可再生生物质资源制氢技术的研究进展

综述了生物质资源(生物质和生物油)制氢技术的研究进展。生物质制氢主要包括:生物质气化、快速裂解、超临界水气化和催化裂解/气化。生物质气化得到氢气含量较高的混合气体,工艺流程简单,但气化效率低;生物质快速裂解除产生氢气混合气体外,主要得到较多的液相产物即生物油,生物油可催化重整制氢,还可从中提取有价值的化学品;超临界水气化过程中气体是主要产物,但温度和压力高,对设备要求苛刻;催化裂解/气化可得到富氢气体,但产生很多成分复杂的焦油。针对生物油重整过程中温度高、催化剂失活严重等问题,最近开发了电催化水蒸气重整生物油制氢的装置及方法。与非电催化重整相比,电催化重整在400～600℃就能得到很高的氢产率和碳转化率。     

新能源制氢技术发展现状及前景分析

介绍了化学链制氢、生物质制氢、利用弃风/弃光电解水制氢、太阳能光催化分解水制氢等新型清洁能源制氢技术的研究与应用现状,对各种制氢技术的产业发展前景进行了分析。在氢燃料电池汽车产业发展过程中,化石原料制氢(包括工业副产氢气及化合物热分解制氢)仍将是制氢技术中的主流工艺路线,而生物质制氢、"绿电"电解水制氢、太阳能光催化分解水制氢等新能源制氢是化石原料制氢的重要补充,未来的氢气生产将呈现化石原料路线和可再生原料路线优势互补、多元化并存发展的格局。为推动新型清洁制氢技术的快速发展,建议我国政府应从国家层面持续做好顶层设计,对新能源制氢产业化项目给予产业政策扶持;国内科研院所应加强与企业的技术研发合作,加大开发绿色、低碳、低成本制氢技术,推动制氢技术进步和氢燃料电池汽车产业快速成长。     

氢气的制取与固体储集研究进展

氢气是一种优质燃料,也是一种清洁和可持续的能源。目前全球氢能发展已迈入新的阶段,欧美日韩和我国都在加紧战略布局。为了加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,通过文献调研的方式研究了氢气在地下的生成机制及分布、氢气的人工制取及储集尤其是固体储氢等若干问题。研究结果表明:(1)氢气在地下的生成机制目前尚未明确,被认为主要与超镁铁质岩的蛇纹石化有关,此外也与水的辐射分解、断层机械摩擦等有关,氢气浓度高的气田主要分布在大陆裂谷系、火山岩广泛分布的沉积盆地等;(2)目前工业制氢主要采用甲烷气制氢和电解水制氢,而最理想的方法则应为太阳能制氢和生物制氢,但在目前的技术条件下还难以达成,实验室在一定的温度、压力条件下可以通过橄榄岩的蛇纹石化得到氢气;(3)固体储氢是通过吸附氢气或使氢气与材料反应来达到储氢目的的方式,然后通过加热或减压方式来释放氢气;(4)固态储氢密度可达相同温度、压力条件下气态储氢的1 000倍左右,能很好地解决传统储氢密度低的问题且吸放氢速度适宜,具有安全性高的优点,目前的固态储氢材料主要有碳质储氢材料、合金储氢材料和络合物储氢材料等。结论认为,氢能产业目前在我国尚处于起步阶段,技术和成本是决定制氢和储氢的关键因素;基于现状,应将氢能与可再生能源技术有机结合,以实现"灰氢"到"绿氢"的转化。     

由乙醇和水蒸气转化制氢的反应机理研究取得进展

<正>新加坡的一个研究团队正在开发一种将产自废弃生物质的乙醇催化转化为氢气的新方法。目前,氢气主要通过甲烷蒸汽转化来生产。与之相比,以废生物质发酵产生的乙醇为原料制氢可能更清洁。尽管近年来有不少对乙醇蒸汽转化制氢的研究,但仍无法实现有经济效益的工业制氢。部分原因是过于复杂的反应产生的产品种类太多。且由于对反应机理认识困难,阻碍了进一步改进催化剂。     

润滑油馏分加氢工艺中廉价氢气的利用

通过生产试验 ,找出了润滑油馏分加氢脱酸装置合理的新氢纯度和新氢量 ,同时对采用制氢装置供氢、化肥厂弛放氢和催化裂化干气提浓氢三种不同氢源的润滑油生产成本进行了对比分析 ,为在生产中减少制氢装置所产高成本氢气用量 ,利用廉价的氢源找到了依据 ,使加氢脱酸装置吨油氢气成本大为降低。     

质子交换膜燃料电池用氢气的质量控制

简要介绍了化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢以及光解水和生物质等新型制氢的方法,叙述了冷凝-低温吸附、低温吸收-吸附、变压吸附、钯膜扩散、金属氢化物分离五种氢气提纯方法,对质子交换膜燃料电池用氢气所依据的相关标准进行了比较分析,指出了氢气中总硫、一氧化碳、甲醛与甲酸、总卤化物、氨气、二氧化碳、水、总烃、氧气、颗粒物、...     

