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浅谈氢气中微量杂质的去除方法
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2023-03-17 | 968 人气 | 分享到:
浅谈氢气中微量杂质的去除方法
 1.引言氢气的用途十分的广泛,氢是主要的工业原料也是重要的工业气体和特种气体,同样,氢也是一种理想的二次能源。制造氢气的方法也有很多种,如水电解制氢,甲醇裂解制氢,水煤气制氢,天然气制氢,电解食盐水的副产氢,还有各种可以回收的氢,等。但是这样产生出来的氢气都是粗氢,里面含有各种的其他杂质,杂质的品种往往和生产氢的工艺有着直接的关系,为了得到纯度较高的氢气,就需要把这些杂质去除掉,下面就粗略的介绍下其中几项杂质的去除方法。
2.氢气中氧气的去除
氧气的去除一般采用催化剂法,其去除氧气的化学反应式为:
2H2+O2=2H2O
2.1 钯触媒催化剂
是一种以活性氧化铝为载体的薄壳型高效脱氧催化剂,这种催化剂在国内外都得到广泛的应用,具有催化活性高、操作简便、使用安全、勿需再生、使用寿命长的特点,已广泛应用于各行各业的气体净化技术中。
使用条件及技术参数【1
催化反应器径高比≥3
使用温度室温 ( 升温更佳 )
使用空速(5000~10000) hr-1
气源含氧量≤4%
净化后气体残氧量≤0.5ppm
注:a.使用温度不能超过450℃。
b.该催化剂应避免与氯化物、硫化物等接触,以防中毒失效。
 2.2  4.02型催化剂
    是一种高效的脱氧剂,用活性金属成型制作,脱氧剂失效后,需要用氢气活化还原恢复其脱氧活性。
使用条件及技术参数【1
催化反应器径高比≥3
使用温度常温~90℃
使用空速(500~3000) hr-1
气源含氧量≤200 ppm
净化后气体残氧量≤0.1ppm
活化再生温度200~350℃
注:.使用温度不能超过500℃。

3. 氢气中微量一氧化碳的去除
  微量的一氧化碳的去除一般也是采用催化剂,其去除一氧化碳的反应式为:
2CO+O2=2CO2
脱一氧化碳的催化剂为多元金属氧化物体系,该催化剂主要用于单组份和多组份混合气体(不含烯烃)催化转化脱除一氧化碳。
使用条件及技术参数【3
催化反应器径高比≥3
使用温度120℃~200℃
使用空速(5000~10000) hr-1
气源含CO量≤5000ppm
净化后气体残CO量≤1ppm

4.氢气中水及二氧化碳的去除【1
去除这两种物质的方法一般是用吸附法,分子筛就是通过吸附可以把这两种物质同时除去。通常用的分子筛有5A型和13X型分子筛。
4.15A分子筛4
5A型分子筛是一种钙钾型的硅铝酸盐,晶体的孔径为5Å(0.5nm),能吸附临界直径不大于本身孔径的分子。
其化学式为:Ca4*5Na3[(AlO2)12(SiO2)12]·XH2O。
吸附的分子为:有效直径<5A的分子,包括C3H8,n-C4H10到C22H46,n-C4H9OH及更大同族元素,R-12及R-22。
排出的分子为:有效直径>5A的分子,亦即异构化合物及所有四环碳化合物。
4.2 13X型分子筛4
  13X型分子筛是一种钠型的硅铝酸盐,晶体的孔径为10Å(1.0nm), 能吸附临界直径不大于本身孔径的分子。
其化学式为:Na86[(AlO2)86(SiO2)106]XH2O。
吸附的分子为:有效直径<10A的分子
排出的分子为:有效直径>10A的分子,如(C4F9)3N。
  吸附去除水及二氧化碳的效率通常和原料气的质量,再生气的质量,再生气的温度,再生的方式等有着密切的联系,通常理想状况下,产品气的二氧化碳的含量可以达到1ppm,水的露点可以达到-60℃。如果产品气中二氧化碳的含量想达到更高的去除率,也可以考虑采用冷箱,因为二氧化碳在-78.5℃的时候会变为固态俗称干冰,控制好冷箱的温度,做好气体和固体的分离体系,就可以更彻底的去除二氧化碳。
5.氢气中微量氯的去除
   脱氯剂的主要成分是碱金属和碱土金属的氧化物和碳酸盐,在一定的条件下发生如下的反应:
NaCO3+2HCL=2NaCL+H2O+CO2
CaCO3+2HCL=CaCL2+H2O+CO2
CaO+2HCL=CaCL2+H2O
Na2O+2HCL=2NaCL+H2O
   脱氯剂有在低温下运行的也有在高温下运行的,下面简单介绍下一种在低温下运行的脱氯剂的使用条件和参数。

使用条件及技术参数【4
催化反应器径高比≥3
使用温度0℃~200℃
使用空速≤3000 hr-1
气源含CL量≤1000ppm
净化后气体残CL量≤0.2ppm
注:脱氯剂的使用要根据其氯容量,定期的进行更换。
6.氢气中微量氮的去除
  水电解制氢的产品氢气中的含微量氮,其中的氮主要来自微量溶解水中的氮,可以通过向原料水中鼓氧的方法进行初步去除,此方法产品氢气中氮含量小于1PPM,如需进一步降低N2含量,可选择非蒸散型锆铁钛、锆铝16、锆钒铁吸气剂高温对N2进行脱除,不需要把吸气金属蒸散出来,通过对吸气金属表面激活使其具有吸气能力。
使用条件及技术参数【5
吸气反应器径高比≥3
使用温度400℃
使用空速≤3000 hr-1
气源含N量≤1000ppm
净化后气体残N量≤0.1ppm
 


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