循环供氢溶剂在神华煤直接液化工艺中的应用

在神华煤直接液化工艺中,为达到理想的反应深度,煤直接液化反应需要供氢性能良好的循环供氢溶剂、氢气、煤粉及催化剂等原料。其中,经过预加氢处理后的循环溶剂,具有良好的供氢性能,使得煤直接液化反应条件温和。在煤直接液化过程中,溶剂起着溶解煤粒、溶胀分散、稳定自由基、提供和传递转移活性氢、稀释液化产物等作用。当前,提高循环供氢溶剂自身的供氢和传递氢能力是煤直接液化新技术开发的重点之一。     

煤高温快速液化过程中的单原子与双原子氢转移机理

氢转移对煤的加氢液化至关重要,理解氢转移机理对于改善煤液化过程具有重要意义。在微型反应釜中通过考察氢气的溶解、溶剂类型以及不同类型催化剂对煤高温快速液化的影响,揭示了煤高温快速液化过程中单原子氢和双原子氢的转移机理。结果表明,在以四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,主要的活性氢来源于溶剂所提供的单原子;在以四氢萘、氮气为条件的高温快速液化过程中,不同催化剂对溶剂提供单原子氢的影响不同。在以四氢萘和萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,双原子氢基本未参与液化反应,溶解并不是其参与液化反应的主要影响因素。以萘为溶剂、氢气气氛下的高温快速液化过程中,双原子氢参与反应需要一定的时间。在以萘或四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中通过加入一定量的催化剂,可以促使双原子氢快速参与反应。     

煤直接液化溶剂研究进展

分析了煤加氢液化的反应机理,发现溶剂在加氢液化过程中起着非常重要的作用。重点讨论了溶剂在反应过程中的热溶解作用以及供氢和传递氢作用,介绍了目前煤直接液化工业生产中溶剂的常用分类,最后指出开发新型溶剂,对缓和煤加氢液化条件和改善生产工艺具有重要意义。     

煤炭直接液化溶剂的研究

讨论了煤炭直接液化过程中溶剂的特点、作用及质量要求,煤液化溶剂具有一般溶剂的功能,同时还具有良好的供氢和传递氢的功能特点,起到溶解、分隔煤裂解生成的自由基的作用,溶剂必须具有一定的分子结构和分子大小。初步讨论了表征煤液化循环溶剂供氢性的指标,指出普通溶剂如四氢萘和二氢萘等部分饱和的芳香化合物可直接用作煤液化溶剂,多环芳烃含量较高的煤焦油和石油系重质油,经过预加氢处理提高溶剂的供氢性后,可作为煤液化过程的起始溶剂或替代溶剂。     

神华煤直接液化工艺氢气利用探讨

神华煤直接液化工艺的主要原料为煤和氢气,其中氢气除作为原料外还在装置生产中扮演多种角色,深入剖析了供氢装置的特点,通过对煤直接液化项目的供氢装置和用氢装置的分析,得出通过多种供氢方式可满足用氢装置的长周期用氢需求.     

新疆淖毛湖煤加氢液化特性及液化产物中氢的分布规律

以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,在2L高压釜中进行加氢液化实验,开展新疆淖毛湖煤直接液化过程调控研究,考查了温度、压力、时间及催化剂对氢耗、气产率、转化率、油产率和沥青类物质产率的影响规律,探讨了复杂多相体系液化产物中氢的分布规律,揭示了煤直接加氢液化反应与氢分布规律的内在联系.结果表明:在420℃,15MPa和60min的反应条件下,淖毛湖煤的转化率为94%,油产率为65%,是适宜直接液化的优良煤种;氢较均匀地分布在淖毛湖煤加氢液化的轻质产物(水、150℃馏分油、150℃～260℃馏分油和260℃～350℃馏分油)中,在350℃重质馏分油中分布最高,接近30%;氢在液化产物中的分布与加氢液化反应效果呈现出正相关特征.     

氢气在无催化煤液化中的反应机理

采用平衡液相取样法气体溶解度测定装置测定了氢气在萘中的溶解规律,并采用间歇式微型反应釜研究了氢气在无催化煤液化中的反应机理.结果表明:1)氢气在萘中的溶解随着温度和压力的升高而增加,溶解速率先快后慢,在5min时达到最大溶解量的76.21%左右,直到30min达到平衡;2)在萘溶剂的无催化煤液化反应中,氢气的溶解不是控制步骤,溶解氢参与液化反应的速度才是控制步骤;3)在较短时间的萘溶剂无催化煤液化时,氢气在萘溶剂中的预溶解提高了无催化煤液化的总转化率,其主要原因是部分预溶氢提前活化,使得煤液化反应初期活性氢增加;4)在较长时间的萘溶剂无催化煤液化时,预溶氢对总转化率的提高很小,但促进了液化产物的进一步裂解加氢轻质化.     

