Traditionelles Erdgas-Wasserstoffproduktionsverfahren
Der Prozessablauf der Wasserstoffproduktion aus Erdgas besteht aus vier Einheiten: Aufbereitung des Speisegases, Dampfumwandlung, CO-Umwandlung und Wasserstoffreinigung.
(1) Die Zufuhrgasaufbereitungsanlage dient hauptsächlich der Entschwefelung von Erdgas. Zur Entfernung von H₂S und SO₂ werden MnO- und ZnO-Entschwefelungsmittel eingesetzt. Aufgrund der großen Verarbeitungskapazität des Zufuhrgases wird für die Komprimierung des Zufuhrgases ein großer Zentrifugalkompressor verwendet.
(2) Dampfkonversionsanlage. Wasserdampf dient als Oxidationsmittel zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen unter Einwirkung eines Nickelkatalysators. Das so gewonnene Konversionsgas wird zur Wasserstofferzeugung genutzt. Die Reformerart und -struktur weisen spezifische Merkmale auf, ebenso wie die Struktur, die thermische Kompensation und die Befestigung der oberen und unteren Gaskollektoren. Obwohl die Wärmetauscher im Konvektionsbereich unterschiedlich ausgelegt sind, werden in der Dampfkonversionsanlage die Prozessparameter Hochtemperaturkonversion und ein relativ niedriges Wasser-Kohlenstoff-Verhältnis angewendet. Dies trägt zur Verbesserung des Konversionsgrades und zur Reduzierung des Rohstoffverbrauchs bei.
(3) CO-Konversionseinheit. Das aus dem Reformer kommende Zufuhrgas enthält eine bestimmte Menge Kobalt. Die Umwandlung dient dazu, Kobalt in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserdampf zu CO₂ und H₂ reagieren zu lassen. Je nach Umwandlungstemperatur wird zwischen Hochtemperaturumwandlung (350–400 °C) und Mitteltemperaturumwandlung (unter 300–350 °C) unterschieden. Um den Rohstoffverbrauch weiter zu reduzieren, wird in den letzten Jahren aufgrund des Fokus auf Ressourcenschonung in der Konversionseinheit ein zweistufiges Verfahren mit Hochtemperatur- und Niedertemperaturumwandlung eingesetzt.
(4) Wasserstoffreinigungsanlage. Dabei hat jedes Wasserstoffproduktionsunternehmen das energiearme Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA) zur Reinigung und Trennung anstelle des energieintensiven Entkarbonisierungs- und Reinigungsverfahrens sowie des Methan-Chemieprozesses eingeführt, um Energieeinsparungen zu erzielen und den Prozess zu vereinfachen. Am Ausgang der Anlage kann Wasserstoff mit einer Reinheit von bis zu 99,9 % gewonnen werden.
Veröffentlichungsdatum: 10. November 2021