氫氣性質與用途

氫氣性質與用途氫是元素周期表中第一種元素，也是最輕的元素，原子量為1.0079，它是組成水、石油、煤炭及有生命體等的一個主要元素，由兩個氫原子結合在一起成為氫分子，即氫的單質。氫是自然界中較為豐富的物質，也是應用最廣泛的物質之一。氫是太陽大氣的主要組成部分，以原子百分數計，它占81.75%，它是太陽發(fā)生熱核反應的主要原料，是人們賴以生存的最大能量來源。氫在地球的地殼外層的三界（大氣、水和巖石）里，以原子百分數計占17%，以質量百分數計只約占1%。雖然存在量少，但分布很廣。氫主要以化合狀態(tài)存在于各種化合物，如水、有機物和生物體中，僅在天然氣和煤礦氣中有少量單質氫存在。氫氣是重要的工業(yè)原料，在化學工業(yè)、半導體工業(yè)及冶金工業(yè)等中均占有重要的地位，特別是在化學工業(yè)中以氫為原料可生產許多重要的化工產品，如合成氨、甲醇、精煉各種石油產品及合成多種有機化學產品。氫也可作為燃料，是城市煤氣及工業(yè)燃料的重要組成部分。大部分氫氣是生產后就地消耗使用，如石油工業(yè)的制氫裝置就是為精制各種石油產品和合成各種有機化學品提供原料。1．1氫氣的性質1．1．1氫氣的物理性質元素氫有三種同位素：氕（符號H）、氘（符號D）和氚（符號T）。它們的原子的原子核內雖都只含有1個質子，但同時分別含有0、1和2個中子，三者因此在質量上差別很大，超過了其它任何元素的同位素之間的質量差別，導致它們的單質（如H2、D2）在物理性質（如相變熱、蒸汽壓等）方面差別比較顯著。由于自然界中普通氫內含有99.9844%氕和0.0156%氘（以原子數計），所以普通氫基本上顯示同位素氕的性質。氚是一種不穩(wěn)定的放射性同位素。氫氣是一種無色無味的氣體，在所有氣體中，其密度最小，只有0.08987g/l。氫氣有最快的擴散速度。采用致冷劑將氫氣進行冷凍或高壓氫氣通過絕熱膨脹，將溫度降至其臨界溫度以下，壓力高于臨界壓力，均可將氫氣液化，液態(tài)氫在減壓下蒸發(fā)可形成固態(tài)氫。表2-1液態(tài)氫的物理性質熔點（三相點），K13.947沸點，K20.38臨界溫度，K33.18臨界壓力，kPa1315臨界體積，cm3/mol66.949密度，mol/cm3沸點下0.0352熔點下0.0388汽化熱，J/mol899.1焓，J/mol.K在三相點28.7沸點下34.92表2-2固態(tài)氫的物理性質熔點（三相點），K13.947蒸汽壓，kPa熔點下7.210K下0.231密度（熔點下），kmol/cm343.01溶解熱（熔點下），J/mol117.2升華熱，J/mol1028.4焓（熔點下），J/mol.K20.3氫氣在一般溶劑中的溶解度很低。表2-3是幾種常見溶劑對氫氣的溶解度（25℃），氫在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)都是絕緣體。表2-3氫氣在常見溶劑中的溶解度溶劑溶解度ml/L水19.9乙醇89.4丙酮76.4苯75.61．1．2氫氣的化學性質單質氫是雙原子分子，其鍵能為432kJ/mol，氫分子很難分解，這決定了氫分子在常溫下的化學穩(wěn)定性，也就是說要使氫分子與別的物質起反應，必須使之處于高溫的條件下或以別的形式的能量來激發(fā)，但也有少數例外，如氫氣與氣態(tài)氟的反應。氫氣在低溫下的化學反應暗處H2+F22HF+536kJ光H2+Cl22HCl+184kJhυ氫氣在高溫下的反應氫氧焰切割和焊接、合成氨等反應都需要在高溫下進行。