إنتاج الهيدروجين باستخدام الغاز الطبيعي وعمليته

إنتاج الهيدروجين باستخدام الغاز الطبيعي يتميز إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي بانخفاض تكلفته وفعاليته من حيث الحجم. ويُعدّ البحث والتطوير لتقنيات معالجة جديدة أكثر تقدماً لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي ضمانةً مهمةً لحل مشكلة نقص مصادر الهيدروجين الرخيصة. وباعتباره مصدراً للطاقة الصناعية النظيفة وعالية الجودة، يُمثّل الغاز الطبيعي مادةً خاماً استراتيجيةً هامةً في مسيرة التنمية الطاقية في الصين. كما أنه يُعدّ أيضاً المادة الخام الأساسية للعديد من المنتجات الكيميائية الثانوية.

يُستخدم الهيدروجين، كمنتج كيميائي ثانوي، على نطاق واسع في الصناعات الدوائية والكيميائية الدقيقة والإلكترونية والكهربائية. وباعتباره الوقود المفضل لخلايا الوقود، سيحظى الهيدروجين بآفاق سوقية واسعة في مجالي النقل وتوليد الطاقة مستقبلاً، وسيحتل مكانة متزايدة الأهمية في هيكل الطاقة المستقبلي. تُعدّ طرق إنتاج الهيدروجين التقليدية، مثل تحويل الهيدروكربونات الخفيفة بالبخار، والتحليل الكهربائي للماء، وتكسير الميثانول، وتغويز الفحم، وتحلل الأمونيا، ناضجة نسبياً. إلا أنها تعاني من بعض المشكلات، كارتفاع التكلفة، وانخفاض معدل الإنتاج، وانخفاض كفاءة العمالة. في حقل لياوهي النفطي، توجد موارد هيدروكربونية مثل الغاز الجاف والنفتا، ويمكن لإنتاج الهيدروجين بهذه الطريقة أن يُعظّم الاستفادة من هذه الموارد. علاوة على ذلك، يُعدّ الميثان المكون الرئيسي للغاز الطبيعي المصاحب، والذي يمكن تحويله إلى هيدروجين باستخدام بخار الهيدروكربونات، مما يضمن نقاءً عالياً وكفاءة إنتاجية عالية.

تشمل عمليات معالجة الغاز الطبيعي الرئيسية التقطير الجوي والتقطير الفراغي، والتكسير التحفيزي، والإصلاح التحفيزي، وإنتاج المركبات العطرية. وفي الوقت نفسه، تشمل عمليات استخراج الغاز الطبيعي وتجميعه وتنقيته تفاعل الألكانات والبخار الموجود فيه كيميائياً تحت ضغط معين ودرجة حرارة عالية وباستخدام عامل حفاز.
بعد التبادل الحراري في غلاية التغذية، يدخل الغاز المحول إلى فرن التحويل لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون. ثم، بعد التبادل الحراري والتكثيف وفصل البخار عن الماء، يمر الغاز بالتتابع عبر برج الامتزاز المجهز بثلاث مواد ماصة محددة من خلال التحكم المبرمج، ويتم ضغط غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والميثان وثاني أكسيد الكربون وامتزازه بواسطة امتزاز تأرجح الضغط (PSA) لاستخلاص الهيدروجين الناتج، ثم يتم تخفيف الضغط وتحليله لإزالة الشوائب وتجديد المادة الماصة.