制氢工艺技术PPT

氢气制造方法

氢气制造包括两个过程，即含氢气体制造 及氢气提纯。 根据所需氢气的用途不同，采用不同的制 造工艺，得到不同纯度的氢气。 制氢原料：目前主要是碳氢化合物，包括 固体(煤)、液体(石油)及气体(天然气)。水是 制造氢气的另一重要原料，可以采用单独 从水中制取氢气如电解水，也可以与碳氢 化合物相结合制得氢气

加氢转化(脱硫)催化剂本身就是脱毒催化剂，可将有机 硫化物加氢转化为H2S，再被后续的氧化锌脱硫剂脱除， 此外还有使烯烃、有机氮、含氧有机化合物、有机氯化 合物加氢转化为烷烃、氨、水、氯化氢的能力。引起此 类催化剂失活的原因有三方面：(1)NH3也会使催化剂暂 时性中毒，其原因是NH3因其有碱性而吸附在钴钼催化 剂的酸性位上，影响了有机硫化物在这些活性位上的吸 附。当NH3被除去后，催化剂活性可恢复。一般控制气 体中NH3，不得高于100ppm(V)。(2)催化剂表面积碳会 引起半永久性失活，通过用氧气燃烧可以再生。这种积 碳主要是由于烃类在催化剂上裂解所致，因此操作时氢 分压不能过低，温度不能过高。(3)含砷化合物会与钴、 镍生成化合物而引起催化剂永久性中毒
氢气的用途
氢是元素中期表中第一种元素，
也是最轻的元素，原子量为 l.0079。它是组成水、石油、煤 炭及有机命体等的一个要素。

氢是自然界较为丰富的物质，也是应 用最广泛的物质之一，是重要的工业 原料，在化学工业、半导体工业及冶 金工业等中均占有重要的地位，特别 是在化学工业中以氢为原料可生产许 多重要的化工产品，如合成氨、甲醇、 精炼各种石油产品及合成多种有机化 学产品。
氢气的化学性质


氢能与很多物质进行化学反应，在进行化学反 应形成化合物时其价键具有特征。氢原子失去 其ls电子就成为H+离子，实际上就是氢原子核 或质子。质子的半径比氢原子的半径要小许多 倍，使质子有相对很强的正电场。因此它总是 同别的原子或分子结合在一起形成新的物质。 如加氢反应就是将氢气加到各种化合物上的反 应。如甲烷化反应： C02+4H2—→CH4+2H20
催化剂
反 应
加氢，脱氢 氧化 加氢裂解 氧化 氧化 合成氨 加氢
毒
物
Ni，Pt， Pd，Cu Co Ag V2O5,V2O3
S,Se,Te,P,As,Sb,Bi,Zn,卤化物， Hg,Pb,NH3,吡啶，O2,CO（<180℃） 铁的氧化物，银化合物，砷化物，乙炔， H2S,pH3 NH3,S,Se，Te，P的化合物 CH4,C2H6 砷化物 硫化物，源自文库H3，O2,H2O,CO,乙炔 Bi，Se，Te，P的化合物，H2O Bi 硫化物
氢气制造方法


(1)煤的高温干馏(亦称焦化) (2)部分氧化法 (3)轻烃水蒸汽转化法 (4)炼油厂及石油化工厂副产氢气
三、烃类蒸汽转化制氢工艺原理

3.1原料脱毒
催化剂的活性和选择性可能由于外来微量 物质的存在而下降，这种现象叫做催化剂 的中毒，而外来的微量物质叫做催化剂毒 物。从广义来说，这些微量物质可能是反 应物、产物或杂质
氧化锌脱硫剂

其本身是脱毒剂，用于脱除硫化氢和反应 性有机硫化合物。对氧化锌脱硫剂有毒害 的杂质主要是氯(HCl)。氯毒害的原因是 HCl会与Zn0反应生成ZnCl2薄层，覆盖在 脱硫剂表面，阻止H2S进入其内部，从而 大大降低脱硫剂的性能。因为ZnCl2的熔 点较低，所以在300℃以上操作时，HCl的 存在是有害的，生成的ZnCl2有流动性。
氢也可作为燃料，是城市煤气
及工业燃料的重要组成部分。 大部分氢气是生产后就地消耗 使用，如石油油工业的制氢装 置就是为精制各种石油产品和 合成各种有机化学产品提供氢 源
一、氢气的性质
1、物理性质 氢气是一种无色无味的气体，在通常 情况下其密度约为空气的十三分之一。 采用致冷剂将氢气进行冷冻或高压氢 气通过绝热膨胀，将温度降至其临界 温度以下，压力高于临界压力，均可 将氢气液化。液态氢在减压下蒸发可 形成固体氢
中温变换催化剂

中变催化剂化学组分为Fe2O3、Cr203、K2O， 使用时被还原为有活性的Fe3O4，催化剂 毒物为硫、磷、硅等。但中变催化剂受毒 物影响较小，如原料气硫含量达到0.1％时 才使Fe3O4转变为FeS，使活性稍有下降， 为新剂的70％～80％。工艺蒸汽中含杂质 过多时会与原料气组分反应，使催化剂结 皮而降低活性
Fe
氧化 费-托合成
SiO2-Al2O3
裂化
吡啶，喹啉，碱性有机物，H2O，重金属化 合物

制氢用催化剂的毒物 制氢工艺过程中广泛采用加氢转化催化剂、 氧化锌脱硫剂、烃类蒸汽转化催化剂、中 温变换催化剂、低温变换催化剂和甲烷化 催化剂。硫、氯、砷、磷、重金属等均为 可能的毒物
加氢转化(脱硫)催化剂
低变催化剂

低变催化剂主要组分为Cu0，添加Zn0、Al203，、Cr203等。 催化剂毒物主要是硫、氯，水、氨也有影响。硫主要来自 原料气，它会与催化剂活性表面的铜晶粒发生化学吸附和 反应而影响活性。研究表明，氯比硫的毒害严重，氯离子 来自蒸汽和原料气，对低变催化剂的毒害是与Cu、Zn0生 成了Cu7Cl4(OH)10(H2O)、ZnCl2· 4Zn(OH)2等组成的低熔 点而有挥发性的表面化合物，使Zn0失去间隔体作用，铜 微晶迅速长大，破坏了催化剂的结构，使活性大大下降。 加之生成的氯化物易溶于水，在湿气条件下，氯化物会沿 床层迁移，毒害更多催化剂。凝聚水和氨可以使催化剂中 铜微晶生成铜氨络合物，使催化剂中毒和侵蚀
烃类转化催化剂

各种烃类转化催化剂的主要化学组成都是Ni0和Al203，， 使用时的活性组分是还原后的金属镍。常见毒物为硫、 砷、卤素、磷和铅。硫是镍催化剂最重要的毒物，硫中 毒的原因是硫与催化剂中暴露的镍原子发生了化学吸附 而破坏了这些镍原子的催化作用，而并非是因为催化剂 中大量的镍与硫反应生成硫化镍。通常容许原料气中硫 含量为0.1～0.3ppm。硫中毒是可逆的。而砷是转化催化 剂的另一重要毒物，来自原料气、蒸汽或脱碳液。砷中 毒不可逆，砷中毒严重时要更换催化剂，甚至要清洗转 化炉管。氯也和硫一样有害，要予以限量。少量氯的毒 害是可逆的，但是大量氯带入催化剂时会与催化物质形 成低熔点或易挥发的表面化合物，使镍催化剂因烧结而 破坏了结构，导致永久失活。有些金属如铜、铅等因会 沉积在催化剂上不易除去而降低其活性