毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

一﹑选题意义

氢气市场应用领域广阔，广泛应用于化工、冶金、电力、电子等行业，用作保护气体、还原气体、原料气体和燃料电池燃料。其次，氢的热值高，反应速度快，获得途径多，储存形式多样。并且氢的燃烧，水是它的唯一产物，已普遍被人们认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源。由于其经济性、机动性、环境友好性，因此扩大氢生产资源、开发新的制氢工艺以及改进现有制氢工艺，受到人们的普遍关注。

氢是高效洁净的环境友好能源，但由于氢能难于运输和储存等问题而限制了其广泛的商业应用，因此，研究和开发氢的生产、运输、储存和利用已成为当今各国的重大目标。与氢燃料相比，甲醇易于储备和运输，来源容易，价格便宜，有较高的能量转换效率，是高携能燃料，是H2良好的载体。但甲醇单位体积的热值低，气化潜热大，制动效率较低，作为直接燃料并不理想。因此，寻求利用甲醇能源的较好方案已成为当前研究的热点。其中以甲醇为原料进行现场催化制氢的方法研究最多，该方法反应温度低（250～300℃），工艺条件缓和，流程短，设备简单易操作，投资和能耗低，有较好的商业应用前景。

二﹑研究现状

2.1制氢方法

制氢的原料包括：煤炭、水、烃类、氨气、硫化氢、有机废水、生物质和醇类。煤炭制氢成本低且可大规模制氢，但制氢工艺流程较长，操作环境差。煤造气提取纯氢技术，虽然投资比甲醇裂解制氢技术省, 但占地面积大，更重要的是煤造气制氢技术环境污染大，三废难以解决，随着世人对环境保护日趋重视，煤造气制氢技术逐渐被淘汰。以水为原料制氢方法包括：太阳能高温电解水工艺、核热高温电解水工艺、碘硫循环制氢工艺、光催化分解水技术。分解硫化氢、氨气制氢方法只要包括：高温热解法、光催化法和等离子化学离解法。生物质制氢主要包括生物法和热解-气化法。有机废水制氢主要包括：光催化降解法、生物发酵法和生物电化学法。目前工业上规模较大的制氢原料主要采用烃类（主要是甲烷）和醇类（主要是低碳醇）。烃类制氢原料便宜，但流程长，投资高。醇类制氢所用原料为液体、产物及副产物为气体，物料均以管道输送，便于装置的自动控制；反应后生成氢气与二氧化碳，无任何有毒有害于环境的废弃物产生，为清洁环保的绿色工艺，具有原料易得、清洁、适应范围广的特点。

化肥和石油化工工业大规模的(500Nm3/h以上) 制氢方法，一般用天然气转化制氢、轻油转化制氢或水煤气转化制氢等技术。但由于上述制氢工艺须在80℃ 以上的高温下进行，转化炉等设备需要特殊材质，同时需要考虑能量的平衡和回收利用, 所以投资较大、流程相对较长, 故不适合小规模制氢。在精细化工、医药、电子、冶金等行业的小规模制氢(200Nm3/h以下) 中也可采用电解水制氢工艺。该工艺技术成熟，但由于电耗较高(约5-8kWh/Nm3 ) 而导致单位氢气成本比较高，因而较适合于100Nm3/h以下的规模。对于拥有来自炼油、炼钢或其它化工过程中产生的各种富氢气体资源的用户而言，直接采用变压吸附(PSA )工艺从这些富氢气体中直接回收提纯氢气将是最简单、最节约的技术方案。

当氢气用量达到100-300Nm3/h，且用户无合适的含氢气源时，甲醇裂解制氢就是较好的选择，该工艺技术的特点是：原料甲醇容易获得，运输、储存方便，甲醇转化制氢反应温度低(250~270℃ )，工艺条件缓和，燃料消耗低，流程简单，容易操作。

2.2甲醇制氢特点