Uspješno smo završili proizvodnju i isporuku postrojenja za proizvodnju vodika iz prirodnog plina, kapaciteta 300 Nm3/h, na kojem je distribuiran bogati metan. Ovdje bih želio ukratko predstaviti proces proizvodnje vodika iz prirodnog plina.
S porastom potrošnje energije, pronalaženje novih izvora energije postalo je važan zadatak. Kao energija s najvećim potencijalom, vodik ima širok spektar izvora, gotovo nikakvo zagađenje, visoku efikasnost konverzije i široke mogućnosti primjene. Proizvodnja vodika iz prirodnog plina može donekle ublažiti energetsku krizu u Kini i dodatno promovirati transformaciju strukture korištenja energije u Kini.
Ovaj rad će se fokusirati na princip proizvodnje vodika iz prirodnog plina, proces i tehnologiju proizvodnje vodika iz prirodnog plina, klasifikaciju tehnologije proizvodnje vodika iz prirodnog plina i obračun troškova proizvodnje vodika iz prirodnog plina.
1 Princip i proces proizvodnja vodika iz prirodnog plina
1.1Princip proizvodnje vodika iz prirodnog plina
Princip procesa proizvodnje vodonika iz prirodnog gasa je da se prvo predtretira prirodni gas, zatim se metan i para pretvaraju u ugljen-monoksid i vodonik u reformeru, a ugljen-monoksid se pretvara u ugljen-dioksid i vodonik u konvertornom tornju nakon iskorištavanja otpadne toplote. Osnova ove procesne tehnologije je realizovana na osnovu tehnologije konverzije pare prirodnog gasa. U konvertornom tornju, temperatura reakcije se kontroliše u prisustvu katalizatora, a ugljen-monoksid u konverzionom gasu reaguje sa vodom i proizvodi vodonik i ugljen-dioksid.
Pod odgovarajućim pritiskom i temperaturom, alkani u prirodnom gasu će proći kroz niz hemijskih reakcija kako bi se generisao konverzioni gas. Nakon što konverzioni gas prođe kroz PAS uređaj opremljen različitim adsorbentima pod automatskom kontrolom, ugljen-monoksid, ugljen-dioksid i druge nečistoće će biti adsorbovani adsorpcionim tornjem, a vodonik će biti poslat u jedinicu koja troši gas da adsorbuje adsorbent nečistoća. Nakon desorpcije, analitički gas se može poslati u peć za konverziju kao gorivo, a adsorbent se takođe može regenerisati.
Glavna formula reakcije je sljedeća:
Prirodni plin i voda reagiraju na temperaturi od 800 ~ 900 ℃ s nikl-oksidnim katalizatorom, proizvodeći ugljični monoksid i vodik.
Reakcijska formula je: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Ugljični monoksid i voda reagiraju na temperaturi od 300-400 ℃ s katalizatorom željeznog oksida, stvarajući ugljični dioksid i vodik.
Reakcijska formula je: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Pored toga, relevantni zahtjevi za tehnički indeks u procesu pripreme su sljedeći:
Pritisak je uglavnom 1,5 ~ 2,5 MPa, a jedinična potrošnja prirodnog gasa je 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 vodonika; Vrijeme rada: > 8000h; Industrijska skala: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Proces proizvodnje vodonika iz prirodnog gasa
Proces proizvodnje vodika iz prirodnog plina uglavnom uključuje četiri procesa: predobradu ulaznog plina, konverziju prirodnog plina u paru, konverziju ugljičnog monoksida i pročišćavanje vodika.
Prvi korak je korak predobrade sirovine. Predobrada se ovdje uglavnom odnosi na desumporizaciju sirovog plina. U stvarnom procesu, prirodni plin kobalt-molibden hidrogenirana serija cink oksida se obično koristi kao desumporizator za pretvaranje organskog sumpora u prirodnom plinu u neorganski sumpor, a zatim njegovo uklanjanje. Protok sirovog prirodnog plina koji se ovdje tretira je velik, tako da se može koristiti izvor prirodnog plina s visokim pritiskom ili se može uzeti u obzir velika margina pri odabiru kompresora prirodnog plina.
Drugi korak je parna konverzija prirodnog plina. Nikl katalizator se koristi u reformeru za pretvaranje alkana u prirodnom plinu u ulazni plin s glavnim komponentama ugljičnog monoksida i vodika.
Zatim se ugljični monoksid pretvara u reakciju s vodenom parom u prisustvu katalizatora, stvarajući vodik i ugljični dioksid, čime se dobiva konverzijski plin čije su glavne komponente vodik i ugljični dioksid. Prema različitim temperaturama konverzije, proces konverzije ugljičnog monoksida može se podijeliti na dvije vrste: konverziju na srednjoj temperaturi i konverziju na visokoj temperaturi. Temperatura konverzije na visokoj temperaturi je oko 360 ℃, a proces konverzije na srednjoj temperaturi je oko 320 ℃. Razvojem tehničkih protumjera, posljednjih godina usvojen je dvostepeni procesni postupak konverzije ugljičnog monoksida na visokoj temperaturi i konverziji na niskoj temperaturi, što može dodatno uštedjeti potrošnju resursa. Međutim, u slučaju da sadržaj ugljičnog monoksida u konverzijskom plinu nije visok, može se primijeniti samo konverzija na srednjoj temperaturi.
Posljednji korak je prečišćavanje vodonika. Trenutno najčešće korišteni sistem za prečišćavanje vodonika je PAS sistem, također poznat kao PSA sistem za prečišćavanje i odvajanje. Ovaj sistem ima nisku potrošnju energije, jednostavan proces i visoku čistoću proizvodnje vodonika. U najvišoj mjeri, čistoća vodonika može dostići 99,99%.
Vrijeme objave: 11. novembar 2021.