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石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题? 本文由 盖德化工论坛 转载自互联网 ,? x 石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题 朱治利 (广安发电有限责任公司,四川广安 638017)   摘 要:介绍了石灰石-石膏湿法脱硫技术中的问题及处理方法,设计运行中的几个重要参数,采用的新技术。   关键词:湿法脱硫;技术 1 石灰石-石膏系统中吸收塔的结垢问题 1.1 结垢机理   1)石膏终产物超过了悬浮液的吸收极限,石膏就会以晶体的形式开始沉积,当相对饱和浓度达到一定值时,石膏晶体将在悬浮液中已有的石膏晶体表面进行生长,当饱和度达到更高值时,就会形成晶核,同时,晶体也会在其它各种物体表面上生长,导致吸收塔内壁结垢。   2)吸收液pH值的剧烈变化,低pH值时, 亚硫酸盐 溶解度急剧上升,硫酸盐溶解度略有下降,会有石膏在很短时间内大量产生并析出,产生硬垢。而高pH值亚硫酸盐溶解度降低,会引起亚硫酸盐析出,产生软垢。在碱性pH值运行会产生碳酸钙硬垢。 1.2 解决办法   1)运行控制溶液中石膏过饱和度最大不超过130%。   2)选择合理的pH值运行,尤其避免运行中pH值的急剧变化。   3)向吸收液中加入 二水硫酸钙 或亚硫酸钙晶种,以提供足够的沉积表面,使溶解盐优先沉积在表面,而减少向设备表面的沉积和增长。   4)向吸收液中加入添加剂如:镁离子、乙二酸。乙二酸可以起到缓冲pH值的作用,抑制二氧化硫溶解,加速液相传质,提高石灰石的利用率。镁离子的加入生成了溶解度大的MgCO3,增加了亚硫酸根离子的活度,降低了钙离子浓度,使系统在未饱和状态下运行,以防止结垢。另外,氢氧化镁或碳酸镁的溶解度远较石灰石大,所以设计中为了降低液气比,采用石灰石中添加氢氧化镁或碳酸镁,称加强镁石灰石-石膏法。在当地镁盐产量丰富的情况下,是有很大优势的,其效果高于传统石灰石-石膏法。 2 脱硫系统的腐蚀与防腐 2.1 腐蚀机理   1)烟气中的SO2、HCl、HF等酸性气体在与液体接触时,生成相应的酸液,其SO32-、Cl-、SO42-对金属有很强的腐蚀性,对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。   2)金属表面与水及电解质形成电化学腐蚀,在焊缝处比较明显。   3)结晶腐蚀,溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内,当系统停运后,吸收塔内逐渐变干,溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶,随后体积发生膨胀,使防腐内衬产生应力,尤其是带结晶水的盐在干湿交替作用下,体积膨胀高达几十倍,应力更大,导致严重的剥离损坏。   4)环境温度的影响。由于GGH故障或循环液系统故障,导致塔内烟温升高,其 防腐材料 的许用应力随温度升高而急剧降低。温度急剧变化,由于防腐内衬与基体的膨胀系数不同,导致不同步的膨胀,因应力使内衬粘接强度下降。由于温度的上升,降低了内衬材料的耐腐蚀性和抗渗透性,加速了内衬老化,由于防腐内衬施工中存在如气泡、裂纹等缺陷,受热应力作用迅速发展,介质渗透进去后又起到了加速作用。   5)浆液中由于含有固态物,落下时对塔内物质有一定的冲刷作用,特别是对于塔内的凸出物区。 2.2 防腐技术 1)合理控制pH值。   2)选择合理的FGD烟气入口温度,并选择与之相配套的防腐内衬,选择与入口烟温,塔内设计温度不相匹配的内衬材料是致命的错误。 3)严格把握防腐内衬的施工质量。   4)由于吸收塔一般现场制作,必须在吸收塔制作过程中保证焊口满焊,焊缝光滑平整无缺陷,内支撑件及框架不能用角钢、槽钢、工字钢,应用圆钢、方钢为主,外接管不能用焊接,要用法兰连接。   5)选择合理的防腐材料。