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低成本生产高品质氢气的纯化成套技术

发布时间:2023-04-06

一、技术名称

低成本生产高品质氢气的纯化成套技术

目前,炼化企业是氢气的主要生产方和使用方,存在着大量氢气被低效利用的情况,将这部分氢气提纯后作为燃料电池用氢或者电子级高纯氢,将会产生巨大的社会效益和经济效益,同时也为炼厂的转型提供了新途径。

围绕该现状,大连石油化工研究院(大连院)开发了低成本生产高品质氢气的纯化成套技术(S-PSA),针对炼化企业不同氢源,形成适应性广的高纯氢制取成套技术。

二、先进性阐述

变压吸附分离技术(PSA)能够获得高纯度的氢气,是炼化企业高纯度(≥99.5%)氢气最主要的来源。但是常规PSA也存在着自身的缺陷:(1)多吸附塔投资大、占地面积大,管线布置复杂;(2)吸附周期长,目前国内采用的多吸附塔变压吸附分离流程,从吸附、均压、逆放、吹扫至升压一个周期为10min;(3)庞大的阀组布置,时序控制系统复杂。

S-PSA技术采用高效专用吸附剂和旋转阀设备,同时配套模块化的工艺流程、控制系统以及氢气品质分析系统。通过对工艺、设备、吸附剂和控制系统的有机结合,利用炼化氢源,可生产纯度不小于99.999%(V),杂质含量满足GB/T 37244-2018要求的燃料电池用氢气。

S-PSA技术优势:

专用吸附剂:单位体积利用效率高为常规吸附剂的3~5倍

--吸附容量更大

--传质效率更高

--可满足快速吸附/解吸的工况条件

快周期变压吸附技术

--缩短变压吸附循环周期

--采用更少的吸附剂用量,即可实现同样的提纯目标

工艺流程模块化配置

--针对不同的氢源可灵活设置调整不同的工艺流程

氢气品质分析平台

--具备GB/T 37244《质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》全项资质认定检测能力

-- 可实现GB/T 37244-2018要求的14种痕量杂质的分析检测

-- 在线监测技术

-- 离线检测技术

三、案例分享

S-PSA技术适用于不同炼化氢源的提纯,既满足燃料电池车用氢气的国家标准,同时较常规PSA技术,减少装置占地面积,实现资源的高值利用。目前,正在开展多家企业的应用推广工作。

案例一:某石化企业重整氢制备燃料电池车用氢气

以重整氢为氢源,采用S-PSA技术,建立500Nm3/h高纯氢装置,可稳定生产纯度为99.999%(V)的高纯氢气,氢气品质满足国标GB/T 37244-2018相关要求,回收率在80%以上。

四、关于大连石油化工研究院

大连石油化工研究院前身为中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,抚顺石油化工研究院是中国石油化工股份有限公司直属的大型综合性科研开发机构,成立于1953年,是国内最早从事石油炼制研究的科研单位。

大连院现有16个研发部门,拥有石油化工环境污染防治技术国家地方联合工程研究中心、国家石油产品检验实验室、国家石蜡质量监督检验中心、全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会石油蜡类产品和方法标准化归口单位、中国石化人工智能技术联合研发中心、中国石化环境监测总站、中国石化生物燃料及生物化工重点实验室、中国石化炼油特殊产品应用技术中心、辽宁省精细石油化工重点实验室等20个国家和省部级挂靠机构,并设有博士后工作站及硕士研究生工作站。围绕“建设世界一流能源化工科学研究院”愿景目标和“矢志成为洁净能源解决方案引领者”“十四五”时期奋斗目标,大连院全面实施“绿色低碳、价值引领、客户唯先、变革创新、融合攻坚、人才强院”六大发展战略,重点发展五大技术领域,即以经济、高效生产清洁油品为目标的清洁炼油技术领域,以节能、环保、长周期运行为目标的公用技术领域,以绿色、低碳、高附加值为目标的新兴能源资源技术领域,以高端、特色、延伸产业链为目标的石化新材料技术领域,以泛在、智慧、支撑新业态为目标的新一代信息技术领域。并将全院研究方向重点聚焦在重劣质原料的加工和利用、清洁油品生产和化工转型、环保、新能源、新型化工材料、单体与可降解材料、高端碳材料、碳中和以及人工智能与智能化炼厂技术等9个二级技术领域。

大连院高度重视人才培养,不断实施推进人才强院工程。建立起“广泛求才、精细识才、扎实育才、充分用才、大胆奖才”的人才机制。现有职工713人,具有高级及以上职称人员318人,其中中国工程院院士1人、国家级百千万人才工程1名、享受国务院政府特殊津贴专家12人、中国石化高级专家7人、中国石化突出贡献专家18人。

截至2020年底,院累计获国家科技进步奖和发明奖24项,省部级科研成果奖446项。申请中国专利8532件、获得授权5754件,申请国外专利443件、获得授权302件,获中国专利金奖2项、中国专利优秀奖15项。拥有中国石化专有技术364项。科研成果应用于俄日韩中亚等“一带一路”多个国家和地区以及全国30个省市自治区的780余套生产装置,成为国内领先、国际知名的优质炼化技术供应商。其中,系统内近520套装置应用,为增强中国石化综合实力提供了坚强的科技支撑;国内民营企业110余套装置应用,助力民营经济快速发展;为域内企业提供技术支持,合计产能近3000万吨/年,为推动新时代东北全面振兴全方位振兴发挥积极作用。

中国石油化工股份有限公司积极布局氢能产业,早在2010年左右,就开始了对氢能产业链相关技术的研发工作。目前,中国石化大连石油化工研究院开发的燃料电池车用氢气纯化成套技术,在中国石化下属企业实现工业应用,利用炼厂副产氢制取了满足国标要求的燃料电池车用氢气。未来,我们会以一流的技术实力,高素质的专业队伍,完善的售后服务为广大客户提供更加优质的高品质氢气纯化成套技术产品。

五、技术咨询热线

联系人:王红涛

电 话:17304110655