产品气和碱液混 合液的引出管,下部为循环碱液的引入管和排污管。 端压板采用平板结构。直流电的引入方式为中间极 板接正极,两端极板接负极。
第二章 水电解制氢装置
• 在直流电作用于氢氧化钾水溶液时,在阴 极和阳极上分别发生下列放电反应,见图:
第二章 水电解制氢装置
•第二节 水电解制氢装置的组成
• 本装置由电解槽、气液处理器、整流装置、控制柜(计算机管理系 统)、加水泵、碱箱、水箱等几大部分组成。

制氢工艺技术PPT

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氢气的化学性质
氢能与很多物质进行化学反应,在进行化学反 应形成化合物时其价键具有特征。氢原子失去 其ls电子就成为H+离子,实际上就是氢原子核 或质子。质子的半径比氢原子的半径要小许多 倍,使质子有相对很强的正电场。因此它总是 同别的原子或分子结合在一起形成新的物质。 如加氢反应就是将氢气加到各种化合物上的反 应。如甲烷化反应:
甲烷化催化剂
催化剂的主要化学组分为Ni0、Al203,使用时还原为金 属镍。主要毒物为硫、砷、钒、碳酸钾和羰基镍等。对 于甲烷化催化剂,硫是永久性毒物,这是因为操作温度 较低,活性镍一旦与硫化氢生成Ni2S3后,即使除去H2S, 也无法被氢气再还原为活性状态。研究表明,甲烷化催 化剂中吸硫达到0.15%~0.2%时活性丧失50%,若达到 0.5%则活性全部丧失。希望进甲烷化催化剂的原料气中 硫含量越低越好,一般要小于0.1ppm。甲烷化工序设在 脱碳之后,各种脱碳液带入均会造成不同的毒害。砷是 永久性毒物,催化剂中砷含量达到0.1%时便严重失活。 甲烷化催化剂在150℃以下操作时,活性镍与一氧化碳 会反应生成羰基镍Ni(CO)4,这是对人剧毒的挥发物, 还造成催化剂中镍的流失,严重降低活性。因此,在床 层降温至150℃以下时不能再通工艺气,应改用氮、氢 气氛
催化剂
反应
毒物
加氢,脱氢
Ni,Pt,
Pd,Cu
氧化
Co Ag V2O5,V2O3
Fe
SiO2-Al2O3
加氢裂解 氧化 氧化 合成氨 加氢 氧化
费-托合成 裂化
S,Se,Te,P,As,Sb,Bi,Zn,卤化物, Hg,Pb,NH3,吡啶,O2,CO(<180℃)
铁的氧化物,银化合物,砷化物,乙炔, H2S,pH3

制氢课件PPT

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表一 下吸式气化炉实验结果(体积百分含量) H2 O2 CH4 CO CO2 C2H4 C2H6 24.0 0.4 4.4 37.9 32.6 0.6 0.1
2021/3/10
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• 从表1可见,气化产物中,有相当一部分 是CO。因此在生物质气化中,为了提高氢 气产出量,需在气化介质中加入水蒸气。通 常认为,在蒸汽流态化条件下发生下述反应:
质在气化介质中如:空气、纯氧、水蒸气或 这三者的混合物中加热至700度以上,将生 物质分解为合成气。生物质气化的主要产物 为H2、CO2、CO、CH4,混合气的成分组 成比因气化温度、压力、气化停留时间以及 催化剂的不同而不同:气化反应器的选择也 是决定混合气组成的一个主要因素。
2021/3/10
摘自文献生物质废弃物制氢技术
2021/3/10
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• 综合分析上述三种气化炉可知,下吸式气 化炉在提高产品气的氢气含量方面具有其 优越性,但其结构复杂,可操作性差,因 而如何改进下吸式气化炉的物料流动性, 提高其气化稳定性是下吸式气化炉需要研 究的。
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• 1.2 水蒸气气化、合成气催化变换
表1是在图2所示的下吸式气化炉条件下,以混 合木块为气化原料,气化介质为空气,燃烧区 温度为840度时气化产物的组成。
生物质 气化反应 空气、水蒸气
变换反应
合成气净化 氢气 图2
摘自文献生物质废弃物制氢技术
3
• 生产工艺流程简介 • ⑴甲醇裂解制氢工艺流程框图
脱盐水系统
甲醇
汽化塔
导热油炉系统 轻柴油
反应器
PSA尾气
冷凝、洗涤、气液分离 变压吸附 储罐
用户
冷凝分离液
2021/3/10