对于静态设备的防腐,主要有两种,第一种,在炭钢本体衬防腐材料,第二种,利用耐腐蚀的合金材料。采用防腐内衬,主要材料为玻璃鳞片树脂和橡胶内衬及玻璃钢。   玻璃鳞片抗渗透性非常优秀,施工方便,易修复,耐磨性稍有欠缺,耐温性从珞璜电厂使用效果来看,也不是很理想。橡胶内衬耐磨性好,有良好的弹性和松弛应力,但橡胶对热老化敏感,容易老化,施工难度大,从重庆电厂来看,橡胶内衬最后的一道闭和缝很不容易处理好,失效一般从那道缝开始,修补困难,粘接强度也不理想。   玻璃钢当温度低于80℃时,能安全的运行,超过80℃,玻璃钢材质就不适合,所以采用玻璃钢必须有可靠措施控制入口烟温和塔内温度。   近来,国际上开发出一些高性能的防腐涂料,成本低,效果据说也很优良,但国内没有业绩。   采用耐腐蚀合金材料造价昂贵,国外尤其是美国应用较多,不太适合中国国情,其主要材料有高硅铸铁,超低炭钢如316L和317L,或者是镍基合金。但效果反映不是很好。近来,又出现一些非金属材料如花岗岩及陶瓷,其防腐耐蚀性能优良,但制作困难。   对于动态设备防腐耐磨,主要采用铸铁+橡胶衬里,或炭钢+橡胶衬里,或直接用不锈钢制作,对于GGH和BUF等大型设备,除了选用合适的材料外,其合理的工艺流程和布置位置,布置方式显得更加重要。 3 系统设计运行中的几个重要参数 3.1 吸收液的pH值 从二氧化硫的吸收来讲,高的pH值有利于二氧化硫的吸收,pH值=6时,二氧化硫吸收效果最佳,但此时,亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶解受到严重抑制,产品中出现大量难以脱水的亚硫酸钙,石灰石颗粒,石灰石的利用率下降,运行成本提高,石膏综合利用难以实现,并且易发生结垢,堵塞现象。而低的pH值有利于亚硫酸钙的氧化,石灰石溶解度增加,按一定比例鼓入空气,亚硫酸钙几乎可以全部得到就地氧化,石灰石的利用率也有提高,原料成本降低,石膏的品质得到保证。但低的pH值使二氧化硫的吸收受到抑制,脱硫效率大大降低,当pH=4时,二氧化硫的吸收几乎无法进行,且吸收液呈酸性,对设备也有腐蚀。 3.2 液气比   液气比也是设计中的一个重要参数,它在数字上就是石灰石-石膏法脱硫系统操作线的斜率。它决定了石灰石的耗量,由于石灰石-石膏法中二氧化硫的吸收过程是气膜控制过程,相应的,液气比的增大,代表了气液接触的机率增加,脱硫率相应增大。但二氧化硫与吸收液有一个气液平衡,液气比超过一定值后,脱硫率将不在增加。此时,由于液气比的提高而带来的问题却显得突出,出口烟气的雾沫夹带增加,给后续设备和烟道带来玷污和腐蚀;循环液量的增大带来的系统设计功率及运行电耗的增加,运行成本提高较快,所以,在保证一定的脱硫率的前提下,可以尽量采用较小的液气比。 3.3 系统传质性能   系统传质性能越好,系统的脱硫率就越高。系统传质系数与物系、填料、操作温度、压力、溶质浓度、气、液、固三者的接触程度有关。选择合理的吸收塔,提高烟气流速,有利于提高系统传质速率,减少传质阻力,在优化脱硫效率的同时,还能降低投资成本,降低运行成本。 3.4 石灰石粒度   参与反应的石灰石颗粒越细,在一定的质量下,其表面积越大,反应越充分,吸收速率越快,石灰石的利用率越高,但在使用同样的研磨系统前提下,石灰石出料粒度越细,研磨系统消耗的功率及电耗越大。所以在选择石灰石粒度时,应找到反应效果与电耗的最佳结合点。 3.5 Cl-含量   氯离子含量虽然很小,但对脱硫系统有着重大的影响。首先,由于SO2、H2SO3、H2SO4、HCl在吸收塔中很快与碱性物发生反应,生成硫酸钙和氯化钙,由于硫酸钙几乎不溶于水,SO42-浓度非常小,可以忽略不计,相比之下,氯化钙极易溶于水所以Cl-的浓度相对较大,其腐蚀影响就比SO42-大得多,如果Cl-没有被及时排除,降低浓度,将造成很大的腐蚀破坏。Cl-在脱硫系统中是引起金属腐蚀和应力腐蚀的重要原因,当Cl-含量超过20 000×10-6时,不锈钢已不能正常使用,需要用氯丁橡胶,玻璃鳞片做内衬。当Cl-浓度超过60 000×10-6时,则需更换昂贵的防腐材料。   