第一節(jié) 產品技術發(fā)展現(xiàn)狀

一、氫氣純化技術

1、膜分離技術

膜分離法以選擇性透過膜為介質,在電位差,壓力差,濃度差等推動力下,有選擇的透過膜，從而達到分離提純的目的。

1）鈀膜擴散法

在一定溫度下、氫分子在鈀膜一側離解成氫原子,溶于鈀并擴散到另一側,然后結合成分子.經一級分離可得到99.99-99.9999％純度的氫。

鈀合金純化工藝,對原料氣中的氧、水、重烴硫化氫、烯烴等的含量要求很嚴,氧會在鈀合金膜表面發(fā)生氫氧催化反應,反應產的大量熱,使擴散室中鈀合金膜局部過熱受損,水、硫化氫、烯烴、重烴會使鈀合金表面重毒，氫氣進入鈀膜之前,氧降至0.1PPｍ,水和其它雜質量降到１ＰＰｍ以下，鈀膜的滲透壓力,通常膜前1.4一3.45Mpa,膜后壓力448一690Kpa。由于鈀屬于貴金屬、本法只適于較小規(guī)模且對氫氣純度要求很高的場合使用。

2）有機中空纖維膜擴散法

有聚砜、聚酰亞胺，聚碳酸酯等，中空維維膜分離回收氫裝置應用的最廣，從合成氨弛放氣，甲醇廠放空氣和石油煉制過程的各種尾氣。采用有機中空纖維膜分離工藝，可以利用放空尾氣的自身壓力，以膜兩側的分壓差為推動力。

氨廠尾氣引入膜組件之前，必須作脫氨處理。氨含量降至200PPm以下，防止膜被氨溶脹而損壞。

2、低溫分離

1）低溫冷疑

基于氫與其它氣體沸點差異大的原理,在操作溫度下,使除氫以外所有高沸點組分冷凝為液體的分離方法。適合氫含量30-80%的原料氣回收氫，產氫純度90-98%.

2）低溫吸附

從電解氫或純度為99.9%的工業(yè)原料氫氣,可以制取純度為99.999-99.9999%的高純氫和超純氫。一般用兩塔流,一塔吸附,另一塔再生、周期定時切換,連續(xù)工作。

3、變壓吸附

工藝流程簡單自動化程度高,操作維修費用低,產品純度可調性強。一次分離同時除去多種雜質組分的特優(yōu)點。

變壓吸附（PSA）技術是以特定的吸附劑(多孔固體物質)內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少的特性，將原料氣在一定壓力下通過吸附床，相對于氫的高沸點雜質組分被選擇性吸附，低沸點的氫氣不易被吸附而穿過吸附床，達到氫和雜質組分的分離。氫氣提純采用四塔二均工藝。

4、金屬氫化物法、生產純度99.999%高純氫

利用貯氫合金對氫的選擇性,生成金屬氫化物,氫中的其它雜質濃縮于氫化物之外,隨著廢氣排出金屬氫化物分離放出氫氣.從而使氫氣純化.常用兩個四個聯(lián)合起來連續(xù)工作。

工藝上包括吸氫和放氫,低溫高壓吸氫.、高溫低壓放氫

5、催化脫氧法

用鈀或鉑作催化劑,氧和氫反應生成水,用分子篩干燥脫水,特別適用于電解氫的脫氧純化,可制得純度為99.999%的高純氫。

6、聯(lián)合工藝

將合種純化手段結合,如PSA一低溫吸附,PSA一膜分離。

二、氬氣純化技術

用非蒸散型鋯鋁16吸氣劑及分子篩為凈化劑。在一定的溫度下，吸氣劑可與氬氣中的微量雜質O2、N2、H2、H2O、CO、CH4等等形成穩(wěn)定的化合物或固溶體，對氬氣精制。

1、脫氮脫氮時,有時伴著脫氧，用金屬吸氣劑吸收。金屬吸氣劑有鈣、鈦、鈾和鋯鋁16。

用金屬鈣做吸氣劑,同時吸收氮和氧,反應溫度650-680℃,出口雜質20-50PPm

用鈦，鋯鋁16可以同時吸收氧、氮、氫，水蒸氣,一氧化碳,二氧化碳和烴

2、脫氧

用化學法脫氧,常用的脫氧劑有氧化錳和Ag-X分子篩，用氧化錳吸收氧,工作溫度150℃,氧脫除到２PPm，常溫用Ag-X分子篩脫氧,氧脫除到3PPm

3、脫氫

脫除氫用氧化銅和Pd-X分子篩

用氧化銅脫除氫,反應溫度350-400℃,氫氣脫到0.1PPm。

用Pd-X分子篩脫除氫,反應溫度350-400℃,氫氣脫到１PPm。

4碳化物的脫除,

用金屬劑鋯鋁１６在脫碳的同時,一次性脫除一氧化碳,二氧化碳,和烴類.,可達1PPm。

第二節(jié) 產品工藝特點或流程

節(jié)能型氮氣純化 技術工藝 流程：

1、往普氮中加人適量的氫氣，在加氫脫氧催化劑作用下，氧雜質和氫氣在加氫脫氧塔中發(fā)生反應生成水，脫除大部分(或全部)氧雜質。

2、在精脫氧(或脫氫塔)中除去殘余氧(或過量的氫氣)。

最后在干燥塔中除去水和二氧化碳，過濾得純凈氮氣。

在精脫氧(脫氫)塔中使用金屬氧化物脫氧(或脫氫)劑，其脫氧工作原理為:低價金屬氧化物(或金屬)十Oz——高價金屬氧化物。脫氫工作原理為：

高價金屬氧化物+H——低價金屬氧化物(或金屬)+H2O

由于脫氧(或脫氫)劑中金屬氧化物是有限的，因此，當脫氧(或脫氫)達到“極限”時必須再生，恢復脫氧(脫氫)能力，再次使用。流程中設置兩個精脫氧(或脫氫)塔，一塔工作另一塔再生，以便連續(xù)生產。再生處理是在常壓通氫(或通氧)氣進行，同時伴隨著大量放熱。這樣脫氧劑每天至少遭受一次壓力、溫度、流量大幅度波動的再生操作，對其使用壽命(強度和活性)會造成很不利的影響;同時，再生操作還要排放約10%成品氣量的再生氣，造成很大的耗費。節(jié)能型氮氣純化工藝技術成功地解決了上述氣體純化工藝中的缺陷，不僅節(jié)省大量能耗，大大降低生產設備運行成本，而且提高了產品氣體的品質。

第三節(jié) 國內外技術未來發(fā)展趨勢 分析

與國產大型空分設備相比，小型空分設備的技術進步要慢的多。這是因為在技術力量雄厚的杭氧、川空、開空三個大廠里，重視的是大型空分設備，對小型空分設備投入的力量很少。而在以小型空分設備的設計生產為主的幾個空分設備生產廠家中，技術力量又縣得不足。另外一個重要原因是：大鍋飯的分配機制壓抑、扼殺了科技人員的創(chuàng)新和探索精神。因此從80年代開始的小型空分設備的變型改變，變來變去總是走不出原來的框框，雖然技術經濟指標有所改善，但進步不大。



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