《制氢技术简介》课件

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制氢技术的优势
1 环保
燃烧氢气时无二氧化碳排放,对环境友好。
2 节能
可以利用再生能源制氢,提高能源利用效率。
3 替代石油
制氢技术应用广泛,可替代石油等化石燃料,减少对有限资源的依赖。
制氢技术简介
本课件将介绍制氢技术的原理、种类、应用和优势。通过化学或物理手段, 制氢技术可以将水分子中的氢离子与电子分离,形成氢气。
什么是制氢技术
制氢技术利用化学或物理手段将水分子中的氢离子(质子)与电子分离,形 成氢气。它是一种重要的能源转化方式,具有广泛的应用前景化石燃料重整法和生物法等。
2 物理分离法
包括氢渗透膜法、原子吸附法和离子膜抽提法等。
制氢技术的应用
燃料电池
将氢气和氧气反应产生电能,作为清洁能源应 用于交通和能源领域。
合成氨生产
利用制氢技术作为合成氨生产的重要步骤。
氢化制氢
利用氢气与有机物反应制备高纯度的氢化物。
汽车燃料
氢气作为汽车燃料,零排放,成为未来发展的 方向。

《制氢学习》课件

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3 化石燃料重整法
利用化石燃料进行重整反应产生氢气。
4 生物制氢法
利用微生物或酶的作用产生氢气。
制氢的应用
加氢制氢
将氢气与其他物质反应,如加 氢裂解重油。
催化制氢
利用催化剂加速制氢反应速率, 提高氢气产量。
燃料电池等领域中的 应用
介绍燃料电池、氢能源汽车等 领域中氢气的应用。
制氢的发展前景
1
国内外制氢的现状和发展趋势
分析国内外制氢技术的现状和未来发展趋势。
2
制氢技术的市场前景及产业化
探讨制氢技术在市场上的潜力和产业化的可能性。
3
结语
总结制氢技术的应用前景,并展望未来制氢技术的发展。
《制氢学习》PPT课件
# 制氢学习
制氢的概述
制氢的意义和现状
探索制氢技术的重要性及全球现状,解决能源和环境问题。
制氢的分类和原理
介绍制氢方法的分类和基本原理,如热分解法、电解法等。
制氢的方法
1 热分解法
通过高温加热将物质分解产生氢气,适用于 可性材料。
2 电解法
利用电流将水分解成氢气和氧气,是最常用 的制氢方法。

《生物质制氢技术》课件

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宣传推广
加强对生物质制氢技术的宣传和推广,提高社会认知度和接受度 ,促进技术的普及和应用。
技术创新与突破
研发支持
加大对生物质制氢技术研发的投入,鼓励科研机构和企业进行技 术创新,提高技术水平和竞争力。
技术交流与合作
加强国际间的技术交流与合作,引进先进技术,推动技术进步和产 业升级。
人才培养
重视人才培养,加强生物质制氢领域的人才队伍建设,为技术创新 提供人才支撑。
降低成本是生物质制氢技术推广 应用的关键,需要加强副产物的 资源化利用和降低能耗等方面的 研究。
开发新型生物质资源是解决生物 质资源多样化问题的有效途径, 可以探索利用木质纤维素等新型 生物质资源进行制氢。
04
生物质制氢的环保与经济性 分析
环保性分析
减少温室气体排放
01
生物质制氢过程中产生的二氧化碳与生物质生长过程中吸收的
生物质来源
生物质主要来源于农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城 市垃圾和废水等。
生物质转化
生物质通过热解、气化、发酵等过程转化为氢气和其他有用 物质。
生物质气化制氢
原理
生物质在高温条件下,经过气化反应将有机物转化为合成气,其中含有氢气、 一氧化碳、二氧化碳等。
工艺流程
生物质经过干燥、粉碎后,进入气化炉进行气化反应,生成的气体经过冷却、 净化后得到氢气。
二氧化碳达到平衡,从而减少温室气体排放。
废弃物资源化利用
02
生物质废弃物如农业废弃物、林业废弃物等可用于制氢,实现
废弃物的资源化利用,降低环境污染。
替代化石燃料
03
生物质制氢可以替代传统的化石燃料,减少对化石燃料的依赖
,降低空气污染和碳排放。
经济性分析

