氢气是目前已知的世界上轻的气体,化学式为H2。氢气是一种可燃烧的气体,燃烧热度大效率高,此外氢气的用处也十分普遍。氢气用量大的是作为一种关键的原油化工原料,用以生产合成氨、甲醇以及原油炼制过程的加氢反应。此外,在电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、精巧有机合成、航空航天工业等领域也有应用。由于氢气的需求量十分大,所以氢气的制取方式的选取也就较为主要!究竟什么样的氢气的制取方式更适合?什么样的氢气的制取方式经济成本更具优势呢?常规氢气的制取方式分成两大类,一种是实验室制取氢气,一种是工业制取氢气。我们先来明白一下实验室制取氢气的方式。实验室制取氢气的方式一种化学原料是金属,河南氢气运输企业,河南氢气运输企业,一般是锌和铁,凡是金属活动性在氢气前面的金属,都可用来制取氢气。实验室里制取较多的氢气时,常用启普发生器。凡是运用块状固体(不溶于水的)跟液体反应,反应时不需加热,且生成的气体难溶于水,河南氢气运输企业,都可采用启普发生器展开。启普发生器由球形漏斗,器皿和导气管三大部分组成。采用时扭开导气管活塞,酸液由球形漏斗流到器皿的底部,再升高到中部跟锌粒触及而时有发生反应,产生的氢气从导气管放出。不须时关闭导气管上的活塞。在冶金工业中,氢气主要用作还原气,以便将金属氧化物还原成金属。河南氢气运输企业
测算过程如下表:氢气管网相比长管拖车具备成本优势。由于压缩每公斤氢气所消耗的电量是一定的。管道运氢成本增长的驱动因素主要是与输送距离正相关的管材折旧及维护费用。当输送距离为100km时,运氢成本为,为同等距离下气氢拖车成本的1/5,通过管道运输氢气是一种降低成本的可靠方法。管道运氢成本很大程度上受到需求端的影响。虽然测算结果显示管道运氢成本较低,但达到该成本的前提是管道的运能利用率达到100%,即加氢站有足够的氢气需求。运氢成本随着利用率的下降而上升,当运能利用率为20%时,管道运氢的成本已经接近长管拖车运氢。在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下,管道运氢的成本优势并不明显。但随着氢能产业逐步发展,氢气管网终将成为低成本运氢方式的选择。液氢罐车运输:适合长距离运输,国内外应用差距明显液氢运输相比气氢效率更高,但国内应用程度有限液氢罐车运输系统由动力车头、整车拖盘和液氢储罐3部分组成。由于液氢的运输温度需保持在-253℃以下,与外部环境温差较大,为保证液氢储存的密封和隔热性能,对液氢储罐的材料和工艺有很高的要求,使其初始投资成本较高。液氢罐车运输具有更高的运输效率,但液化过程能耗大。 河南氢气运输企业压缩储氢由于其有限的能量密度而具有高成本;低温罐由于蒸发损失只能在有限的时间内保持要求的压强水平。
由于物流的原因,任何特定行业在现场生产和使用氢气十分常见。但也有通过数千英里运输氢气的情况,运费十分昂贵。管道输送氢气是常见的方法,但也有一些是通过卡车、铁路和驳船运输的。随着氢气逐渐成为一种国际性商品,航母也被作为一种重要的媒介被引入。氢气管道是储存和运输大量氢气的价廉和有效的解决方案。但美国目前安装的氢气管道只有1600英里。尽管这1600英里的管道网络目前已经是很大,但美国还需进一步扩大这一网络,以有效提升氢气经济规模。众多参与方提出,与其费力建造新的管道,还不如将氢气注入天然气管网作为一种替代方案。美国目前拥有30万英里的输气管道(包括离岸输气)。但使用天然气网络也面临着一些挑战。在某些情况下,需要对管道进行改造,使之能输送高混合氢。另外也需要考虑评估和升级管道的渗透性,因为氢气更容易泄漏,并且需要压缩。