煤直接液化中溶剂的作用和种类

讨论了煤液化中溶剂的作用和种类,煤液化中溶剂的作用为溶解溶胀作用,稀释分散粒以及对煤热裂解生成的自由基的保护作用。并着重讨论了供氢溶剂的供氢作用和转移氢作用。溶剂的各类分为工业和研究中常用的普通混合溶剂,煤焦油,石油渣油等重质油溶剂和废塑料、废橡胶等废化学品溶剂,初步分析了它们的供氢作用和传递转移活性氢作用。     

煤液化中气-液-固反应工程概况

本文论述了液相F-T合成、氢煤法、液相甲醇合成和液相甲烷化等煤液化技术的开发现状,并评述了煤液化中三相反应工程研究的进展。     

模型化合物在煤液化研究中的应用

本文主要论述了目前世界上应用模型化合物研究煤液化过程的概况。研究内容包括：全煤结构模型化合物的研究，煤液化时桥键裂解过程的作用，氢转移及煤和溶剂之间的相互作用，以及利用模型化合物考查煤液化中缩聚反应的研究等。并指出利用模型化合物研究煤液化的局限性。     

氯化氢合成生产中氯氢配比的控制

介绍氯化氢合成工艺流程,讨论生产过程中氢气过量或氯气过量的危害,分析氯氢配比异常的原因,提出了保证氯氢配比符合工艺条件的控制措施。     

中小规模的制氢方法?

中小规模的氢气用户在选择制氢方法时应考虑自己的用氢特点,本文对几种中小规模制氢方法进行了介绍和评价,以期对广大用户能有所帮助。     

Changes in crystallographic orientation of thin foils of palladium and palladium alloys after the absorption of hydrogen

The adsorption/absorption of hydrogen at room temperature by palladium, 16% silver-palladium and 5% ruthenium-palladium foils was studied using thermal desorption spectroscopy. Hydrogen readily diffused in the palladium and desorbed as one broad peak at about 650 K. Hydrogen also diffuses in the 16% silver-palladium foil and in the 5% ruthenium-palladium foil but with a smaller diffusion constant. Two hydrogen desorption peaks are observed for the Ru-Pd and Ag-Pd alloys, at 440 and around 650 K. The first hydrogen desorption peak is regarded as hydrogen desorbing from the surface sites while the second peak is regarded as hydrogen diffusing from the subsurface sites. The desorption order for surface hydrogen corresponds ton = 2 while the diffused hydrogen desorbs with a fractional order ofn = 1.25. The crystallographic orientation of the foils determined by X-ray diffraction shows a preferential (1,1,0) orientation along the direction of rolling of the foils before hydrogen absorption. This preferential orientation is destroyed after hydrogen adsorption for Pd and Pd-Ag but unaltered for the Pd-Ru alloy. This preferential orientation of the foils might have significant implications in membrane fabrication, since the absorption of hydrogen by Pd is very dependent on surface orientation.     

煤与生物质制氢工艺评述

对国内外煤与生物质热化学转化及微生物转化制氢工艺的研究现状及发展趋势进行了综述,分析了由煤和生物质制取氢气的工艺特点,指出了各种工艺的优势和不足。讨论了日本HyPr-RING工艺和美国FutureGen项目2种煤大规模制氢方案,给出了国内外煤与生物质制氢研究进展和现阶段的氢能选择。     

我国氢能产业发展和氢资源探讨

分析了我国氢能产业近期发展情况,我国氢能产业正步入快速发展机遇期。指出氢能是21世纪最具发展潜力的一种清洁二次能源,具有"清洁、高效、安全、可持续"四大特点,被誉为未来世界能源架构的核心。重点讨论了我国氢资源和绿色氢气制备问题,指出目前实际使用的氢气包括"灰氢""蓝氢"和"绿氢"三大类,显然"灰氢"不可取,"蓝氢"可以用,"废氢"可回收,"绿氢"是方向。讨论了加快氢能系统建设,建立发展氢气存储和运输系统及加氢站基础设施建设等问题。未来,我国氢能产业发展潜力巨大,但是在下决心大力发展氢能产业时,需要高度注意目前存在的实际情况和困难,要防范一系列的产业风险,做到有序发展,稳中有进,才能实施氢能产业的可持续发展。     

