氢网络的夹点分析与优化

通过分析炼厂不同氢源、氢阱、氢气净化提浓单元等氢气网络的组成特点,采用夹点分析法对某企业的氢源、氢阱进行分析与计算,以氢气纯度、流量为约束条件,同时考虑压力、杂质的影响。通过耦合、调整氢源-氢阱网络等措施,优化后的氢气网络PSA负荷降低39.14%,制氢单元负荷降低27.11%,氢气压缩机减少2台,实现了增加氢气来源,降低氢气成本的目的。     

运用多氢源匹配法设计氢分配网络

石油炼化企业中氢网络的优化对提高氢资源的利用率意义重大,以降低氢消耗和简化集成方法为目标提出了一种氢回用网络的设计新方法。在向一个氢阱分配氢源时,优先分配内部氢源,并将浓度刚好高于和刚好低于该氢阱入口浓度的氢源进行匹配利用,从而最大限度地降低外部氢源消耗。对文献中几个实例的研究表明,本文方法得到的结果可与文献方法得到的目标值相媲美,而设计步骤简单计算量小,可用手算即能完成,说明本文提出的方法是可行的。另外,本文方法不仅可以得出氢消耗目标值,还可以同时得出氢网络设计。     

考虑多对耦合源阱的氢网络优化方法及其应用

在氢网络中,氢源氢阱通常连接于同一个耗氢反应器,为耦合源阱;反应器操作参数的改变影响该耦合源阱参数。在同一个氢网络中可能存在多对耦合源阱,考虑多对耦合源阱的氢网络优化能够进一步为炼厂降低氢耗,提高经济效益。通过分析氢网络的公用工程与多对耦合源阱的关系,推导确定了公用工程迁量与反应器耗氢以及耦合源阱之间的方程。据此建立了耗氢反应器参数和氢网络图像集成优化方法。案例研究表明,该方法简单、容易理解,能够直观给出公用工程迁量与反应器进口温度之间的关系。     

储氢提纯和氢网络的耦合优化

基于氢网络的集成以及AB₅型储氢材料LaNi_4.75Fe_0.25及LaNi_4.85Al_0.15的特性,对储氢提纯在氢网络中的应用进行研究。综合考虑LaNi_4.75Fe_0.25及LaNi_4.85Al_0.15储氢/放氢动力学,建立了储氢提纯氢网络的优化方法,根据单位质量储氢材料提纯的节氢能力和公用工程节省量与提纯参数的关系,确定最优提纯氢源浓度、最大公用工程节省量、储氢材料量和吸氢时间。用该方法对某炼厂氢网络和储氢提纯单元进行优化,结果表明,最优提纯氢源浓度为70%,提纯后公用工程可节省23.72%; LaNi_4.85Al_0.15作为储氢提纯材料优于LaNi_4.75Fe_0.25,其消耗量为991.26kg。     

考虑多对耦合源阱的氢网络优化方法及其应用

在氢网络中,氢源氢阱通常连接于同一个耗氢反应器,为耦合源阱;反应器操作参数的改变影响该耦合源阱参数。在同一个氢网络中可能存在多对耦合源阱,考虑多对耦合源阱的氢网络优化能够进一步为炼厂降低氢耗,提高经济效益。通过分析氢网络的公用工程与多对耦合源阱的关系,推导确定了公用工程迁量与反应器耗氢以及耦合源阱之间的方程。据此建立了耗氢反应器参数和氢网络图像集成优化方法。案例研究表明,该方法简单、容易理解,能够直观给出公用工程迁量与反应器进口温度之间的关系。     

玻璃熔窑天然气掺氢燃烧探究

当前国内还没有玻璃企业直接将氢气用于玻璃熔窑燃烧,也没有在天然气中掺入一定量的氢气进行混合燃烧,以降低玻璃熔化过程中的碳排放量,来实现生产过程降低碳排放的目的。根据天然气掺氢燃烧特性,探究玻璃熔窑天然气燃烧系统中掺氢的三个不同燃烧方案,为玻璃企业提供参考和借鉴。     