其次,氯离子还能抑制吸收塔内的化学反应,改变pH值,降低SO42-去除率;消耗石灰石等吸收剂;氯化物又抑制吸收剂的溶解;由于抑制了石灰石的溶解,使石膏中的石灰石含量增加,而工业要求较高品质的石膏中石灰石含量不超过2%。   Cl-含量增加引起石膏脱水困难,使其含水量大于10%。Cl-含量增加严重降低石膏品质,因为工业上对石膏中的Cl-含量有严格的要求,Cl-超标使石膏板不能成型,综合利用困难。   氯化物的增加,使吸收液中不参加反应的惰性物质增加,浆液的利用率下降,要达到预想的脱硫率,就得增加溶液和溶质,这就使得循环系统电耗增加。   综合而言,氯在系统中主要以氯化钙形式存在,去除困难,影响脱硫效率,后续处理工艺复杂,设计工艺中必须充分考虑其影响。 4 几项新技术   下面介绍几个在传统石灰石-石膏法基础上发展起来的几项新技术,其在国外都有成功的应用,但在国内尚未有业绩。 4.1 加装托盘   美国在空塔的基础上,为提高空塔脱硫率,在空塔上部加装了托盘,托盘上开孔,开孔率30%~50%,喷嘴喷出的浆液喷到托盘上,而烟气由下向上从托盘孔中均匀地通过,通过试验数据表明,使用托盘可以使烟气分布均匀,最重要的是,它可以增大气液接触面积,进而降低了液气比,节约了功率及电耗。   500 MW容量,其配套的FGD入口二氧化硫浓度1 800×10-6,脱硫率90%,吸收剂为石灰石的条件下,采用托盘与不采用托盘的系统做了一个比较,前者液气比降低了27%,总功率降低了710 kW。   试验中其喷嘴为碳化硅,托盘采用合金多孔托盘。 4.2 LS-2系统   由ABB公司在传统的空塔技术上发展起来的,其核心技术就是采用了较高的烟气流速,同时,为了消除高烟气流速带来的问题,保持和提高脱硫率,又采用了独特的喷嘴布置,新型的除雾器;超细的石灰石粒度。   烟气流速传统设计为3.048 m/s左右(液柱塔要设计得高一些),LS-2系统设计的烟气流速提高到4.572 m/s,最高可以在5.489 m/s的流速下运行。ABB公司这样设计的技术依据是石灰石-石膏法中,二氧化硫的吸收属于气膜控制过程,而对于气膜控制过程,烟气流速的提高,可以减少气膜阻力,使得气体与液体都分散得更为均匀,气液两相接触面积增大,脱硫系统的总的传质速率将迅速提高,在保证脱硫率的前提下,可以大大降低液气比,总电耗得到显著的降低。   为了适应高的烟气速率,ABB公司对喷嘴的布置采取了特殊的方案,具体的布置方式由于无实物和资料介绍,无法了解,但总的来说,与传统的喷嘴布置相比,其布置更为紧凑,密度更大,相互交叉重叠较多,相信是为了在更短的时间内浆液能和烟气中的二氧化硫充分的反应。估计因为喷嘴的重叠度很大,所以ABB公司设计的喷嘴层数减少了,相应的,吸收塔的高度可以降低。   高的烟气流速带来的几个问题之一就是出口烟气雾沫夹带增多,这样会给吸收塔后的一系列设备及管道带来严重的玷污和腐蚀,且由于含水量增大,相同的温度下,烟囱出口产生白烟几率增加。传统的除雾器在如此高的烟气流速下无法达到额定的除雾率,国外资料表明,传统的除雾器设计烟速为3 m/s左右,超过3.66 m/s,即使二级除雾器也会产生明显的雾沫携带。ABB公司采用了新型的除雾器来解决这个问题。传统的除雾器都是垂直布置在吸收塔的上部,而ABB的试验数据表明,除雾器水平布置对烟气流速的容忍极限大大提高,水平布置的卧式除雾器能在高达6.1 m/s的烟气流速下可靠除去雾沫。基于这一实验结果,这种新型除雾器被设计成二级,第一级为斜度300的大雾滴除雾器,它的任务是除去烟气中的大雾滴,为第二级除雾器提供分布均匀的烟气流,第二级为水平布置的卧式除雾器,这种设计能可靠的除去高速烟气中夹带的大量雾沫,且由于第一级有300的倾斜度,不会产生积水堵塞。   前面提到由于喷嘴布置更为紧凑,液气比显著降低,都使吸收塔的直径和高度减小,投资成本降低,运行电耗降低,但由于吸收塔相对减小,而石灰石的溶解度一定,故液体中的石灰石减少,pH值将降低,低的pH值不利于二氧化硫的吸收,当pH值低至4时,二氧化硫的吸收几乎停止,为了保持液体合适的pH值,必须在二氧化硫与石灰石反应时,保证有充足的石灰石迅速溶进液体,要保证这个速率,就要求石灰石与液体有非常大的表面接触面积,传统的石灰石粒度(250目,90%通过)已不能满足这个要求,需要寻求更细的石灰石粒度,如果采用传统的球磨机,就需要消耗更多的电能,运行成本将得到提高,经济性下降。   