Úspěšně jsme dokončili výrobu a slavnostní předání závodu na výrobu vodíku z obohaceného metanu od společnosti Sinopec s výkonem 300 Nm3/h. Rád bych zde stručně představil proces výroby vodíku ze zemního plynu.
S rostoucí spotřebou energie se hledání nových zdrojů energie stalo důležitým úkolem. Vodík, jakožto energie s největším potenciálem, má širokou škálu zdrojů, téměř žádné znečištění, vysokou účinnost přeměny a široké možnosti využití. Výroba vodíku ze zemního plynu může do určité míry zmírnit energetickou krizi v Číně a dále podpořit transformaci struktury využívání energie v Číně.
Tento článek se zaměří na princip výroby vodíku ze zemního plynu, proces a technologii výroby vodíku ze zemního plynu, klasifikaci technologie výroby vodíku ze zemního plynu a nákladové účetnictví výroby vodíku ze zemního plynu.
1 Princip a proces výroba vodíku ze zemního plynu
1.1Princip výroby vodíku ze zemního plynu
Princip procesu výroby vodíku ze zemního plynu spočívá v předúpravě zemního plynu, následné přeměně metanu a páry na oxid uhelnatý a vodík v reformeru a přeměně oxidu uhelnatého na oxid uhličitý a vodík v konverzní věži po rekuperaci odpadního tepla. Základem této procesní technologie je technologie konverze páry zemního plynu. V konverzní věži je reakční teplota řízena za přítomnosti katalyzátoru a oxid uhelnatý v konverzním plynu reaguje s vodou za vzniku vodíku a oxidu uhličitého.
Za vhodného tlaku a teploty alkany v zemním plynu podléhají sérii chemických reakcí za vzniku konverzního plynu. Poté, co konverzní plyn projde zařízením PAS vybaveným různými adsorbenty s automatickým řízením, je oxid uhelnatý, oxid uhličitý a další nečistoty adsorbovány adsorpční věží a vodík je odeslán do jednotky spotřebovávající plyn, kde adsorbuje adsorbent nečistot. Po desorpci může být analytický plyn odeslán do konverzní pece jako palivo a adsorbent může být také regenerován.
Hlavní reakční vzorec je následující:
Zemní plyn a voda reagují při teplotě 800 ~ 900 ℃ za působení katalyzátoru na bázi oxidu nikelnatého za vzniku oxidu uhelnatého a vodíku.
Reakční vzorec je: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Oxid uhelnatý a voda reagují při teplotě 300-400 °C s katalyzátorem oxidem železitým za vzniku oxidu uhličitého a vodíku.
Reakční vzorec je: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Kromě toho jsou příslušné požadavky na technický index v procesu přípravy následující:
Tlak je obecně 1,5 ~ 2,5 MPa a jednotková spotřeba zemního plynu je 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 vodíku; Provozní doba: > 8000 h; Průmyslové měřítko: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Proces výroby vodíku ze zemního plynu
Proces výroby vodíku ze zemního plynu zahrnuje hlavně čtyři procesy: předúpravu vstupního plynu, konverzi zemního plynu párou, konverzi oxidu uhelnatého a čištění vodíku.
Prvním krokem je krok předúpravy suroviny. Předúprava se zde týká především odsiřování surového plynu. V samotném procesu se jako odsiřovací činidlo obvykle používá hydrogenační řada oxidu zinečnatého ze zemního plynu kobaltu a molybdenu, která přeměňuje organickou síru v zemním plynu na anorganickou síru a následně ji odstraňuje. Průtok surového zemního plynu zde upraveného je velký, takže lze použít zdroj zemního plynu s vysokým tlakem nebo zvážit velkou rezervu při výběru kompresoru zemního plynu.
Druhým krokem je parní konverze zemního plynu. Niklový katalyzátor se v reformeru používá k přeměně alkanů v zemním plynu na vstupní plyn s hlavními složkami oxidu uhelnatého a vodíku.
Oxid uhelnatý se poté přeměňuje a reaguje s vodní párou za přítomnosti katalyzátoru za vzniku vodíku a oxidu uhličitého, čímž vzniká konverzní plyn, jehož hlavními složkami jsou vodík a oxid uhličitý. Podle různých konverzních teplot lze konverzní proces oxidu uhelnatého rozdělit na dva typy: středněteplotní konverze a vysokoteplotní konverze. Vysokoteplotní konverzní teplota je asi 360 °C a středněteplotní konverzní proces je asi 320 °C. S vývojem technických protiopatření se v posledních letech přijalo dvoustupňové nastavení procesu vysokoteplotní a nízkoteplotní konverze oxidu uhelnatého, což může dále šetřit spotřebu zdrojů. V případě, že obsah oxidu uhelnatého v konverzním plynu není vysoký, lze však použít pouze středněteplotní konverzi.
Posledním krokem je čištění vodíku. V současnosti je nejběžněji používaným systémem čištění vodíku systém PAS, známý také jako systém čištění a separace PSA. Tento systém se vyznačuje nízkou spotřebou energie, jednoduchým procesem a vysokou čistotou produkovaného vodíku. V nejvyšším případě může čistota vodíku dosáhnout 99,99 %.
Čas zveřejnění: 11. listopadu 2021