點火2H2+O22H2O+573kJ高溫、高壓3H2+N22NH3+92.1kJ催化劑由電子得失觀點來觀察氫氣的化學性質，無疑氫氣的化學性質以還原性為其特征，氫氣的許多用途也都基于它的還原性。在高溫下，氫氣與金屬氧化物或金屬鹵化物發(fā)生還原反應制備純金屬。CuO+H2Cu+H2O在油品加氫精制反應中，氫氣與非烴化合物反應除去油品中的雜質。如加氫脫硫醇。RSH+H2RH+H2S1．2氫氣制造方法及其用途1．1．1氫氣制造方法在工業(yè)生產中，氫氣制造包括兩個過程，即含氫氣體制造及氫氣提純。根據不同的制氫原料和所需氫氣的用途不同，采用不同的制造工藝，得到不同純度的氫氣。制造含氫氣體的原料，目前主要是碳氫化合物，包括固體（煤）、液體（石油）及氣體（天然氣、干氣）。水是制造氫氣的另一重要原料，可以采用單獨從水中制取氫氣如電解水，也可以與碳氫化合物相結合制得氫氣。下面主要敘述以碳氫化合物制造氫氣的方法?；剂习?、石油和天然氣，它們都是制取氫氣的基礎原料。這些原料中碳氫比有很大的差別。例如天然氣中碳和氫的比例為1：4，石腦油為1：2.2，重油為1：1.4，煤為1：1.3。煤的高溫干餾（亦稱焦化）煤在隔絕空氣的條件下在焦爐中加熱到900~1100℃，在得到主要產物焦碳的同時，還副產許多煉焦化學產品，如煤焦油、粗苯、氨及焦爐氣等。焦爐氣中含有大量氫氣，1噸原料煤可得焦爐氣（STP）為300～350m3,焦爐氣組成為氫55～66%（體積），甲烷23～37%，一氧化碳5～8%，C2以上不飽和烴2～4%，二氧化碳1.5～3%，氮3～7%，氧0.3～0.8%。焦爐氣在20世紀50年代以前是獲取氫氣的主要來源之一。從焦爐出來的焦爐氣溫度在750～850℃，經冷卻并脫除其中所含的煤焦油、粗苯及氨等組分。處理后焦爐氣含氫約50～60%，若需進一步提純則可采用深冷分離法、變壓吸附法等進行處理。部分氧化法部分氧化法是以烴類為原料制取含氫氣體的方法之一。烴類與水蒸汽反應可制得氫氣。該反應為一強吸熱反應，反應所需熱量由燃燒部分原料供給，故稱之為部分氧化法。烴類原料選擇范圍十分廣泛，從天然氣（甲烷）到石油煉制過程中所得重質渣油均適用。當以天然氣為原料時，加入不足的氧氣，使部分甲烷燃燒為CO2和H2O并放出大量的熱。CH4+2O2→CO2+2H2O+1802kJ在高溫及水蒸汽存在下，CO2及水蒸汽可與未燃燒的CH4反應，得到主要產物CO及H2，燃燒所得CO2不多，反應為強吸熱反應。CH4+CO2→CO+2H2-206kJCH4+2H2O→CO+3H2-247kJ綜合：CH4+0.5O2→CO+2H2為了防止反應過程中炭析出，需補加入一定量的水蒸汽。天然氣部分氧化法可在有催化劑存在下進行，也可不用催化劑。當以重油為原料時，部分氧化反應可用下述反應表示：CnHm+(n+1/4m)O2→nCO2+1/2mH2(1)CnHm+nCO2→2nCO+1/2mH2(2)CnHm+nH2O→nCO+(1/2m+n)H2(3)反應（1）為強放熱反應，反應（2）、（3）為強吸熱反應。反應主要產物為CO及H2，反應溫度為1200～1370℃，壓力為3.2～8.3MPa，不用催化劑。1噸原料加入水蒸汽量約400～500kg。水蒸汽同時也可以緩沖爐溫及抑制炭的生成。工業(yè)上采用此法最終制得氫氣，需經過幾個過程，如空氣分離設備提供部分氧化法所需氧氣、部分氧化法粗產物的凈化（如脫碳黑、脫碳性氣體）、一氧化碳的轉化及脫除等。輕烴水蒸汽轉化法反應是在有催化劑存在下進行，烴類與水蒸汽反應生成CO及H2。所用原料主要是天然氣，亦可用丙烷、丁烷、液化石油氣及石腦油。