ABB公司采用了一种主设备叫辊轮磨粉机的全干式研磨系统,这套系统没有找到具体的设备结构资料,甚至连图片介绍也没有,仅仅了解到系统的入口粒径不超过40 mm,未经处理的烟气被用来驱动磨粉机和烘干石灰石,从磨制系统排除来的烟气返回到吸收塔进行处理,石灰石制备和处理是一个全干的系统,并包含一个巧妙的干式注入系统以防止粉尘返回系统。其具体的工作过程及原理尚未了解到。这一石灰石磨制系统在美国国内与传统的湿式球磨机相比,据说工程造价和运行费用大大降低,节约电耗十分明显,最关键的一点:石灰石出口粒度为325目(95%通过),满足LS-2系统要求。   ABB的辊轮磨机与传统湿式磨机相比,ABB公司称其电耗,工程投资,运行成本,安装周期都远低于后者,这种比较估计是在石灰石入口粒径相同,出口粒径也相同的前提下,但不知325目(95%通过)的辊轮磨机与250目(90%通过)的湿式球磨机相比,其电耗、投资、运行成本,安装周期有无优势。只有这样比较才有实际的意义。   另一方面,瑞士斯维达拉公司介绍,湿式磨机与干式磨机相比,前者电耗、投资、噪音都远低于后者,其湿式磨机的优势更为明显。这和ABB公司的结论有些矛盾,故两者的结论均有待进一步调研。   超细的石灰石颗粒确实对降低液气比起到了很好的效果,它是为适应吸收塔尺寸减少而设计的,但反过来有使吸收塔尺寸的进一步减少提供了可能,塔内反应更充分,石灰石利用率进一步提高。电耗方面:全干的辊轮磨机节约了电耗;液气比的减少使持液量减少,循环液量减少,循环泵等设备的节电效果显著。同时,取得了这些优势后,它并没有牺牲系统的脱硫率,并且提高了脱硫率。   LS-2系统代表了先进的紧凑的高效的湿法脱硫工艺,ABB公司称,总体上,LS-2系统与目前其它最先进的相同容量的湿法脱硫工艺相比,可节约大约15%~30%的总投资,降低10%~20%的电耗,工期也得到缩短(在美国俄亥俄州的一个电厂中,LS-2系统示范工程,处理500 MW容量的锅炉烟气,从设计开始到投产时间为22个月)。   可以总结LS-2系统成本的下降主要得益于以下几点:吸收塔尺寸的减少;传质阻力的减少;吸收液总量的减少;石灰石的利用率提高;取得更细的石灰石颗粒的同时,却大大降低了系统总电耗。 4.3 CT-121系统   由日本千代田公司开发的第二代烟气脱硫系统,又称千代田工艺。其核心技术是喷泡塔(喷射式鼓泡反应塔,GBR),其工作过程如下:烟气从引风机进入反应塔,经过垂直的烟气分配器以一定的压力进入浆液,形成一定高度的喷射气泡层,在浆液上层进行气液传质,吸收二氧化硫与粉尘。二氧化硫与碳酸钙生成亚硫酸钙,同时,按一定比例向塔内注入空气,亚硫酸钙被氧化成硫酸钙,洁净烟气经除雾器排入烟囱,石灰石浆液直接用泵泵入反应塔,当浆液浓度达30%时,引入脱水机脱水得二水硫酸钙。   该工艺对于烟气不需降温,所以可以省去昂贵且易腐蚀的烟气加热器,脱硫和除尘同时进行,效果都很好,碳酸钙利用率高达99%,100 MW级机组的CT-121系统试验采用不同硫份的煤种,不同品质的石灰石,其石灰石的利用率均超过97%,脱硫率大于98%,除尘率大于90%,试验中采用了玻璃钢代替传统的橡胶内衬。100 MW机组CT-121系统,由于吸收塔流程短,不设石灰石浆液循环系统,如果加上可以不设除尘器,CT-121系统比相同容量的传统FGD系统投资低20%,占地少35%,但公司已有高性能的除尘器,估计初投资节省的比例不会这么高。运行费用,由于不设浆液循环系统,电耗将大幅度下降,且不用加任何添加剂,运行费用如果控制得当,可望比传统FGD降低50%。在低的pH值条件下,不存在结垢和堵塞问题,对负荷适应性强,最值得强调的是:控制系统十分简单。   该系统运行调整参数如下:通过调整反应塔的烟气压力损失及塔内浆液的pH值来控制脱硫率;改变石灰石浆液液面调整反应塔压力损失,液面高度增加,脱硫率也随之增加。   