氢同位素低温气相色谱分离装置的研制

低温吸附是一种有效的氢同位素分离方式,是国际热核实验堆（ITER）、聚变-裂变混合堆中包层氚提取系统和含氚重水氚回收系统的优选方案之一。课题组采用低温气相色谱技术研制了氢同位素分离装置,开展了氘-氢体系实验。实验结果表明：（1）分离装置的研制是成功的,实现了长期、连续、安全的运行;（2）分离效率高。既可以将天然丰度的氘氢样品浓缩至90％以上,也可以将氘丰度为0．08％的样品混合气分离后得到氘丰度为30％的产品,贫化部分氘丰度小于10^-5;（3）处理容量大。对氕-氘混合气的处理容量达到100m3／a的规模。     

低温热色谱分离氢同位素

叙述了用“６０１”碳分子筛作托卡马克废气排出气的收集、纯化和低温热色谱的进样单元，以５Ａ分子筛柱在液氮（ＬＮ２）温度下吸附氕、氘，氚，随后把柱温回升至室温（２０℃～３０℃），为了提高分离效率、缩短分离时间和分离柱总长度，在两根分离柱间添加了ＨＤ、ＨＴ等歧化平衡器，经过四根分离柱组成的级联分离柱后氕、氘、氚获得了清晰分离。该装置的单次进样量为５标准升，日处理量为１２０～１８０标准升，流程气体总回收率＞９７％，氘丰度＞９９．９％时，氘、氚损失量（不计加热３００℃活化再生分离柱回收的氘、氚）＜５％，除氕效率＞９８％。     

低温吸附法净化氢同位素气体

为了回收利用核聚变反应堆排出的托卡马克废气,将含有氧、氮杂质的氢同位素混合气,通过催化剂脱氧,低温(77.4 K)吸附的方法,进行了净化处理.实验结果表明,净化后的氢同位素产品气体氧体积分数小于0.1×10-6,氮体积分数小于1×10-6.通过理论计算发现,采用此方法净化氢同位素时,氢同位素的损耗量只有氮杂质含量的10%～30%.因此,采用本方法回收处理核聚变反应堆中的托卡马克废气完全能够满足实际需要.     

氢化物氢同位素分离

介绍了金属－氢系统中氢同位素效应，综述了利用金属氢化物分离氢同位素的主要方法（包括气相色谱法，变压吸附法，变温吸附法和多级串联法）及其最新进展。     

低温精馏分离稳定同位素碳-13回顾与展望

概述了国际上稳定同位素碳-13的分离技术现状;分析了不同装置的技术特点;结合CO低温精馏技术关键及近年低温技术、化工技术的最新成果,从原料气制备工艺、换热器设计、新型填料设计、精馏塔结构、级联形式、能量组织利用等方面分析了低温精馏技术分离碳-13的技术创新途径.     

金属氢化物分离氢同位素

本文介绍了金属氢化物分离氢同位素的基本原理及主要方法,并简要回顾了近年来有关金属氢化物分离氢同位素方面的研究工作。     

低温色谱分离装置的升级与优化

在总结过去多年低温色谱发展的基础上,针对现有的分离装置提出了升级与优化的方案,包括控制系统的升级、低温流路的改造、低温尾气处理系统的研制和在线监测分析系统的优化.通过该方案的实施,将提高装置的自动化水平,实现装置的闭环运行和尾气中氢氦的有效分离,加快色谱柱之间的液氮转移,大幅度降低装置的运行成本.     

大型低温色谱柱系统的研制

低温吸附是一种有效的氢同位素分离方式,是国际热核实验堆(ITER)、聚变-裂变混合堆(FFHR)包层氚提取系统(TES)和含氚重水氚回收系统的优选方案之一.采用低温气相色谱技术研制了一套大型色谱柱系统,开展了氘-氢体系的调试实验.实验结果表明:(1)低温气相色谱柱系统的研制是成功的,实现了长期、连续、安全地运行;(2)浓缩效率高,可以将天然丰度的氘氢样品浓缩至91%以上;(3)处理容量大,对氕-氘混合原料气的处理容量达到每天200方的规模.     

氢同位素纯化分离用钯基膜的研究

本文介绍了氢同位素纯化、分离用钯合金膜的制备技术、种类及其应用情况。根据实际应用情况并分析其优缺点,钯基复合膜其综合性能优异成为今后钯基膜的发展方向,同时还要研发机械强度和耐热性更高的膜支撑体及低成本钯基膜的制备方法,探索高使用寿命、高透过率的新型复合膜。     

HP6890系列气相色谱仪分析炼厂气

本文介绍两种分析炼厂气的方法:一种是传统的由几个步骤组成的方法;另一种用HP6890系列气相色谱仪分析,这种方法能一次完成分析,快速而准确。此文还讨论了在分析过程中应用注意的几个问题。     

