干燥氢气可以用什么溶剂,收集干燥的氢气适合用的方法

首页 > 时尚 > 作者:YD1662023-11-23 09:10:06

式中:

V-:需纯化的气体体积m3/h:

w:催化剂的设计空速(/h);

Y-:催化剂的堆比重,kg/m3。

也可根据催化剂的处理能力来计算:

干燥氢气可以用什么溶剂,收集干燥的氢气适合用的方法(5)

式中:

n--催化剂的处理能力,L/kg.h。

原料气的催化脱氧是在脱氧器里进行的。脱氧器通常做成直立圆筒形,它的高度与直径比,一般采取>3,这样可延长气体与催化剂的接触时间。当氢中含氧量为1%时,催化反应热可使气体温度升高165℃,所以在原料气中含氧量较高时,应特别注意催化剂的过热。为此,可在脱氧器的进口端催化剂层里,加入导热性能好的耐火材料,如粘土碳化硅、刚玉等,稀释催化剂,加长催化反应段。为了安全生产,一级脱氧量不应超过3%。

在使用脱氧器时应注意出口气体温度,因为它是随着原料气的初含氧量和催化脱氧的效果而变化的;应时刻保持系统正压,防止空气倒吸。当脱氧器停止运行需要检修时,应先降低温度并用氮气置换(651型可用水)。

第二节 吸附干燥

气体的干燥方法有很多,可用液体如硫酸、氯化锂、溴化锂、甘油等来吸收气体中的水分,也可用活性固体进行吸收,常用的固体干燥剂有氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钙、氯化钙、过氯酸镁等。电解氢较为普遍的干燥方法是先用低温冷冻法除去大量水,再用多孔性的固体吸附剂进行深度吸附水。

一.吸附的基本概念

吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物,使其中所含的一种或数种组分被吸附到固体表面而达到分离的过程。吸附过程主要是由于固体表面能的作用,其机理甚为复杂,有物理和化学两种因素在起作用。

一般说来,吸附过程都是放热的,所以降低温度将有利于吸附的进行,增加压力也将有利于吸附的进行。吸附剂对于各种溶质的吸附能力,是随着溶质的沸点升高而变大,因高沸点的物质容易凝结,氢气中还含有少量的氧和水蒸汽。氢、氧和水的沸点分别是 -252.7℃、-183℃和100℃,相互之间的差值很大,它们的混合物在与吸附剂相接触时,首先是高沸点的水蒸汽被吸附,而且放出大量的热,而氢几乎不被吸附。

虽然所有的固体表面,对于流体来说都多少地具有吸附作用,但符合工业需要的吸附剂必须具有巨大的内表面,而其外表面仅占总表面的极小部分,故可把它看作是一种极其疏松的固态泡沫。现将氢气净化中几种常用的吸附剂分别作介绍。

二、几种常用的吸附剂

1) 活性氧化铝

活性氧化铝是由r-Al2O3或它与x、η-Al2O3的混合物,在600℃以下脱水制成的。它的比表面积的大小取决于原料、煅烧温度和加热时间。作为吸附剂的活性氧化铝,有吸水能力较强,表面积一般在300m2/g左右,它的机械强度和热稳定性也较好。

2) 硅胶

硅胶是无色、微黄色玻璃状多孔结构的固体,它具有很大的内表面,一般在500m2/g左右,十分亲水,是一种很好的吸附剂。它的分子式可写为:

干燥氢气可以用什么溶剂,收集干燥的氢气适合用的方法(6)

硅胶的制造过程是用硅酸钠溶液(水玻璃)与硫酸或盐酸作用,使混合物凝结成冻胶,再用水洗去盐类与过量的酸然后干燥、破碎并筛分而成。根据硅胶的内孔径大小,可分为粗孔(孔径>10nm,1nm=10-9cm)和细孔(孔径约3nm)两种。粗孔硅胶的吸附性能较差,主要用来在水蒸汽和气体含量很高时吸附它们,以及用来净化液体,也可用作催化剂载体。细孔硅胶在温度低气体含湿度高相对湿度大、流速慢的情况下具有良好的吸附性能,用来吸附气体中的水蒸汽或其它杂质气体,可用作电解氢的吸附剂。为了防止破裂,在粒状的细孔硅胶中,常常加入4~10%的氧化铝。硅胶在遇到大量水时,会发生崩裂现象而变成粉末状。

用作干燥剂的硅胶有时加入二价钴盐而成变色硅胶,因二价钴盐在无水状态时呈兰色,但在溶液中或含水时晶体则为红玫瑰色。CoCl2·xH2O在逐渐吸水时颜色变化非常明显:

干燥氢气可以用什么溶剂,收集干燥的氢气适合用的方法(7)

3) 分子筛

分子筛是由粉末状多水合硅铝酸盐晶体,加入粘合剂后塑合而成,呈米白色或带土红色。其化学通式为:

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