缺点:吸收过程中由于压力阻力较大,动力消耗相对较大;烟气由于从液体中涌出,烟温很低,烟气再热系统消耗的能量也较大;由于在低pH值下运行,设备需做耐酸防腐。 4.4 优化双循环湿式洗涤工艺(DLWS)   简单的说,就是单塔两段法,其设计依据为:石灰石的溶解,亚硫酸钙的氧化跟二氧化硫的吸收是一个矛盾的过程,其所需的pH环境不同,石灰石的溶解和亚硫酸钙的氧化需要较低的pH值,当pH值约为4时,其效果达到最佳,当pH值约为6时,石灰石的溶解和亚硫酸钙的氧化难以进行;二氧化硫的吸收环境需要高的pH值,当pH值约为6时,其吸收效果达到最佳,当pH值约为4时,二氧化硫的吸收几乎不能进行。   传统的单塔对两者进行了折中,但DLWS系统将吸收塔通过集液斗分为两部分:上循环和下循环。上循环为二氧化硫的吸收段,上循环最佳的pH值为6,此时,二氧化硫的吸收效果达到最佳。上循环中的浆液来自吸收塔外的浆液槽,然后对烟气洗涤后经集液斗又回流到吸收塔外的浆液槽,石灰石按比例加入到此浆液槽中进入系统。下循环为氧化冷却段,下循环的浆液来自吸收塔外浆液槽的溢流液及石膏脱水系统的回用水,其运行的最佳pH值为4,此时,石灰石溶解和亚硫酸钙的氧化达到最佳,石灰石的利用率得到最大的提高,亚硫酸钙的氧化几乎达到100%,石膏中的亚硫酸钙的含量减少到了最低。同时,由于HCL和HF的溶解度较大,所以在下循环中基本都被吸收,这在设备防腐中有着重大意义。 总结DLWS系统的特点如下:   1)冷却池的低pH值运行状态有利于提高石灰石的利用率,并使亚硫酸盐几乎就地氧化。 2)上循环的较高pH值保证了二氧化硫的高吸收率。   3)烟气中的HCl和HF几乎在冷却循环中被完全去除,可以将具有腐蚀的氯化物限制在洗涤器下部很小的范围内。可以在吸收塔不同位置使用不同的材料,而不必为防腐蚀在全塔使用较贵的合金。   4)浆液内的pH值几乎不随烟气中的二氧化硫的浓度波动而变化。   5)吸收循环中的氯化物很低,大约只有冷却池循环的十分之一,保证了二氧化硫的吸收率,大大降低了吸收段材料的防腐要求。   6)上循环中含有过量的石灰石(大约过量20%)及形成的碳酸氢钙在反应过程中具有良好的缓冲效果,即使烟气入口浓度及流量发生较大变化也能保证高的脱硫效率及稳定操作。   7)由于系统能自动控制在最佳的pH值范围内,不随气流及二氧化硫负荷变化的影响,故控制系统能比较简单。   8)由于冷却循环pH较低,在一定去除水平下对石灰石的粒径要求可以放宽,大约可以节约40%左右的用于研磨石灰石的能量。   9)在同一个塔中将两个区域分开,使各个过程都保持最佳的化学条件,这种设计具有很大的经济优势,也是双循环脱硫工艺可同时获得较高脱硫效率和优质商品石膏。   10)集液斗有导流板,导流板的设计使得塔内气流分布均匀,气液接触良好,减少了死角和涡流现象,提高了塔的空间利用率,使塔高降低。   11)由于上部回路pH高,在事故性雾沫夹带时,气流中含有的雾滴pH高,且有过量的石灰石,故对塔以后的设备(包括脱硫风机)及管道腐蚀很小。   12)由于上下回路分开,液体分流使系统所需的事故浆池体积大为减少降低了造价。 13)系统电耗明显降低,原因如下:   (1)上回路在高pH值运行,所需液气比低,浆液量少,泵可以选小。 (2)塔高相对低,循环泵所需压头低。   (3)系统对石灰石粒度要求降低,使磨机功率大大降低,大约40%左右。   (4)氧化条件很好,氧化池液面低,氧化空气的量和压头均可以降低。查看更多 0个回答 . 1人已关注
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PRO2甲醇合成反应器问题? 各位好,我是学习PRO2软件的新手,学习过程中发现, 反应器 包括转换反应器、均衡反应器、吉布斯(最低限度自由能)反应器、活塞流式反应器(PFRS)、连续 搅拌釜 式反应器、煮沸罐式反应器。 我想问下,各种反应器都应用甚么样的反应环境,比如说是转换反应适应 甲醇 合成的变换工段模拟吗;均衡反应器适用于有反应化学计量和平衡数据的热和物料平衡反应,那对于甲醇合成反应是否实用呢?是否知道化学反应方程式的反应就适应呢?还有吉布斯反应器对于那些具体的反应适用呢? 请各位给与详细的指点,在这里谢谢了。查看更多 1个回答 . 4人已关注