其昂贵的投资使氢气运输成本基本维持不变。当加氢站规模达到1500kg·d-1时,氢气的运输成本大约为6元·kg-1。单从运输方面的成本来看,三种运输方式中以液氢运输成本比较低,管道运输比较高。注意此液氢运输成本没有包含氢气液化及蒸发成本,氢气液化设备的投资非常巨大,一个日处理量为120t氢气的液化厂投资约为9千万美元。Syed等计算了规模为3×104kg·h-1的氢气液化成本,达到·kg-1,若考虑到此,长管拖车运输氢气的成本在目前还是比较低的。由于长管拖车运输和槽车运输技术都非常成熟,通过技术进步降低设备成本不大可能。但是今后生产规模扩大后能降低部分成本。3能耗分析氢气首先经过压缩或液化后再进行运输,这些过程都需要消耗能量。Bossel等深入地比较了压缩和液化的能耗以及氢气道路运输的能耗,可为氢气运输方式的选择提供参考。氢气的高热值为142MJ·kg-1,如果将氢气压缩到20MPa,大约消耗能量14MJ·kg-1,相当于氢气内能的10%左右。液化能耗很高,具有明显的规模效益。当液化量很少时,液化能耗甚至高于氢气的热值,当液化量达到1000kg·h-1时,液化能耗仍超过40MJ·kg-1,是低热值的30%以上。对于一般规模的液化厂,氢气液化能耗大约为压缩能耗的3倍。 氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。
采用密封容器或管道运输至目的地再进行调压的技术方案。具体输送工具有集装格、集装管束及管道运输等三种。1.集装格集装格是采用钢结构框架将10-16只容积40L的单瓶集装在一起采用常规车辆进行运输,钢瓶压强可以达到15-20Mpa。由于钢瓶自重较大,运输氢气的重量*占钢瓶重量的,运输效率低下,成本高。但集装格操作简单,运输方式灵活,适合于短距离、少量需求的供应。2.集装管束集装管束运输车(tubetrailer)也称为管状集装箱,是将多只(通常6-10只左右)大容积无缝高压钢瓶通过瓶身两端的支撑板固定在框架中构成,采用大型拖车运输。集装管束前端配备安全仓,其中设置爆破片安全泄放装置,后端为操作仓中配置测温、测压仪表及控制阀门和存放气管路系统。国内主要生产商中集安瑞科生产的集装管束承受压力20Mpa,每次可装载氢气约4000Nm3,重约460kg。3.管道运输管道运输通过在地下埋设无缝钢管系统进行氢气输送,管道内氢气压力一般4Mpa,输送速度可达到20m/秒。管道运输具有速度快、效率高的优点,但初始投资较高。目前,氢气管道在美国及欧洲采用较多,我国国内则相当少见。我国已知有一定规模的管道项目有两个:济源-洛阳(25km)及巴陵-长岭(43km)两个。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造过程中,在保护气中加入氢气以去除残余的氧,防止氧化的发生。河南氢气运输企业
瓶装氢气为易燃压缩气体,应储存于阴凉、通风的仓库内,设置明显的“严禁烟火”标志。河南氢气运输企业
柴油发动机在巡航速度下可实现35%的效率。汽油发动机在巡航速度下可实现25%的效率。两种车辆都可以转换为氢气运行。可以使用内燃机(ICE),使效率达到35%。或者,可以使用燃料电池,效率达到45%。钢罐的空间,重量和费用使其不切实际。能源效率方面的任何提高都将被拖运非常重的坦克所造成的损失所抵消。如此大小和性能的碳纤维储罐不存在,它们只是目标。相比之下,汽油需要一个小型的低技术含量的油箱。一辆40吨的卡车可以将26吨的汽油输送到传统的加油站。对于繁忙的车站,每天交付一次就足够了。一辆载有压缩氢的40吨卡车只能运送400公斤。那是因为罐的重量能够容纳200个大气压。空卡车的重量几乎相当于整辆卡车的重量。压缩氢气罐必须坚固。如果储罐破裂。河南氢气运输企业
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