炼厂多杂质氢网络的集成

利用演化法对某炼厂多杂质氢网络进行优化。在考虑源阱之间的各种匹配可能和氢源之间的互补可能基础上,依次求取最大匹配流量矩阵（M矩阵）、潜在匹配流量矩阵（P矩阵）和最优匹配流量矩阵（O矩阵）,确定系统的最小公用工程消耗量为1495.83 m³·h^-1,其节约量为1004.17m³·h^-1,占现行新氢消耗量的40.2%。此外,根据O矩阵确定了相应的最优氢分配网络。     

氢气系统集成优化与装置设备布置

氢气系统的集成与优化已成为化工节能减排的重要研究方向。文中在综合考虑装置占地因素和氢气提纯回用量的基础上,以年均总费用为优化目标,提出了工程项目中的氢系统优化方法,得出了固定投资费用曲线和总费用曲线。通过曲线分析表明设备布置占地和提纯回用的氢气量存在最优关系,获得最终氢系统优化方案。基于所提出的方法对某化工企业的氢系统和设备布置进行优化,结果表明:合理利用现有副产氢气,可以减少新氢用量、节约土地面积,从而使固定投资费用降低280万元/a,总费用节约1 038万元/a。     

新型双压Linde-Hampson氢液化工艺设计与分析

为降低氢液化厂的生产能耗与投资成本,加快我国氢能商业化、民用化的发展,本文提出了一种采用液化天然气（LNG）预冷的新型双压Linde-Hampson（L-H）氢液化工艺系统。系统的设计液氢产量为5t/d,采用膨胀降温与换热冷却相结合的方法实现了对氢气的深冷。借助Aspen HYSYS软件对工艺流程展开了详细的模拟计算与分析,结果表明,该氢液化系统的比能耗为9.802,?效率为41.4%,系统的总?损失为1373.3kW,其中换热设备的?损失占主要部分;在对系统中关键参数进行的灵敏度分析中发现,氢气预压缩压力在2~4MPa范围内变化对液化系统的比能耗和氢气液化率影响较大,而LNG的加压压力对系统性能影响较小。新型氢液化工艺系统设备简单,投资成本较低,具备良好的液化性能,在未来中小型氢液化厂的建设中优势明显。     

现场制氢与外购氢结合加氢站系统工艺优化

氢能作为众多一次能源转化、传输与融合交互的纽带,是实现“双碳”目标的关键,加氢站的高效稳定运行对推进氢能产业发展具有重要意义。文中针对现场制氢与外购氢结合系统进行优化,通过将现场制氢出口20 MPa压缩机与外购氢卸气柱出口连接。结果显示：优化工艺不仅可确保后端45 MPa氢气压缩机出口温度不超过250℃,提高使用寿命,还可将长管拖车内的氢气从常规的7 MPa降低至3—1 MPa,提高拖车有效卸氢率30.77%—46.15%,当购氢成本在30元/kg时,可降低氢气出售成本6.52%—8.58%。同时,随着购氢成本的降低,优化工艺在降低氢气出售成本方面的优势呈下降趋势。综上所述,文中提出的优化工艺对保护45 MPa氢气压缩机,提高长管拖车有效卸氢量,降低氢气出售成本方面具有显著的作用,可为实际生产运营提供参考。     

硫化氢分解制氢的研究进展

利用石油化工、煤化工及天然气化工等生产过程中产生的硫化氢废气制备氢气,不仅能充分利用资源,解决环境污染问题,还是获取廉价氢的方式之一。硫化氢分解制氢主要有高温热分解法、超绝热分解法、催化热分解法、 电化学法、等离子技术法等。对这些方法的研究现状和重点研究方向做了介绍,还综述了各种方法、技术的研究进展。     

Electrochemical hydrogen compressor

The electrochemical compression of hydrogen is well known since years. But new developments of the polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells make it possible to realize the electrochemical compression in a PEM-cell with high efficiency. A new cell design of PEM-cells for operation with a high pressure difference between anode side and cathode side was developed. The purification of hydrogen from carbon monoxide of the reformer gas can be integrated in the hydrogen compressor cell. Operation parameters are presented.     