第十章 生物质制氢PPT课件

第十章 生物质制氢PPT课件
第十章 生物质制氢
1. 基本理论 2. 主要的生物制氢技术及其发展现状 3. 生物制氢存在的问题及展望
第一节 基本理论
一、氢能的特点 作为能源,氢有以下特点: (1)所有元素中,氢重量最轻。 (2)氢是极好的传热载体。 (3)存储量大。 (4)氢的发热值高。 (5)氢燃烧性能好。
(6)氢本身无毒。 (7)氢循环使用性好。 (8)氢能利用形式多。 (9)氢能适应储运及各种应用环境的不同要
• 虽然在标准状况下NADH+H+转化为H2的过 程不能自发进行,但在NADH铁氧还蛋白和 铁氧还蛋白酶和铁氧还蛋白氢酶作用下, 该反应能进行。
• 可溶性碳水化合物(如葡萄糖、蔗糖、乳 糖和淀粉等)的发酵以丁酸型发酵为主。
• 含氮有机化合物的酸性发酵,难降解碳水 化物得厌氧发酵表现为丙酸型发酵途径。
①预处理环节
木质纤维素结构复杂,需要对原料进行预 处理,以去除部分或全部木质素,溶解半 纤维素,或破坏纤维素的晶体结构,从而 减少聚合度,增加孔隙度和表面积等,以 促进酶与底物相互接触并反应,提高酶解 速率和糖得率。
理想的预处理方法应满足: ① 有利于酶水解过程的糖化; ② 避免碳水化合物的降解或损失; ③ 避免生成对后续水解或发酵有害的副产品; ④ 经济可行。
(一)光合制氢技术 1、原料特点
光合微生物制氢是指利用光合细菌或微藻 将太阳能转化为氢能。
光合细菌的优点:
① 容易培养并且可以利用多种有机废弃物为产氢 原料,具有较高的理论转化率;
② 可利用的太阳光谱范围较宽,比蓝细菌和绿藻 的吸收光谱范围更广泛,具有较高的光合转化 潜力
③ 产氢需要克服的自由能较小,乙酸光合细菌产 氢的自由能只有+8.5KJ/mol;
(二)产氢途径 1、光合产氢途径

