Výroba vodíku ze zemního plynu má výhody nízkých nákladů a významného efektu z rozsahu. Výzkum a vývoj pokročilejších nových procesních technologií pro výrobu vodíku ze zemního plynu je důležitou zárukou řešení problému levného zdroje vodíku. Jako vysoce kvalitní a čistá průmyslová energie má zemní plyn důležitý strategický význam v procesu rozvoje energetiky v Číně. Zemní plyn je totiž nejen důležitým palivem pro každodenní život lidí, ale také základní surovinou pro mnoho chemických druhotných produktů.
Výroba vodíku ze zemního plynu je jedním z mnoha produktů spojených se zemním plynem. Ropné pole Liaohe, třetí největší ropné a plynové pole v Číně, je bohaté na zdroje zemního plynu, zejména v centralizovaných zpracovatelských podnicích. V procesu těžby ropy a plynu můžeme produkovat značné množství doprovodného suchého plynu, který má jedinečné podmínky pro hluboké zpracování zemního plynu. Má to širší praktický význam pro podporu rozvoje a popularizace procesu výroby vodíku ze zemního plynu.
1 Výběr a teoretická analýza výroby vodíku ze zemního plynu
Jako sekundární chemický produkt se vodík široce používá ve farmaceutickém, chemickém, elektronickém a elektrotechnickém průmyslu. Zejména vodík, jako preferované palivo pro palivové články, bude mít v budoucnu široké tržní vyhlídky v oblasti dopravy a výroby energie a bude zaujímat stále důležitější místo v budoucí energetické struktuře. Tradiční metody výroby vodíku, jako je parní konverze lehkých uhlovodíků, elektrolýza vody, krakování methanolu, zplyňování uhlí a rozklad amoniaku, jsou relativně vyspělé. Existují však „jeden velký a dva malé“ problémy, jako jsou vysoké náklady, nízký výtěžek a nízká efektivita práce. V procesu těžby ropy a plynu v ropném poli Liaohe existují uhlovodíkové zdroje, jako je suchý plyn a nafta. Použití této metody k výrobě vodíku může maximalizovat využití zdrojů. Hlavní složkou doprovodného zemního plynu je navíc metan, který lze pomocí uhlovodíkové páry přeměnit na vodík s vysokou čistotou a vysokou účinností výroby.
2. Princip procesu výroby vodíku ze zemního plynu
Mezi hlavní procesy zpracování zemního plynu patří atmosférická a vakuová destilace, katalytické krakování, katalytický reforming a výroba aromatických látek. Současně zahrnuje těžbu, sběr, přepravu a čištění zemního plynu. Za určitého tlaku, vysoké teploty a katalyzátoru chemicky reagují alkany a pára v zemním plynu. Reformační plyn vstupuje do konvertoru po výměně tepla v kotli, kde přeměňuje CO na H2 a CO2. Po výměně tepla, kondenzaci a oddělení páry a vody plyn postupně prochází adsorpční věží vybavenou třemi specifickými adsorbenty pomocí programového řízení, kde se N2, Co, CH4 a CO2 stlačí a adsorbují pomocí adsorpce s kolísáním tlaku (PSA) za účelem extrakce produkčního vodíku. Analýza odtlakování uvolňuje nečistoty a regeneruje adsorbent.
Reakční vzorec:
CH4 + H2O → CO + 3H2-q
CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Čas zveřejnění: 10. prosince 2021