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。     

氢气纳西姆机组在氢处理工序中的应用

介绍了氢气纳西姆机组在氢处理工序中的应用情况及其控制方案在生产中的实现和运行效果。     

Diffusion coefficient of hydrogen in a Pd-Ag membrane: Effect of hydrogen solubility

The permeabilities of hydrogen through a Pd₇₅-Ag₂₅ membrane have been measured at temperatures ranging from 423 to 573 K and under hydrogen pressure differences ranging from 69 to 256 kPa. From the available literature solubility data a neural network model has been developed in order to simulate the variation of the hydrogen content in the alloy as a function of pressure and temperature. Then, from steady state permeability measurements and calculated solubilities, the diffusion coefficients of hydrogen have been computed. At a given temperature, the diffusion coefficient has been found to decrease with the hydrogen content (0.1 ≤ n = H/M ≤ 0.37). A simple relation is then suggested to predict the variation of the diffusion coefficient on both temperature and hydrogen content. To account for the variation of the diffusion coefficient with n, the integration of Fick's law of diffusion has been performed numerically, resulting in non-linear profile of hydrogen content through the membrane under steady state permeation.     

利用硫化氢制备氢气和硫化锌新方法

利用电化学溶解-沉淀法回收利用硫化氢制取氢气和硫化锌.考察了不同硫化氢含量、进气流速对吸收反应的影响,并对电解制氢和硫化氢吸收反应的双系统匹配运转进行了详细研究.结果表明,在温度为25℃、搅拌速率为100 r•min^-1条件下,硫化氢的一次吸收率可达99.9%以上,电解液可循环使用;电解反应可在低电压0.5 V和25℃条件下进行,制氢电耗低于1.2 kW•h•m^-3H₂.     

规模储氢技术及其研究进展

介绍了几种常用的储氢技术如高压压缩储氢技术、吸氢物质强化压缩储氢技术、液化储氢技术和金属氢化物储氢技术的研究进展,并对规模储氢技术的发展前景进行了预测和展望,指出规模储氢技术目前急待解决的问题是提高储氢密度、储氢安全性和降低储氢成本。     

氢气压缩机自控改造

介绍了氢气压缩机在氢处理工序中的应用以及实施自动控制改造后的运行效果。改造后,在确保稳定安全生产的同时,不仅提高了设备的利用率,而且改善了操作环境及操作强度。     

氢能载体十氢萘制氢表观动力学

十氢萘是一种储氢密度很高的氢能载体,通过催化脱氢反应可将储存在十氢萘中的氢气释放出来。本文考察了用于制氢的十氢萘液相脱氢反应,在Pt负载的活性炭颗粒催化剂(Pt/AC)上可获得约47%的脱氢转化率;浓度分布显示十氢萘脱氢为分别生成萘及四氢萘的平行反应。在温度290~335℃、压力0.7~1.3MPa、搅拌转速1000r/min的条件下,在间歇高压釜中考察了十氢液相催化脱氢动力学,建立了脱氢反应表观动力学模型,对十氢萘脱氢实验数据进行非线性拟合,得到十氢萘脱氢表观动力学模型参数,生成萘及四氢萘的表观活化能分别为116.27kJ/mol、114.38kJ/mol。经统计检验,结果表明所建立的十氢萘催化脱氢表观动力学模型和参数估值是可靠的。     

氢气处理工艺流程及氢压机在线切换控制要点

介绍中石化集团南京化学工业有限公司氯碱部离子膜法烧碱生产装置氢气处理系统的工艺流程,以及在线切换氢压机的操作和控制要点。