原料輕烴的轉化反應是較強的吸熱反應，故提高溫度可使平衡常數增大，反應趨于完全，壓力升高會降低平衡轉化率，但由于原料是在壓力下的，且反應產物的后加工也需在加壓下進行，在轉化前將原料氣加壓比轉化后再加壓在經濟上更為有利，因此采用加壓操作。增加水蒸汽的配比可以提高轉化率，同時還可以防止或減少催化劑上積炭。合適的反應條件為：溫度800～900℃，反應壓力為1.5～3.0MPa，水蒸汽與原料氣摩爾比為2.5～6。所得轉化反應氣體組成為：甲烷3～8%（體積），一氧化碳7～8%，二氧化碳10～15%，氫氣70%左右，采用催化劑（一般為鎳催化劑），該催化劑一般含15～25%的氧化鎳，以硅酸鋁為載體。在反應前將氧化鎳還原為金屬鎳。對原料中砷含量有嚴格的限制，以免使催化劑中毒失活。當原料較重時，如重于石腦油，則往往采用非鎳催化劑，如鍶、鋁及鈣的氧化物，有助于改善結構及抗硅性能。煉油廠及石油化工廠副產氫氣在石油煉制過程中副產煉廠氣中含有氫氣組分。煉廠氣來源于各石油加工過程，如催化裂化、熱裂化、焦化、加氫裂化及催化重整等過程。不同來源的煉廠氣其組成各不相同，其中氫含量也不相同。如催化重整氣中含氫量很高，是煉油廠提供氫氣的重要來源。表2-4是各種煉油加工過程中氣體組成。表2-4各種煉油過程中氣體組成煉油過程催化重整催化裂化加氫裂化加氫精制焦化熱裂化氣體組成%（重量）氫氣15.40.11.43.00.60.4甲烷9.03.221.824.035.614.7乙烷20.04.14.470.020.722.8乙烯2.82.74.4丙烷27.77.315.33.013.420.5丙烯20.25.114.8丁烷27.922.957.15.610.8丁烯30.53.84.2其他8.912.57.4催化重整反應一般是以石腦油餾分為原料生產高辛烷值汽油或生產芳烴。其化學反應中包括了環(huán)烷烴脫氫及環(huán)烷脫氫環(huán)化等主要反應。因此在生產芳烴產物的同時得到大量的氫氣。1．1．2氫氣提純工藝的選擇及其工業(yè)應用石油化工廠和煉油廠氫氣提純的主要工藝有：變壓吸附、膜分離和深冷分離。這些工藝技術各自都基于不同的分離原理，因而其工藝技術的特性各不相同。在實際設計工作中，選擇合適的氫提純方法，不僅要考慮裝置的經濟性，同時也要考慮很多其他因素的影響，如工藝的靈活性、可靠性、擴大裝置能力的難易程度、原料氣的含氫量以及氫氣純度、雜質含量對下游裝置的影響等等。下面就通過對氫提純工藝各自工藝特點的討論，提出氫提純工藝的選擇方法。1．1．1．1工藝技術概況變壓吸附技術（PSA）變壓吸附的基本原理是利用吸附劑對吸附質在不同分壓下有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組分有選擇吸附的特性來提純氫氣的。雜質在高壓下被吸附劑吸附，使得吸附容量極小的氫得以提純，然后雜質在低壓下脫附，使吸附劑獲得再生。變壓吸附工藝為循環(huán)操作，用多個吸附器來達到原料、產品和尾氣流量的恒定。每個吸附器都要經過吸附、降壓、脫附、升壓、再吸附的工藝過程。變壓吸附的最大優(yōu)點是操作簡單，能夠生產高純度的氫氣產品，其生產的氫氣純度一般為99~99.999%（v）。PSA的吸附壓力范圍一般為1.0~3.0Mpa。隨著吸附壓力的升高，雜質的吸附量增加、氫收率提高。而吸附壓力過高則氫收率反而下降。在合適的條件下，PSA氫收率可高達90%以上。尾氣的壓力越低，氫收率越高，可以選擇抽真空來降低尾氣壓力。抽真空工藝雖可提高裝置的氫氣回收率，但裝置的投資增加較多。PSA的尾氣一般作為燃料使用。PSA的經濟性主要取決于在低壓下能否利用尾氣。