2.3　氢气提纯安全

2.3.1　氢气提纯的方法

通过各种方法制得氢气后，接下来就需要对成品氢气中的气体杂质的含量进行调控，即对氢气进行提纯，为后续处理做好准备。变压吸附提纯技术（PSA）是工业上最常用的气体分离和氢气提纯技术，具有能耗低、流程简单、产品气纯度高以及安全可靠性高等优点，只需程序控制阀门运作即可完成气体分离。PSA技术是通过气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力而变化的特性，通过周期性的压力变化过程实现气体的提纯。常见的PSA气体提纯吸附剂针对不同气体吸附能力如图2-5所示，氧化硅与硅胶可吸附水分，而活性炭可吸附大部分的烃类气体，而分子筛可吸附氮气、氧气、一氧化碳与甲烷等气体，最后获得高纯度氢气。

图2-5　变压吸附系统吸附剂的吸附能力比较图

当吸附剂选定之后，就可得知各组气体在此吸附剂上的吸附能力，例如，当A与B的混合器通过吸附剂的吸附床时，由于A气体的平衡吸附量Q_A.H远高于B气体的平衡吸附量Q_B.H，因此被优先吸附，B气体则以高纯度形式排出。为了使吸附剂再生，可将吸附床的压力降低，在达到新吸附平衡过程中，脱附的量分别为Q_A.H-Q_A.L和Q_B.H-Q_B.L，如图2-6[9]。吸附床连续操作时吸附剂需要再生，因此工业上都是采用两个或多个吸附床，使吸附床的吸附和再生交替或依次循环进行，这样就能保证原料气不断输入，纯化后的氢气不断输出。

图2-6　变压吸附基本原理[9]