碳捕集和煤制氢过程耦合

正由于装置的复杂性和固体气化的低收率,到目前为止,与甲烷蒸汽转化制氢(SMR)相比,从生物质或煤生产氢气并不合算。SMR工艺只用比固体制氢少得多的能源和设备就能产出高纯度氢。一些液体制氢流程已商业化,不过绝大多数应用不是把氢气作为最终产品,而是为馏分油产品升级。韩国延世大学和英国爱丁堡大学的研究者开发了一种突破性低碳技术,有可能用于氢气发电供热或为混合动     

国内简讯

<正> 催化重整开工用氢制备工艺通过技术鉴定催化重整开工和催化剂还原用氢气,通常采用电解制氢和高压贮氢解决氢气来源。石油化工科学研究院和长岭炼油厂共同开发成功的制氢新工艺,经长岭炼油厂重整装置工业使用结果表明,该工艺具有流程简单、生产操作方便、占地面积小、安全性好、比高压贮氢瓶法可节省投资100万元以上、在缓和的工艺条件下,每立方米原料油可产出40—50立方米纯度99％以上的氢气,完全可以代替电解氢和高压贮氢用于催     

低损失率脱除碳氧化物生产燃料电池氢的技术应用

为解决燃料电池氢资源紧缺问题,某炼化公司拓展了低温甲烷化技术的应用,将该技术用于脱除工业氢中碳氧化物,生产燃料电池氢,率先在国内通过该工艺产出燃料电池氢,解决了燃料电池氢资源“瓶颈”,取得了良好的社会效益和经济效益。与普遍使用的PSA法生产燃料电池氢相比,采用低温甲烷化技术可降低氢损失率约20%,节省投资70%,按产氢3 000 m³/h规模测算可降本增效490万元/a。在副产氢资源不足而需通过制氢来满足全厂氢气平衡的情况下,以制氢装置所产工业氢为原料,利用低温甲烷化技术生产燃料电池氢具有一定的优势和合理性。     

齐鲁石化氢气系统优化利用

介绍齐鲁石化氢气网络系统优化利用情况。在氢气资源平衡数据的基础上,对企业的产氢、用氢平衡情况进行了分析及预测,通过使用过程集成方法对氢气系统优化,降低了制氢装置的负荷,减少了加工成本和能耗,效益显著。     

传统和新型制氢方法概述

综述了化石燃料(煤、天然气)制氢方法和其他具有发展前景的制氢方法,着重介绍了煤制氢和天然气制氢工艺原理、工艺流程、产氢量以及产氢效率和成本,认为化石燃料制氢效率的提高和污染物的减排是需要关注的重点,制取氢气主要原料的改变也是必然的趋势。     

政策要闻

<正>加快制订氢能源发展战略面对石化燃料能源日益枯竭的严重挑战,以及不断苛刻的环境要求,近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发上,氢能以清洁、高效、质轻等优点,受到了人们的青睐。氢作为一种二次能源,传统的制氢法主要有矿物燃料制氢和电解水制氢,目前一些新的制氢法如生物制氢、太阳能制氢、核能制氢等应运而生,,但距离商业化生产尚有距离。氢能接近商业化利用方式主要是直接燃烧、燃料电池,核聚变利用正处探讨阶段。专家认为,只要能解决氢能源的分配系统,氢能的应用就上路了,特别指出的是氢燃料电池技术将引发一场汽车技术革命。发展氢燃料电池汽车将是我国经济持续发展新的增长点。预计到2010年,我国燃料电池汽车将达到1000辆,氢气需求量将达2．5～3吨。     

异构化装置排放气回收氢气可行性分析

中国石化塔河炼化有限责任公司300 kt/a临氢异构化装置采用氢气一次通过流程,反应尾气富含70％左右的氢气经碱洗塔后排入燃料气系统,造成大量氢源浪费.为此提出三种氢气回收可行性方案.方案1:尾气进1号加氢膜分离装置氢气提纯装置后并入全厂氢气管网;方案2:尾气进2号制氢装置作为制氢的原料之一,经工艺流程后产出氢纯度99...     