储氢功能材料的研究进展

综述了各种不同储氢材料的分类、储氢机理、研究进展,指出未来应用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）车用氢燃料电池中的储氢材料,最具发展潜力的是大容量储氢合金、锂-铝及锂-硼金属配位氢化物和有机液体储氢。     

The opportunity of membrane technology for hydrogen purification in the power to hydrogen (P2H) roadmap: a review

The global energy market is in a transition towards low carbon fuel systems to ensure the sustainable development of our society and economy. This can be achieved by converting the surplus renewable energy into hydrogen gas. The injection of hydrogen (≤10% v/v) in the existing natural gas pipelines is demonstrated to have negligible effects on the pipelines and is a promising solution for hydrogen transportation and storage if the end-user purification technologies for hydrogen recovery from hydrogen enriched natural gas (HENG) are in place. In this review, promising membrane technologies for hydrogen separation is revisited and presented. Dense metallic membranes are highlighted with the ability of producing 99.9999999% (v/v) purity hydrogen product. However, high operating temperature (≥300 °C) incurs high energy penalty, thus, limits its application to hydrogen purification in the power to hydrogen roadmap. Polymeric membranes are a promising candidate for hydrogen separation with its commercial readiness. However, further investigation in the enhancement of H₂/CH₄ selectivity is crucial to improve the separation performance. The potential impacts of impurities in HENG on membrane performance are also discussed. The research and development outlook are presented, highlighting the essence of upscaling the membrane separation processes and the integration of membrane technology with pressure swing adsorption technology.     

Pinch Location of the Hydrogen Network with Purification Reuse

In the hydrogen network with the minimum hydrogen utility flow rate, the pinch appears at the point with zero hydrogen surplus, while the hydrogen surpluses of all the other points are positive. In the hydrogen purity profiles, the pinch can only lie at the sink-tie-line intersecting the source purity profile. According to the alternative distribution of the negative and positive regions, the effect of the purification to the hydrogen surplus is analyzed. The results show that when the purification is applied, the pinch point will appear neither above the purification feed nor between the initial pinch point and the purification feed, no matter the purification feed lies above or below the initial pinch point. This is validated by two case studies.     

二维材料调控阻氢涂层研究进展

在涉氢应用领域,氢及其同位素的渗透导致结构材料氢损伤、能源浪费及核污染等诸多问题,在结构材料表面覆盖阻氢涂层是解决氢渗透问题的重要技术手段。总结了传统阻氢涂层的特性及其阻氢效果,并阐明了传统阻氢涂层仍然存在的效率低及寿命短等问题。最新研究表明,石墨烯等二维材料薄膜具有很强的阻挡特性,多层堆垛结构效果尤其明显,可作为优异的阻氢材料,而传统阻氢涂层兼具有一定的吸附储氢性能。通过对氢渗透机理的分析提出引入二维材料作为阻氢层,并结合传统阻氢涂层的储氢特性构建新型阻氢结构模型,阐述了阻氢层的制备应用现状及储氢层的储氢机理,同时探讨了针对不同应用背景下新型阻氢结构的不同形式与应用效果,最后展望了新型阻氢结构涂层在不同应用领域下的应用前景。     

规模化氢液化装置现状及未来技术路线分析

氢能作为零碳能源,是实现我国双碳目标的有效战略途径,随着氢能被纳入我国能源体系范畴,氢能的广泛商业应用即将呈现爆发式增长。受限于氢的物理特性,氢能利用过程中的高能量密度储运技术一直是制约其发展的瓶颈之一,液氢作为储氢密度最大的方式,其规模化制取技术是解决氢能应用环节中高效储运和规模化利用的有效途径。本文对当前全球已知的规模化氢液化装置的液氢产能规模和运行状态进行了统计分析,介绍了主要生产国的工业氢液化装置,比较了三种基本氢液化原理,总结了实际工业装置特点,对当前提出的规模化概念型氢液化系统原理和能效进行了分析,提出了未来发展应参考的设计特点和建议性阶段发展方向,为氢能的高效规模化储运技术发展提供有效支持,加速实现氢能的广泛商业化应用。