一、        背景：站內(nèi)制氫加氫站  站內(nèi)在線不純物監(jiān)測確保氫氣品質(zhì)。

•      嚴格的ISO標準

•    對城市燃氣的不純物沒有嚴格的品質(zhì)控制指引，因此供氣的品質(zhì)難以穩(wěn)定

•    不能長期進行手工分析

•    監(jiān)測所有不純物成分的話耗費高昂

•    有些不純物的濃度低于檢測極限

•    希望確保氫氣品質(zhì)同時費用合理

二、        提純工藝的4個循環(huán)交替的工序

1.    吸收Absorption

2.    降壓Decompression

3.    吹掃Purging

4.    升壓Boosting

a. 氣體在壓力下，進入吸收塔并停留預先設(shè)定的時間，從而使其中的不純物得到吸收并去除，獲得更純凈的氫氣,工藝溫度：15~60℃

b. 通入一部分高純氫氣進入吸收塔

由于排氣，系統(tǒng)壓力可降至接近大氣壓水平，吸收塔內(nèi)留存的不純氣體也同時從出氣端被排出。

c. 再通入一部分高純氫氣，同時打開閥門，氣體經(jīng)吸收塔從排氣端流出，塔內(nèi)吸收劑則可得吹掃再生

d. 利用吸收工序獲得的部分高純氫氣提升吸收塔內(nèi)的壓力直至達到壓力平衡，準備進入下一個提純工藝的循環(huán)

三、質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣標準

四、一氧化碳對電壓下降的影響

濃度為1 ppm時，電壓降為33%

      濃度為0.2 ppm時，電壓降為3%

五、PSA工藝中不純物的穩(wěn)定管理

金絲雀不純物管理法

•         金絲雀由于其對一氧化碳的毒性作用比人類敏感，在20世紀的歐洲常被用于煤礦中一氧化碳的探測，對礦區(qū)危險氣體的檢測管理法由此得名。

?   “金絲雀不純物”：在氫氣提純過程中最難去除且最易殘留在產(chǎn)品中的不純物

?   僅對一種不純物進行連續(xù)檢測

•         節(jié)省其他不純物監(jiān)測的費用

•         滿足連續(xù)的品質(zhì)控制要求

六、提純吸附工藝穿透機制

吸收提純工藝中，吸收劑會隨著使用發(fā)生劣化，當吸收劑中的吸收質(zhì)（不純物）濃度達到飽和時，不純物將進入產(chǎn)品氫氣中，這一現(xiàn)象稱為“穿透”。

影響穿透現(xiàn)象的三大因素：吸附強度、吸附容量、擴散模式。

七、嚴苛條件驗證

•    條件1

•      氫氣提純工序入口處雜質(zhì)濃度的增加

•      模擬：

•         原料氣體中雜質(zhì)增加

•         制氫設(shè)備重整催化劑劣化

•         氣體分離的換熱性能降低等情況

•    條件2

•      氫氣提純工序中使用的吸附劑的劣化

•      模擬：

•         氫氣提純工序中PSA吸附劑劣化

八、結(jié)論

1. CO在常規(guī)條件下和嚴苛條件下都是最早穿透的不純物，因此可將其作為“金絲雀不純物”用于對氫氣提純工藝的管理。

2. 經(jīng)ENEOS公司的經(jīng)驗，利用金絲雀不純物管理法則，對CO進行連續(xù)在線監(jiān)測，可節(jié)省88%的質(zhì)量控制成本