生物制氢2ppt课件

生物制氢2ppt课件
液态存储
热分层(引起爆炸);不能长期保存。 通过高压氢绝热膨胀实现:加压→冷却→膨胀→液化。 Key:绝热;
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吸储材料储氢
物理吸附材料(多孔材料——吸附、晶格吸储——石墨、合金) 化学反应材料(金属,催化可逆吸氢)
高压氢气与吸储材料复合式储氢
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无机储氢材料
铝氢化物
3NaAlH4 Na3AlH6
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气化原理
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气化设备
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流态化与流化床
固定床|最小流化床|平滑流化床|鼓泡床|腾涌床|层式腾涌床|紊流床|流态化输送 气速增加
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流化床的优点
生物质流化床气化与固定休气化相比较,具有以下优点: ① 流化床气化可以使用粒度很小的原料,对灰分的要求也不高; ② 流化床气化效率和气化强度都比较高,因此,其气化炉的断面要 小; ③ 流化床气化的产气能力可在放大范围内波动,且气化效率不会明 显降低; ④ 流化床使用的燃料颗粒很细,传热向积大,故传热效率高.而且, 气化反应温度不是很高且均衡,使结渣的可能性减弱。
+102.5kJ/mol +200.2kJ/mol +115.6kJ/mol +49.62kJ/mol +42.9kJ/mol
Q
催化剂:铬、锌、铜等。 甲醇产率可达95%.
1
3. 生物制氢工艺 3.1 原料
水、淀粉类、纤维素、糖蜜、有机酸、工业废水、生活污水
3.2 工艺 ① 光裂解:两步制氢法——正常光合/缺硫厌氧产氢 ② 光发酵:废水发酵产氢菌体利用(蛋白饲料、提取高
附加值的辅酶Q、类胡萝卜素)达标排放; key:控制成本----光反应器的设计、培养条件优化。
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加氢转化(脱硫)催化剂本身就是脱毒催化剂,可将有机 硫化物加氢转化为H2S,再被后续的氧化锌脱硫剂脱除, 此外还有使烯烃、有机氮、含氧有机化合物、有机氯化 合物加氢转化为烷烃、氨、水、氯化氢的能力。引起此 类催化剂失活的原因有三方面:(1)NH3也会使催化剂暂 时性中毒,其原因是NH3因其有碱性而吸附在钴钼催化 剂的酸性位上,影响了有机硫化物在这些活性位上的吸 附。当NH3被除去后,催化剂活性可恢复。一般控制气 体中NH3,不得高于100ppm(V)。(2)催化剂表面积碳会 引起半永久性失活,通过用氧气燃烧可以再生。这种积 碳主要是由于烃类在催化剂上裂解所致,因此操作时氢 分压不能过低,温度不能过高。(3)含砷化合物会与钴、 镍生成化合物而引起催化剂永久性中毒
氧化锌脱硫剂

其本身是脱毒剂,用于脱除硫化氢和反应 性有机硫化合物。对氧化锌脱硫剂有毒害 的杂质主要是氯(HCl)。氯毒害的原因是 HCl会与Zn0反应生成ZnCl2薄层,覆盖在 脱硫剂表面,阻止H2S进入其内部,从而 大大降低脱硫剂的性能。因为ZnCl2的熔 点较低,所以在300℃以上操作时,HCl的 存在是有害的,生成的ZnCl2有流动性。
氢也可作为燃料,是城市煤气
及工业燃料的重要组成部分。 大部分氢气是生产后就地消耗 使用,如石油油工业的制氢装 置就是为精制各种石油产品和 合成各种有机化学产品提供氢 源
一、氢气的性质
1、物理性质 氢气是一种无色无味的气体,在通常 情况下其密度约为空气的十三分之一。 采用致冷剂将氢气进行冷冻或高压氢 气通过绝热膨胀,将温度降至其临界 温度以下,压力高于临界压力,均可 将氢气液化。液态氢在减压下蒸发可 形成固体氢
催化剂
反 应
加氢,脱氢 氧化 加氢裂解 氧化 氧化 合成氨 加氢


Ni,Pt, Pd,Cu Co Ag V2O5,V2O3
S,Se,Te,P,As,Sb,Bi,Zn,卤化物, Hg,Pb,NH3,吡啶,O2,CO(<180℃) 铁的氧化物,银化合物,砷化物,乙炔, H2S,pH3 NH3,S,Se,Te,P的化合物 CH4,C2H6 砷化物 硫化物,pH3,O2,H2O,CO,乙炔 Bi,Se,Te,P的化合物,H2O Bi 硫化物
烃类转化催化剂

各种烃类转化催化剂的主要化学组成都是Ni0和Al203,, 使用时的活性组分是还原后的金属镍。常见毒物为硫、 砷、卤素、磷和铅。硫是镍催化剂最重要的毒物,硫中 毒的原因是硫与催化剂中暴露的镍原子发生了化学吸附 而破坏了这些镍原子的催化作用,而并非是因为催化剂 中大量的镍与硫反应生成硫化镍。通常容许原料气中硫 含量为0.1~0.3ppm。硫中毒是可逆的。而砷是转化催化 剂的另一重要毒物,来自原料气、蒸汽或脱碳液。砷中 毒不可逆,砷中毒严重时要更换催化剂,甚至要清洗转 化炉管。氯也和硫一样有害,要予以限量。少量氯的毒 害是可逆的,但是大量氯带入催化剂时会与催化物质形 成低熔点或易挥发的表面化合物,使镍催化剂因烧结而 破坏了结构,导致永久失活。有些金属如铜、铅等因会 沉积在催化剂上不易除去而降低其活性
氢气制造方法