如果尾氣壓縮到燃料氣系統(tǒng)的壓力時，就需要較高的壓縮設備投資。因此合理選擇尾氣的壓力至關重要，一般尾氣的壓力約為0.03~0.05MPa(G).PSA裝置中唯一的運動部件是程序控制閥，其可靠性要求極高。工藝裝置上PSA通常用4~12個吸附器。吸附器越多，氫回收率和生產能力也越高。吸附劑的選擇對裝置的性能也至關重要。PSA裝置常用的吸附劑主要為分子篩、活性炭、硅膠、活性氧化鋁。通常根據原料氣中的雜質不同，采用兩種或幾種吸附劑組合使用。吸附劑的壽命一般為6~10年。有的吸附劑的設計壽命和吸附器的設計壽命相當。膜分離技術膜分離技術是近十幾年來發(fā)展較快的一種較新的氣體分離方法。這一工藝是利用了混合氣體通過高分子聚合物膜時的選擇性滲透原理。不同的組分有不同的滲透率。典型組分的相對滲透率如下：H2O，H2，He，H2S，CO2，Ar，CO，N2，CH4高中低氣體組分透過膜的推動力是膜兩側的壓力差。根據各組分滲透率的差異，具有較高滲透率的氣體如氫氣富集在膜的滲透側，而具有較低滲透性的氣體則富集在未滲透側，從而達到分離混合氣體的目的。隨著有較多的氣體滲透過膜，較低滲透性的組分相對增多。因此要求的氫純度較高時回收率就降低，氫純度較低時回收率就較高。膜分離系統(tǒng)的產品氫純度對氫回收率的影響比變壓吸附或深冷工藝更明顯。要求的氫回收率越高，在原料組分和系統(tǒng)壓力一定的條件下，所需的膜面積也越大，且面積隨氫回收率的增加以指數關系增加。對于特定的膜系統(tǒng)和原料組分，氫回收率主要取決于原料和滲透側之間的壓力比，而與兩者的絕對壓差的關系較小。壓比越大，氫回收率就越高。但壓比越大，壓縮原料所需的壓縮功就越大。因此需要綜合考慮。受產品氫壓力的限制，膜分離工藝的操作壓力比較高，因此尾氣壓力也比較高。這就存在著尾氣壓力能浪費的問題。如果原料氣壓力較低，則需要將原料氣壓縮到很高壓力。壓縮功越大，采用膜分離技術越不經濟。而對于壓力較高的氣體，采用膜分離技術則比較經濟。現代工業(yè)上用于氫提純的膜有兩種類型：不對稱型和復合型。不對稱膜是由兩層單一的聚合物組成，密的一層進行分離，微孔的基層功能是提供支撐。因此，此類膜的應用受到限制。復合膜是由兩種不同的聚合物組成，起分離作用的聚合物涂在支撐的聚合物上。因此該層聚合物主要考慮的是它的滲透性，而不用考慮它的機械性能，因而使復合膜得到廣泛的應用。制造的膜主要有中空纖維或平片兩種。兩種膜都按膜塊包裝，以使設備標準化。中空纖維復合膜的優(yōu)點是在給定的膜塊數下能包裝較大的表面積，因此，工業(yè)上目前均使用中空纖維復合膜。深冷分離工藝深冷分離工藝是一種低溫分離工藝，它是利用原料組分的沸點差（相對揮發(fā)度差）來達到分離目的。由于氫氣的相對揮發(fā)度比烴類高，因此最簡單和最常用的深冷工藝是采用分級部分冷凝法。通常，根據冷凝液的特性可采用二級或三級部分冷凝。深冷分離工藝的主要設備是一個把換熱器、節(jié)流閥、分離器等設備組裝在一起的冷箱，其所需冷量靠冷凝液產生的焦耳-湯姆遜膨脹效應來提供。如果烴類冷凝液不足或壓力不足以提供所需要的冷凍量時，那么可以靠氫氣膨脹透平或由外部提供冷量。深冷分離工藝的一個最主要優(yōu)點是在獲得所需的氫氣產品外，還可以獲得富含C4+和乙烷、丙烷等烴類副產品。如果深冷裝置的原料中含有一定數量的低沸點組分，如CO。CO可使加氫催化劑中毒，故得到的產品氫就必須采用甲烷化方法，把其中的CO降低到ppm級。深冷法在熱力學上比其它氫提純工藝效率高，在95%以上氫氣純度下，也容易達到較高的氫回收率（92~98%）。1．1．1．