21世纪生物制氢技术的研究进展? 如果按目前全球的消费趋势,地球上可采集的石油资源最多能使用到21世纪末。石化、燃煤能源的使用,还带来严重的大气环境的污染,人们日益感觉到开发绿色可再生能源的急迫性,因此研究和开发新能源被提到紧迫的议事日程。 2000年7-8月的美国《未来学家》杂志刊登了美国乔治·华盛顿大学专家对21世纪前10年内十大科技发展趋势的预测,其中第二条是燃料电池汽车问世,福特和丰田公司的实验性燃料电池汽车将在2004年上市。第九条是替代能源挑战石油能源,风能、太阳能、地热、生物能和水力发电将占到全部能源需求的30%。这两条实际上都是新型能源的开发利用。我国"十五"国家重点开发技术项目中也将新型能源的开发利用放在极为重要的位置。 目前,人们对风能、太阳能的开发已经有了相当的研究,并已到了进行加以直接使用的阶段,生物能的研究也取得了重要的进展,但是如何将所获得的能量储存起来,如何将能量转化为交通工具可利用的清洁高效能源,是一亟待解决的重要课题。 生物制氢技术的研究进展 1传统制工艺方法 传统的制氢工艺方法有:电解水;烃类水蒸汽重整制氢方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氢方法。电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水的逆过程,因此只要提供一定形式一定的能量,则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制得的氢气的效率一般在75%-85%。其中工艺过程简单,无污染,但消耗电量大,因此其应用受到一定的限制。目前电解水的工艺、设备均在不断的改进,但电解水制氢能耗仍然很高。 烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应,反应时需外部供热。热效率较低,反应温度较高,反应过程中水大量过量,能耗较高,造成资源的浪费。重油氧化制氢重整方法,反应温度较高,制得的氢纯度低,也不利于能源的综合利用。 2新型生物制氢工艺的发展 随着氢气用途的日益广泛,其需求量也迅速增加。传统的制氢方法均需消耗大量的不可再生能源,不适应社会的发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略的课题,已在世界上引起了广泛的重视。如德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国都投入了大量的人力物力对该项技术进行研究开发。近几年,美国每年由于生物制氢技术研究的费用平均为几百万美元,而日本在这一方面研究领域的每年的投资则是美国的5倍左右,而且,在日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构,并建立了生物制氢发展规划,以期通过对生物制氢技术的基础和应用的研究,使在21世纪中叶使该技术实现商业化生产。在日本,由能源部主持的氢行动计划,确立的最终目标是建立一个世界范围的能源网络,以实现对可再生能源--氢的有效生产,运输和利用。该计划从1993年到2020年横跨了28年。 生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出,20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢的广泛关注,并开始进行研究。生物质资源丰富,是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。在生理代谢过程中产生分子氢,可分为两个主要类群: l、包括藻类和 光合细菌 在内的光合生物; Rhodbacter8604,R.monas2613,R.capsulatusZ1,R.sphaeroides等光合生物的研究已经开展并取得了一定的成果。 