氢气制造包括两个过程,即含氢气体制造 及氢气提纯。 根据所需氢气的用途不同,采用不同的制 造工艺,得到不同纯度的氢气。 制氢原料:目前主要是碳氢化合物,包括 固体(煤)、液体(石油)及气体(天然气)。水是 制造氢气的另一重要原料,可以采用单独 从水中制取氢气如电解水,也可以与碳氢 化合物相结合制得氢气
低变催化剂

低变催化剂主要组分为Cu0,添加Zn0、Al203,、Cr203等。 催化剂毒物主要是硫、氯,水、氨也有影响。硫主要来自 原料气,它会与催化剂活性表面的铜晶粒发生化学吸附和 反应而影响活性。研究表明,氯比硫的毒害严重,氯离子 来自蒸汽和原料气,对低变催化剂的毒害是与Cu、Zn0生 成了Cu7Cl4(OH)10(H2O)、ZnCl2· 4Zn(OH)2等组成的低熔 点而有挥发性的表面化合物,使Zn0失去间隔体作用,铜 微晶迅速长大,破坏了催化剂的结构,使活性大大下降。 加之生成的氯化物易溶于水,在湿气条件下,氯化物会沿 床层迁移,毒害更多催化剂。凝聚水和氨可以使催化剂中 铜微晶生成铜氨络合物,使催化剂中毒和侵蚀
氢气的用途
氢是元素中期表中第一种元素,
也是最轻的元素,原子量为 l.0079。它是组成水、石油、煤 炭及有机命体等的一个要素。

氢是自然界较为丰富的物质,也是应 用最广泛的物质之一,是重要的工业 原料,在化学工业、半导体工业及冶 金工业等中均占有重要的地位,特别 是在化学工业中以氢为原料可生产许 多重要的化工产品,如合成氨、甲醇、 精炼各种石油产品及合成多种有机化 学产品。
中温变换催化剂

中变催化剂化学组分为Fe2O3、Cr203、K2O, 使用时被还原为有活性的Fe3O4,催化剂 毒物为硫、磷、硅等。但中变催化剂受毒 物影响较小,如原料气硫含量达到0.1%时 才使Fe3O4转变为FeS,使活性稍有下降, 为新剂的70%~80%。工艺蒸汽中含杂质 过多时会与原料气组分反应,使催化剂结 皮而降低活性
Fe
氧化 费-托合成
SiO2-Al2O3
裂化

吡啶,喹啉,碱性有机物,H2O,重金属化 合物

制氢用催化剂的毒物 制氢工艺过程中广泛采用加氢转化催化剂、 氧化锌脱硫剂、烃类蒸汽转化催化剂、中 温变换催化剂、低温变换催化剂和甲烷化 催化剂。硫、氯、砷、磷、重金属等均为 可能的毒物
加氢转化(脱硫)催化剂
氢气制造方法


(1)煤的高温干馏(亦称焦化) (2)部分氧化法 (3)轻烃水蒸汽转化法 (4)炼油厂及石油化工厂副产氢气
三、烃类蒸汽转化制氢工艺原理

3.1原料脱毒
催化剂的活性和选择性可能由于外来微量 物质的存在而下降,这种现象叫做催化剂 的中毒,而外来的微量物质叫做催化剂毒 物。从广义来说,这些微量物质可能是反 应物、产物或杂质
氢气的化学性质


氢能与很多物质进行化学反应,在进行化学反 应形成化合物时其价键具有特征。氢原子失去 其ls电子就成为H+离子,实际上就是氢原子核 或质子。质子的半径比氢原子的半径要小许多 倍,使质子有相对很强的正电场。因此它总是 同别的原子或分子结合在一起形成新的物质。 如加氢反应就是将氢气加到各种化合物上的反 应。如甲烷化反应: C02+4H2—→CH4+2H20
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