2工藝技術比較操作靈活性裝置操作的靈活性是指裝置適應不同性質原料的能力。在石油化工廠和煉油廠中，原料會經常發(fā)生變化，有的變化是長期的，有的變化是短期的。在三種工藝中，變壓吸附的操作靈活性最高，在改變條件的情況下仍能保持氫純度和一定的氫回收率。當變壓吸附原料中的雜質濃度改變時，僅靠簡單的調整吸附時間就能維持產品氫的純度。膜分離工藝對原料組分的變化適應能力較小。深冷分離法的操作是最不靈活的。原料中低沸點組分的濃度變化會直接影響產品的純度，但對回收率影響不大。而高沸點組分的增加，會堵塞換熱器，對操作不利，應設法在預處理時除去。操作彈性在裝置的經濟性中，操作彈性是一個重要因素。良好的操作彈性可以適應不同處理量的操作要求。上述三種工藝裝置都有良好的操作彈性。變壓吸附裝置在處理量為設計值的30~100%的范圍內仍能維持產品氫純度，但氫收率降低。膜分離裝置當處理量為設計值的30~100%之間也能保持產品純度，但回收率損失較大。在低負荷時，通?？吭黾訚B透壓力或減少一些膜塊來實現操作彈性，前者適合于短期操作，后者適合于長期操作。深冷分離裝置的操作彈性主要取決于設計。在處理量降低至設計值的30~50%時仍能維持產品氫純度，但產品回收率略有降低。在理論上，其操作彈性的下限取決于裝置漏入大氣的熱量。可靠性氫提純裝置的可靠性是一項相當重要的因素。在石油化工廠或煉油廠中，氫氣和水、電、汽、風一樣，也可以看作是一項公用工程，都是相當重要的。氫提純裝置的可靠性如何，直接影響到下游用氫裝置的生產。通常，裝置的可靠性以開工率和非計劃停工來衡量。膜分離系統(tǒng)的開工率是相當高的。該工藝是連續(xù)性的，且控制部件及易損件極少，不會造成停工，開工率可達100%。變壓吸附系統(tǒng)的開工率也是相當高的。由于程序控制閥是變壓吸附系統(tǒng)唯一的運動部件，而且，目前國內外生產的程序控制閥均屬專利產品，其壽命長，故障率極低。因此，如果操作合理，其開工率可達99.8%以上。同時，即使原料條件改變時也能維持產品純度。深冷分離系統(tǒng)可靠性比變壓吸附系統(tǒng)或膜分離系統(tǒng)較差。這主要不是由于其工藝本身，而是由于原料預處理系統(tǒng)經常發(fā)生故障。原料中因含有雜質，常常由于原料預處理效果不理想而凍結在冷箱中導致停工，因此預處理系統(tǒng)本身往往比深冷系統(tǒng)更為重要而又復雜。擴建的難易程度膜分離非常適合于擴建，變壓吸附系統(tǒng)也能擴建，深冷分離系統(tǒng)可以靠增加尾氣壓縮機來擴建。副產品回收在氫提純工藝中，尾氣中一般都含有一些有用的組分，尤其是含有烯烴。如果能夠把它們分離出來，則能夠生產出相當有價值的產品。深冷分離系統(tǒng)最適合于回收烴類副產品。即使用一個簡單的部分冷凝工藝，也能回收分離含有C2或C3和C4以上組分的烴類物質。C2和C3的回收率可高達90%以上，烴類回收率可達100%。膜分離工藝和變壓吸附工藝均不適合于回收烴類副產品，但膜分離工藝的尾氣，由于壓力較高，可適合做燃料或其它裝置原料。而變壓吸附的尾氣，由于壓力較低（0.03~0.05MPa），只能適合于有專用低壓火嘴的爐子作燃料。對于富含飽和烴的尾氣也可壓縮后作為制氫原料。1．1．1．3工藝技術要求及工藝選擇原料中的雜質處理氫提純裝置的原料氣，除含有飽和C1~C5外，有的還含有其它雜質，如H2O、H2S、CO、CO2、NH3、甲醇、芳烴等。這些雜質對不同的氫提純工藝會產生不同的影響，因此必須進行預處理。通常影響最大的是原料氣中夾帶有液體，這些液體包括水、烴類、氨、甲醇等。