GM600型气相色谱仪在高纯氢分析中的应用

由于武钢氧气公司改用冷轧煤气通过变压吸附装置制取氢气,氢气的杂质成分发生了变化,原有的2700型氦离子化色谱仪已不能满足氢气产品的分析要求,改用GM600型气相色谱仪来分析氢气中的杂质组分。简介GM600型气相色谱仪的工作原理和气路流程,分析GM600型气相色谱仪原分析方法及其不足,阐述对原分析方法所做的改进和分析效果。     

隔板蒸馏塔技术及其在空气分离中的潜在应用

隔板蒸馏塔是完全热耦合蒸馏,具有节能、投资低的优点。文章介绍了隔板蒸馏塔的原理、结构及设计方法,并指出了它在空气分离中的潜在应用。     

膜分离技术在焦炉气H2回收中的应用

用膜分离技术开发了一个新的应用过程——从焦炉气中回收氢气．阐述了其工作原理及工艺流程特点，并与传统的焦炉气氢回收方法比较，以实例说明了膜法焦炉气氢回收的运行经济性和实用性．     

焦炉气规模氢分离流程组织研究

氢能规模应用需要储运数以亿立方米计的氢源,液氢储存在各种储氢方式中规模实用化的优势明显.提出采用新的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化,及分区液化和分段加压模型.通过分离模型的能耗计算,表明分段加压能大大减少流程能耗,计算结果对新流程的组织有指导作用.     

Hydrogen component fugacities in binary mixtures with carbon dioxide

The fugacity coefficients of hydrogen in binary mixtures with carbon dioxide were measured using a physical equilibrium technique. This technique involves the use of an experimental chamber which is divided into two regions by a semipermeable membrane. Hydrogen can penetrate and pass through the membrane, while the other component (in this case carbon dioxide) cannot. At equilibrium, pure hydrogen will permeate into one compartment of the chamber, while the binary mixture occupies the other compartment. Thus, the pressure of pure hydrogen on one side of the membrane approaches the partial pressure of hydrogen in the mixture on the other side of the membrane. This allows the direct measurement of the hydrogen component fugacity at a given mixture mole fraction. In this study, results are reported for measurements made on the hydrogen+carbon dioxide binary at 80°C (353 K), 130°C (403 K), 160°C (433 K), and 190°C (463 K), each at a total mixture pressure of 3.45 MPa. The experimental results are compared with predictions from the Redlich-Kwong, Peng-Robinson, and extended corresponding-states models.     

气体分离膜应用的现状和未来

考虑了气体分离膜应用和气体传递机理的各种技术．现在商业气体分离膜应用的范围包括：富氮、富氧、氢回收、从天然气中除去酸性气体(CO2和H2S)、天然气脱水和有价值的挥发有机物(VOCs)的回收．讨论了每一个应用中可用膜材料的现状和限度，及有潜在力的若干新膜的应用，如乙烯／乙烷分离和燃料电池．     

苯基修饰微孔SiO2膜的氢气分离和水煤气变换反应性能

通过正硅酸乙酯与苯基三乙氧基硅烷共水解缩聚反应制备苯基修饰SiO2膜,研究膜材料的氢气渗透和分离性能,并将其作为膜反应器的关键材料应用于水煤气变换反应.结果表明,氢气在苯基修饰SiO2膜中的渗透率随着温度的升高而增大,遵循活化扩散机理,300℃下H2渗透率达到4.67×10-7 mol/(m2·s·Pa),理想分离系数H2/CO、H2/CO2和H2/SF6分别达到10.54、10.50、21.16.在300℃,反应物H2O/CO摩尔比为2∶1的条件下进行水煤气变换反应,膜反应器的CO的转化率比传统固定床反应的CO的转化率高约12％,其原因是苯基修饰的SiO2膜对H2具有一定的选择性.     

Hydrogen component fugacities in binary mixtures with methane and propane

The fugacity coefficients of hydrogen in binary mixtures with methane and propane were measured using a physical equilibrium technique. This technique involves the use of an experimental chamber which is divided into two regions by a semipermeable membrane. Hydrogen can penetrate and pass through the membrane, while the other component (in this case, methane or propane) cannot. At equilibrium, pure hydrogen will permeate into one compartment of the chamber, while the binary mixture occupies the other compartment. Thus, the pressure of pure hydrogen on one side approaches the partial pressure of hydrogen in the mixture on the other side of the membrane. This allows a direct measurement of the hydrogen component fugacity at a given mixture mole fraction. In this study, results are reported for measurements made on the hydrogen+propane binary at 80°C (353 K) and 130°C (403 K) and the hydrogen+methane binary at 80°C (353 K). All measurements were performed with a total mixture pressure of 3.45 MPa. The experimental results are compared with predictions from the Redlich-Kwong, Peng-Robinson, and extended corresponding-states models.     

气体分离膜技术在我国石油化工业氢气回收中应用情况的调研与分析

介绍了气体分离膜的基本原理及在炼厂、化工厂尾气中回收氢气的应用．列举了我国石化企业应用的实例，并提出进一步推广应用的建议．