محطة إنتاج الهيدروجين المصممة خصيصًا من الغاز الطبيعي

مقدمة

يتميز إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي بانخفاض تكلفته وإمكانية تحقيقه على نطاق واسع. ويُعدّ البحث والتطوير لتقنيات معالجة جديدة أكثر تطوراً لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي ضمانةً هامةً لحل مشكلة نقص مصادر الهيدروجين الرخيصة. وباعتباره مصدراً للطاقة الصناعية النظيفة وعالية الجودة، يكتسب الغاز الطبيعي أهميةً استراتيجيةً بالغةً في مسيرة التنمية الطاقية في الصين، فهو ليس مجرد وقود أساسي للحياة اليومية، بل أيضاً المادة الخام الرئيسية للعديد من المنتجات الكيميائية الثانوية.

يُعدّ إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي أحد منتجاته العديدة. ويُعتبر حقل لياوهي النفطي، ثالث أكبر حقل للنفط والغاز في الصين، غنيًا بموارد الغاز الطبيعي، لا سيما في شركات المعالجة المركزية للنفط والغاز. وخلال عملية إنتاج النفط والغاز، يُمكننا إنتاج كميات كبيرة من الغاز الجاف المصاحب، الذي يتميز بظروف فريدة للمعالجة العميقة للغاز الطبيعي، مما يُضفي أهمية عملية واسعة النطاق على تطوير ونشر عملية إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي.

اختيار وتحليل نظري لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي

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 التحديات، كارتفاع التكلفة، وانخفاض الإنتاجية، وانخفاض كفاءة العمالة. في حقل لياوهي النفطي، توجد موارد هيدروكربونية مثل الغاز الجاف والنفتا، ويمكن استخدام هذه الطريقة لإنتاج الهيدروجين لتحقيق أقصى استفادة 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.

مبدأ عملية إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي

تشمل عمليات معالجة الغاز الطبيعي الرئيسية التقطير الجوي والتقطير الفراغي، والتكسير التحفيزي، والإصلاح التحفيزي، وإنتاج المركبات العطرية. كما تشمل استخراج الغاز الطبيعي، وجمعه، ونقله، وتنقيته. تحت ضغط ودرجة حرارة عاليتين وباستخدام عامل حفاز، تتفاعل الألكانات والبخار الموجودان في الغاز الطبيعي كيميائيًا. يدخل غاز الإصلاح إلى المحول بعد تبادل حراري في المرجل لتحويل أول أكسيد الكربون إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون. بعد التبادل الحراري والتكثيف وفصل بخار الماء، يمر الغاز تباعًا عبر برج الامتزاز المجهز بثلاث مواد ماصة محددة، وذلك من خلال نظام تحكم برمجي. يتم ضغط النيتروجين، وأول أكسيد الكربون، والميثان، وثاني أكسيد الكربون، وامتزازها بواسطة امتزاز تأرجح الضغط (PSA) لاستخلاص الهيدروجين. يؤدي تحليل تخفيف الضغط إلى إطلاق الشوائب وتجديد المادة الماصة.

صيغة التفاعل: CH4 + H2O → CO + 3h2-q CO + H2O → CO2 + H2 + Q

المؤشرات الفنية الرئيسية. الضغط: 1.0-2.5 ميجا باسكال؛ استهلاك وحدة الغاز الطبيعي: 0.5-0.56 متر مكعب/متر مكعب هيدروجين؛ استهلاك الطاقة: 0.8-1.5/متر مكعب هيدروجين؛ النطاق: 1000 متر مكعب/ساعة ~ 100000 متر مكعب/ساعة؛ النقاء: مطابق للهيدروجين الصناعي والهيدروجين النقي (GB / t7445-1995)؛ مدة التشغيل السنوية: أكثر من 8000 ساعة.