2、诸如兼性厌氧和专性厌氧的发酵产氢细菌。 目前以葡萄糖,污水,纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程的研究较多。中国在此方面研究也取得了一些进展,任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术的研究,并于 1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料的有机废水发酵法制氢技术,利用 碳水化合物 为原料的发酵法生物制氢技术。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术的局限,开创了利用非固定化菌种生产氢气的新途径,并首次实现了中试规模连续流长期生产持续产氢。在此基础上,他们又先后发现了产氢能力很高的乙醇发酵类型发明了连续流生物制氢技术反应器,初步建立了生物产氢发酵理论,提出了最佳工程控制对策。该项技术和理论成果在中试研究中得到了充分的验证:中试产氢能力达5.7m3H2/m3.d,制氢规模可达500-1000m3/m3,且生产成本明显低于目前广泛采用的水电解法制氢成本。 生物制氢过程可以分为5类: (1)利用藻类或者青蓝菌的生物光解水法; (2)有机化合物的光合细菌(PSB)光分解法; (3)有机化合物的发酵制氢; (4)光合细菌和发酵细菌的耦合法制氢; (5)酶催化法制氢。 目前发酵细菌的产氢速率较高,而且对条件要求较低,具有直接应用前景。但PSB光合产氢的速率比藻类快,能量利用率比发酵细菌高,且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起,因而相关研究也最多,也是最具有潜在应用前景的方法之一。在生物制氢的全过程中,氢气的纯化与储存也是一个很关键的问题。生物法制得的氢气含量通常为60%-90%(体积分数),气体中可能混有CO2、O2和水蒸气等。可以采用传统的化工方法来除去,如 50%(质量分数)的 KOH溶液、苯三酚的碱溶液和干燥器或冷却器。在氢气的几种储存方法(压缩、液化、 金属氢化物 和吸附)中,纳米材料吸附储氢是目前被认为最有前景的。 3.目前研究中存在的问题 纵观生物技术研究的各阶段,比较而言,对藻类及光合细菌的研究要远多于对发酵产氢细菌的研究。传统的观点认为,微生物体内的产氢系统(主要是氢化酶)很不稳定,只有进行细胞固定化才可能实现持续产氢。因此,迄今为止,生物制氢研究中大多采用纯菌种的固定化技术。 然而,该技术中也有不可忽视的不足。首先,细菌的包埋技术是一种很复杂的工艺,且要求有与之相适应的菌种生产及菌体固定化材料的加工工艺,这使得制氢成本大幅度增加;第二,细胞固定化形成的颗粒内部传质阻力较大,使细胞代谢产物在颗粒内部积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用,从而使生物产氢能力降低;第三,包埋剂或其它基质的使用,势必会占据大量的有效空间,使生物反应器的生物持有量受到限制,从而限制了产氢率和总产量的提高。 现有的研究大多为实验室内进行的小型试验,采用批式培养的方法居多,利用连续流培养产氢的报道较少。试验数据亦为短期的试验结果,连续稳定运行期超过40天的研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高,长期连续运行能否获得较高产氢量尚待探讨。因此,生物技术欲达到工业化生产水平尚需多年的努力。 展望 由于氢是高效、洁净、可再生的二次能源,其用途越来越广泛,氢能的应用将势不可当地进人社会生活的各个领域。由于氢能的应用日益广泛,氢需求量日益增加,因此开发新的制氢工艺势在必行,从氢能应用的长远规划来看开发生物制氢技术是历史发展的必然趋势。 开发中国的生物制氢技术需要做到以下的政策和软件支持: (1)励大宣传。人是生物能源的生产主体和消费主体,有必要通过舆论宣传加强人们对生物能源的认识; (2)加大政府投资和扶持。在新的生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策; (3)借鉴国外经验。充分调动地方和工业界的积极性八 (4)加强高校对生物能源的教育及研究。 随着人们对生物能源的认识不断加深,政府扶持力度的加大和研究的深人,生物制氢绿色能源生产技术将会展现出它更大的开发潜力和应用价值。 查看更多 1个回答 . 4人已关注
