[科普中国]-氢气纯化

氢气纯化，即利用物理或化学的方法，除去氢气中杂质的方法总称。是化学课上学习的物质的提纯或者说是除杂。可以用物理方法也可以用化学方法。

目的自然界中的氢总是以其化合物如水、碳氢化合物等形式存在，因此，在制备氢时就不可避免地带有杂质。氢气中带有杂质，就带来了安全隐患，容易发生爆炸，这就要求对氢气原料进行纯化。氢的纯化是指利用物理或化学的方法，除去氢气中杂质的方法总称。随着半导体工业、精细化工和光电产业的发展，半导体生产工艺需要使用99.999%以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高，为满足工业上对各种高纯氢的需求，必须对氢气进行进一步的纯化。1

氢气纯化技术膜分离技术膜分离法以选择性透过膜为介质，在电位差，压力差，浓度差等推动力下，有选择的透过膜，从而达到分离提纯的目的。

1、钯膜扩散法，在一定温度下、氢分子在钯膜一侧离解成氢原子，溶于钯并扩散到另一侧，然后结合成分子经一级分离可得到99.99-99.9999%纯度的氢，钯合金纯化工艺，对原料气中的氧、水、重烃、硫化氢，烯烃等的含量要求很严，氧会在钯合金膜表面发生氢氧催化反应，反应产的大量热，使扩散室中钯合金膜局部过热受损，水·硫化氢·烯烃·重烃会使钯合金表面重毒，氢气进入钯膜之前，氧降至0.1PPm，水和其它杂质量降到1PPm以下，钯膜的渗透压力，通常膜前1.4-3.45Mpa，膜后压力448-690Kpa。由于钯属于贵金属、本法只适于较小规模且对氢气纯度要求很高的场合使用。

2、有机中空纤维膜扩散法，有聚砜、聚酰亚胺，聚碳酸酯等。

中空维维膜分离回收氢装置应用的最广，从合成氨弛放气，甲醇厂放空气和石油炼制过程的各种尾气。采用有机中空纤维膜分离工艺，可以利用放空尾气的自身压力，以膜两侧的分压差为推动力。

氨厂尾气引入膜组件之前，必须作脱氨处理。氨含量降至200PPm以下，防止膜被氨溶胀而损坏。

低温分离1、低温冷疑 基于氢与其它气体沸点差异大的原理，在操作温度下，使除氢以外所有高沸点组分冷凝为液体的分离方法，适合氢含量30-80%的原料气回收氢，产氢纯度90-98%。

2、低温吸附从电解氢或纯度为99.9%的工业原料氢气，可以制取纯度为99.999-99.9999%的高纯氢和超纯氢，一般用两塔流，一塔吸附，另一塔再生、周期定时切换，连续工作。

变压吸附工艺流程简单、自动化程度高，操作维修费用低，产品纯度可调性强。一次分离同时除去多种杂质组分的特优点。

变压吸附（PSA）技术是以特定的吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加、低压下吸附量减少的特性，将原料气在一定压力下通过吸附床，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点的氢气不易被吸附而穿过吸附床，达到氢和杂质组分的分离。氢气提纯采用四塔二均工艺。该公司蓝博净化科技 ，采用的 就是 变压吸附制氢技术

金属氢化物法生产纯度99.999%高纯氢，利用贮氢合金对氢的选择性，生成金属氢化物，氢中的其它杂质浓缩于氢化物之外，随着废气排出.金属氢化物分离放出氢气.从而使氢气纯化.常用两个四个联合起来连续工作。工艺上包括吸氢和放氢，低温高压吸氢、高温低压放氢。

催化脱氧法用钯或铂作催化剂，氧和氢反应生成水，用分子筛干燥脱水,特别适用于电解氢的脱氧纯化，可制得纯度为99.999%的高纯氢。

分子筛在半导体生产中，分子筛是氢气等气体净化过程中最常用的一种净化剂，它不仅能有效地除去氢气中的水份．而且还能除去氧及其它有害的杂质．那么分子筛为什么能起净化作用呢?我们知道，分子筛是一种人工合成的泡沸石，它是一种具有微孔结构的晶体，泡沸石的内部含有大量水，当加热到一定温度时水份脱去，脱水后的泡沸石产生许多肉眼看不见的大小相同的孔洞，它具有很强的吸附能力，能把小于孔洞的分子吸进孔内，把大于孔洞的分子挡在孔外，从而使某些大小不同的分子分开，即把大小不同的分子过了筛。由于有这种筛分分子的作用，所以叫做分子筛．当然分子筛和一般的筛子不同，它本身是粉末状的物质用粘合剂使它塑成小球或小圆柱体等各种形状，当气体通过它时，可使不同大小的气体分子得到分离。2

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李斌 - 副教授 - 西南大学