新疆油田红浅稠油原位气化制氢过程及其影响因素研究

研究了温度、含水饱和度、氧气体积分数和压力对新疆油田红浅稠油原位气化制氢影响。实验结果表明,温度的增加显著提升气化效率和产氢反应,600℃条件下制氢效率达18.33 mg/g。含水饱和度的升高可以促进水气变换反应产生更多氢气,但达到一定值后不再提高氢气产量。增加氧气体积分数可以显著提高氢气生成,但过高的氧气体积分数会促使氢气生成量下降,50%浓度下制氢效率最高。压力对产气组成有显著影响,较高的压力会增加二氧化碳产量并抑制氢气生成。     

氢源替代水电解制氢在PP装置上的应用

炼厂内氢气管网处于富氢状态,利用氢气管网内的多余氢气替代PP装置的水电解制氢,不但可以降低能耗,还能解决水电解制氢后续处理难的环保问题。     

煤发酵制生物氢和甲烷的模拟实验

为查明煤发酵制生物氢和甲烷,以及连续发酵产氢产甲烷的最佳产气条件,以河南省鹤壁四矿的瘦煤为发酵底物,分别利用自主研发的产氢培养基和产甲烷培养基富集地层水中的混合菌群,并以其为接种物,分析了在不同条件下生物氢气和生物甲烷的生成量,并利用发酵产氢后的废料为基底,使用不同方法进行处理,研究了生物甲烷的生成量。实验结果表明:①发酵产氢最适宜的初始pH值在6.0左右;②金属离子络合剂EDTA二钠可显著提高氢气产率,当EDTA二钠浓度为2.0g/L时,氢气产率达到最大值;③产甲烷发酵时,将白腐菌液和富集培养后的地层水菌液同时作为接种物时的甲烷产率最高;④向产氢后的废料中补加碱液以及新鲜地层水,均可实现废料再生甲烷,且直接补碱液时的甲烷产率更高;⑤相比于单独发酵产甲烷工艺,连续产氢产甲烷工艺可获得更高的甲烷浓度和甲烷产率。该成果为微生物采煤技术提供了实验依据。     

炼油企业氢气系统优化研究

原油劣质化和油品清洁化的趋势导致炼厂对氢气的需求日益增加。为降低氢气成本,当前对氢气系统的优化多集中在以氢源、氢阱构成的氢气网络优化匹配方面,对包含用氢装置、氢气回收装置和相关设备在内的企业氢气系统优化论述较少。本文在分析氢气优化的措施基础上,提出了一种系统化的氢气系统优化方法和策略,包括优化装置用氢的纯度与总量、提高副产氢量、优化管网级数、按氢气纯度合理匹配氢源和氢阱、回收利用氢气资源、优化制氢工艺和原料、提高关键设备效率等。对从实际操作角度优化企业氢气系统、合理利用氢气、降低氢气成本具有一定的指导作用。     

燕化公司加快天然气制氢步伐

燕化公司为解决提高柴汽比及优化乙烯原料过程中氢源不足的难题 ,决定利用陕西长庆油田每年提供的 6× 1 0 9ｍ3天然气资源 ,建设一套规模为 2× 1 0 4 ｍ3的天然气制氢装置。该装置的产品为工业氢 ,纯度高 ,品质好 ,可为燕山炼油厂的中压加氢装置和柴油加氢精制装置提供可靠的氢源。该装置于 2 0 0 0年 3月动工 ,现已基本建成 ,计划于 2 0 0 1年 3月转入试车阶段。目前 ,为满足油品质量升级换代的要求 ,炼油企业对氢气的需求不断增加。采用天然气制氢 ,是缓解当前氢源紧张状况的一个有效途径。由于轻石脑油的氢碳比小、价格高、产氢率低 ,…     

炼油厂氢气网络集成优化研究

通过构建供氢装置、耗氢装置、氢回收装置等通用基础模型,结合炼油厂氢气系统现状,开发了氢气系统模拟数学模型及优化数学模型,并以提高氢气系统安全稳定性为目标,设计了4项优化研究方案。经测算,在满足当前氢气系统用氢需求前提下,制氢装置运行负荷优化方案实施后能减少外购氢10 493 m~3/h,年节省成本1 188.58万元;H_2梯级利用优化方案实施后减少外购氢420 m~3/h,年节省成本387.58万元;H_2-轻烃综合回收优化方案实施后减少外购氢12 014 m~3/h,年经济效益为9 738.21万元;集成优化方案实施后,炼油厂无需外购氢,仅需1号制氢装置满负荷运行、2号制氢装置负荷提高至87.05%即能满足系统用氢需求。     

用多种合成酶从生物质的葡萄糖和木糖直接制H_2

<正>弗吉尼亚理工大学的研究人员利用由10种以上的净化酶组成的合成酶在玻璃容器内成功地将生物质经预处理后得到的葡萄糖和木糖完全转化成了H2和CO2。在此过程中葡萄糖和木糖同时被转化成H2,每个碳原子产两个H2分子,达到了可能的最大产率。研究人员先用试验数据拟合得到的非线性动力学模型,找到了对反应速率和产率影响最大的酶。该模型优化酶