炼油厂的甲醇裂解装置的能力扩大,怎么看? 我公司是主要生产铜、镍系列 催化剂 的,而我是公司销售部的。在今年的市场探索当中发现一个很大的趋势,今年 甲醇 裂解催化剂需求量突然很大,以前全国一年的使用量也不到1000吨,但是今年才跑几个单位,甲醇裂解的使用量加起来都高达几百吨了,现在装置都把能力扩大的,以前普遍5000Nm&sup3;/h的,现在基本都是20000,,40000,甚至60000的都已经在建了。对于这种情况,为什么大家都去扩大产能,大家怎么看查看更多 3个回答 . 5人已关注
分馏塔底无再沸器,有加热炉和5公斤蒸汽,请问哪个起到 ...? 刚转到煤制油,之前没接触过分馏塔。学习 精馏塔 流程图的过程中发现我们装置没有采用塔底再沸器的设计, 原料油 入口会经过 加热炉 ,温度大概会升到355,同时塔底有一路5公斤蒸汽,2000方的样子,这两个哪个起到再沸器的功能,我看论坛里说油比较重,需要加热炉提供高温,但问我们实习的企业员工,他们说主要靠的是蒸汽,求解答!!!查看更多 8个回答 . 5人已关注
关于轴承如何配置? 风机、泵等设备的轴承配置时,浮动端与固定端是如何选择的,有没有相关之类的资料文件。比如有的风机叶轮侧为浮动端,为什么选择叶轮侧为浮动端,有没有这方面的资料!求各位大神讲解与沟通! 查看更多 1个回答 . 1人已关注
焦炉气制天然气的焦炉气净化系统? 大家好: 想做一个焦炉气制天然气的成本估算报告,一个焦炉气处理量2亿立方米/年,煤气净化都需要什么主要设备,造价大约多少钱? 有知道的告诉一下呗,谢谢了!!!查看更多 7个回答 . 5人已关注
关于各种通用塑料的应用? 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 各自应用在哪些方面 想了解一下其下游市场查看更多 3个回答 . 2人已关注
谁有压力容器办证用的材料? 我厂的 压力容器 就要办理使用证了,谁有《压力容器安全操作规程》、《压力容器岗位职责》、《应急预案主要内容》。不甚感激! 我的邮箱 candle6719@163.com 查看更多 1个回答 . 1人已关注
衬塑管道和设备,衬里厚度如何检测? 如题, 衬塑管 道和设备中,衬里厚度如何检测?还有就是 玻璃 钢的厚度如何检测?如果玻璃钢还内衬塑料,又该用什么方法检测各自的厚度?查看更多 4个回答 . 4人已关注
何谓汽轮机惰走曲线?其重要性是什么? 何谓 汽轮机 惰走曲线?其重要性是什么? 查看更多 3个回答 . 1人已关注
三甘醇对天然气水露点的影响计算? 使用PRO2 6.0的闪蒸模块计算天然气水露点,组分为 甲烷 99.5mol%, 三甘醇 5000ppm,水85ppm,压力6.28MPa(绝压) (1)若选用PR方程计算,则会显示"系统中没有三甘醇交互左右参数"的对话框,软件中PR方程忽略三甘醇和水的相互左右; (2)若选用glycol包计算,则结果为260摄氏度。 而实际露点为4摄氏度左右,请教各位前辈,我的计算错在哪?该如何正确计算? 查看更多 4个回答 . 2人已关注
Results with warning,结果可用吗? 精馏模拟时,老是提示Results with warning,结果可用吗 查看更多 9个回答 . 2人已关注
简介
职业:上海川易设备工程有限公司 - 销售
学校:湖南化工职业技术学院 - 化学工程系
地区:四川省
个人简介:不用相当的独立功夫,不论在哪个严重的问题上都不能找出真理;谁怕用功夫,谁就无法找到真理。查看更多
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