水可以采用分液罐分離；烴類尤其是重烴類含量多時，可采用汽油吸附方法；氨、甲醇可以采用水洗的辦法，一般氨、甲醇脫至小于200ppm。變壓吸附工藝可以直接處理飽和氣體原料，但管線應伴熱保溫，避免溫度波動出現冷凝液。膜分離裝置不能直接處理飽和氣體原料。因為在進料壓力下，非滲透物中的可冷凝物的濃度會越來越大，當達到一定程度時，就會發(fā)生冷凝。一旦有冷凝液產生，輕者膜分離效果變差，重者就會永久地損壞膜系統(tǒng)。因此，經過分液的原料氣，還必須再加熱至80~90℃，才能進入膜系統(tǒng)。一般原料氣的過熱程度主要取決于原料氣的性質以及氫氣的回收率和純度。膜分離系統(tǒng)不能把原料中的H2S、CO、CO2等雜質降至ppm級。如果要求產品氫中H2S、CO、CO2必須降至ppm級，就必須進行預處理。這種情況下，采用變壓吸附工藝就能很好地解決這一問題。深冷分離工藝的預處理主要是除去在低溫操作下會冷凝的組分。如水必須脫除至小于1ppm，CO2通常脫除至小于100ppm。原料氣的成分原料氣中的氫含量的多少，直接影響到所采用的氫提純工藝的經濟性。變壓吸附適合于提純含氫量40%以上的原料氣，深冷分離、膜分離工藝均可適合于提純低含氫量的原料氣，含氫量低至30%都可以。如果原料氣中含有可回收的C3、C4烴類時，則宜采用深冷分離工藝。原料氣中的重烴類（C5+）對三種氫分離工藝都有影響。膜分離工藝可以除去重烴類組分，但是較高的濃度會提高非滲透物的露點。變壓吸附只能除去微量重烴類組分，但濃度增加后，由于吸附于吸附劑上的重烴類難以脫附，會降低氫回收率。深冷分離工藝對重烴類也有要求，其含量必須限制在冷凍過程中不凍結。如果原料氣中含有一定量的H2S、CO、CO2和N2，則只有用變壓吸附工藝才能徹底除去這些組分。原料氣壓力和裝置規(guī)模小規(guī)模的氫提純裝置采用膜分離工藝投資最低，規(guī)模較大時，采用膜分離工藝不經濟。但如果原料氣的壓力較高或者下游的烴回收裝置能夠利用非滲透氣的壓力能時，也有一定的經濟性。對原料氣壓力較高而裝置規(guī)模較小的情況，采用膜分離工藝是最經濟的。對于小規(guī)模的裝置，變壓吸附工藝投資中等，深冷分離工藝投資最高。較高的壓力對變壓吸附不利，一般操作壓力在1.0~3.0Mpa之間。盡管深冷分離投資很高，但當規(guī)模擴大后，則越能顯示出它的優(yōu)越性，它適用的原料壓力為2.0Mpa以上。在某些情況下副產品的回收也會使深冷分離工藝更為經濟一些。1．1．1．4氫提純工藝的工業(yè)應用煉油廠和石油化工廠中可用于氫提純的氣體有重整氫、加氫干氣、催化干氣、輕烴水蒸汽轉化生成的中（低）變氣、合成氨尾氣以及甲醇尾氣等。上述氣體的含氫量、雜質含量各不相同，采用合適的氫提純工藝可以獲得較好的經濟效益。各種氣體的典型組成見表2-5。表2-5氫提純原料氣的典型組成組成V%重整氫加氫干氣高壓低壓催化干氣合成氨尾氣中變氣甲醇尾氣溫度，℃40404040404040壓力，MPa2.0~0.70.7~132.43.5~5.0CO2.815.6CO219.963.2H2O0.070.050.28H286.5283.7045.533.6558.6770.6571.8C14.4714.4635.424.4913.476.30C23.940.473.211.18C2-14.58C32.740.547.10.20C3-0.70ic40.255.20.09nC41.470.112.5C4-0.11C50.960.401.1NH33.92N2+Ar13.9019.56+4.380.6O2CH3OH1.050.6重整氫重整氫是煉廠中最易回收和利用的氫源。重整氫通常含有80~90%（V）的氫，其余為C1~C5烴類，也含有少量的芳烴和極少的雜質。壓力通常為1.5~2.5MPa。煉油廠中一般均直接將其作為加氫裝置的氫源。但近幾年來，一些煉油廠已逐步從重整氫中提純純氫作為加氫裝置的氫源，以減少加氫裝置的操作壓力。提純重整氫最經濟的工藝是采用變壓吸附工藝，因為重整氫的壓力合適，流量較大，含氫量高（可大大減少吸附劑用量），尾氣量小，而且原料不需預處理。一般氫收率可達90%以上。如果采用抽真空變壓吸附工藝，則氫收率可達95%以上。采用此工藝的尾氣，由于主要含有C1~C5烴類，因此一般經壓縮后均可作為輕烴蒸汽轉化制氫裝置的原料。在某些情況下，一些煉廠需要少量的98%（V）以上純度的氫氣，用于重整催化劑的還原。這種情況下，采用膜分離工藝是可行的。從一些煉廠的應用來看，在重整氫的進氣壓力下，經過膜分離后，可獲得氫純度為98%（V）以上的氫氣產品，然后裝瓶備用。采用膜分離工藝大規(guī)模提純重整氫的經濟性和PSA工藝相比要差一些。由于采用膜分離工藝要把重整氫壓縮到5.0~6.0MPa，因此，壓縮機的投資和操作費用占整個膜分離工藝的比重要大得多，從而使裝置的總投資和操作費用大大增加，同時，5.0~6.0MPa的高壓尾氣的壓力能由于很難有效加以利用，結果被白白浪費。采用膜分離工藝可以獲得純度為98~99%（V）的氫氣產品，而且廢氫回收率也較高，達到95%。加氫干氣從加氫裂化裝置排出的氣體有高壓和低壓排放氣。高壓排放氣通常在裝置內循環(huán)使用，通常含氫75~90%（V），其余為烴類。低壓排放氣通常含氫50%（V）左右。由于膜分離工藝特別適合于提純高壓排放氣，因此，近幾年來，有許多煉廠都使用膜分離工藝提純高壓排放氣中的氫氣，然后再返回到新氫機的入口，以便降低反應壓力。采用膜分離工藝提純氫的純度為90~99%（V），氫回收率為85~95%。氫氣壓力以能和新氫壓縮機的某段入口壓力相匹配為宜。低壓排放氣也就是通常所說的加氫干氣。最經濟的利用方法是作為烴類蒸汽轉化制氫裝置的原料。因為有加氫裂化裝置的工廠一般都建有較大規(guī)模的制氫裝置。沒有制氫裝置的工廠也可采用變壓吸附或膜分離工藝提純。相比之下，采用變壓吸附工藝要經濟得多。催化干氣催化干氣通常含有30~50%（V）的氫，壓力為0.6~0.8MPa，一般煉廠均作為燃料燒掉。根據催化干氣流量、組成的變化以及要求的產品氫的純度，可以采用深冷分離、PSA工藝或膜分離工藝。如果要求的產品氫純度大于90%（V），而且又要回收有價值的烴類，尤其是烯烴，通常采用深冷分離工藝。深冷分離工藝的進氣壓力為1.7~2.8MPa之間，生產的氫氣純度達95%（V）。由于催化干氣壓力較低，因此原料需進一步壓縮。采用深冷分離工藝是否合適還應綜合考慮多種因素，如原料質量、雜質含量以及裝置規(guī)模等。用膜分離工藝也能回收催化干氣中的氫，但純度只有80~90%（V），而且含有一定量的CO、CO2、H2S、N2等雜質，這種氫氣僅能適用于小型加氫精制裝置中，采用這種工藝，催化干氣一般要壓縮到3.0MPa以上，產氫壓力為0.6~1.0MPa，回收率約為80%左右。由于催化干氣需要壓縮，且尾氣壓力又較高，不能充分利用，因此一般認為是很不經濟的。僅僅當在小廠缺乏氫源，又能使用上述質量的氫氣時，才有可能采用。如果煉廠中有現成的變壓吸附裝置，則可將上述氫氣再送入變壓吸附裝置進行再提純，以便生產出高純度的氫。用PSA工藝從催化干氣中提純氫氣的經濟性要差一些，主要原因是催化干氣中的含氫量較低以及催化干氣的組成波動等原因。如果催化干氣中的含氫量在40~50%，則其經濟性要好一些。這種工藝特別適合于一些煉