Maßgeschneiderte Wasserstoffproduktionsanlage aus Erdgas

Einführung

Die Wasserstoffproduktion aus Erdgas bietet die Vorteile niedriger Kosten und erheblicher Skaleneffekte. Die Forschung und Entwicklung fortschrittlicherer Verfahren zur Wasserstoffgewinnung aus Erdgas ist eine wichtige Voraussetzung für die Sicherstellung einer kostengünstigen Wasserstoffversorgung. Als hochwertiger und sauberer Energieträger spielt Erdgas eine wichtige strategische Rolle in der Energieentwicklung Chinas. Denn Erdgas ist nicht nur ein wichtiger Brennstoff für den täglichen Bedarf, sondern auch ein grundlegender Rohstoff für zahlreiche chemische Nebenprodukte.

Die Wasserstoffproduktion aus Erdgas ist nur eines von vielen Erdgasprodukten. Das Ölfeld Liaohe, das drittgrößte Öl- und Gasfeld Chinas, verfügt über reiche Erdgasvorkommen, insbesondere in zentralisierten Verarbeitungsanlagen. Bei der Öl- und Gasförderung fällt eine beträchtliche Menge an Begleitgas an, das sich hervorragend für die Weiterverarbeitung eignet und daher von großer praktischer Bedeutung für die Entwicklung und Verbreitung der Wasserstoffproduktion aus Erdgas ist.

Auswahl und theoretische Analyse der Wasserstoffproduktion aus Erdgas

Als chemisches Nebenprodukt findet Wasserstoff breite Anwendung in der Pharma-, Feinchemie-, Elektronik- und Elektroindustrie. Insbesondere als bevorzugter Brennstoff für Brennstoffzellen bietet Wasserstoff zukünftig vielversprechende Marktchancen im Transport- und Energiesektor und wird eine immer wichtigere Rolle in der zukünftigen Energiestruktur einnehmen. Traditionelle Wasserstoffproduktionsverfahren wie die Dampfkonversion von leichten Kohlenwasserstoffen, die Wasserelektrolyse, das Methanol-Cracking, die Kohlevergasung und die Ammoniakzersetzung sind relativ ausgereift. Allerdings weisen sie Nachteile wie hohe Kosten, geringe Ausbeute und niedrige Arbeitseffizienz auf. Im Ölfeld Liaohe fallen bei der Öl- und Gasförderung Kohlenwasserstoffressourcen wie Trockengas und Naphtha an. Die Nutzung dieser Ressourcen zur Wasserstofferzeugung ermöglicht eine optimale Ressourcennutzung. Darüber hinaus ist Methan der Hauptbestandteil des Begleitgases und kann mittels Kohlenwasserstoffdampf mit hoher Reinheit und hoher Produktionseffizienz in Wasserstoff umgewandelt werden.

Prozessprinzip der Wasserstofferzeugung aus Erdgas

Die wichtigsten Verarbeitungsprozesse von Erdgas umfassen die atmosphärische und Vakuumdestillation, das katalytische Cracken, das katalytische Reformieren und die Aromatenproduktion. Gleichzeitig beinhaltet die Erdgasgewinnung, -sammlung, -transport und -reinigung. Unter Druck, hoher Temperatur und in Gegenwart eines Katalysators reagieren die Alkane und der Wasserdampf im Erdgas chemisch miteinander. Das Reformiergas gelangt nach dem Wärmeaustausch im Kessel in den Konverter, wo CO in H₂ und CO₂ umgewandelt wird. Nach Wärmeaustausch, Kondensation und Wasserdampf-Wasser-Trennung durchläuft das Gas sequenziell einen Adsorptionsturm mit drei spezifischen Adsorbentien. N₂, CO, CH₄ und CO₂ werden unter Druck gesetzt und mittels Druckwechseladsorption (PSA) adsorbiert, um Wasserstoff zu gewinnen. Die Druckentlastung dient der Entfernung von Verunreinigungen und der Regeneration des Adsorbens.

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

Wichtigste technische Kennzahlen. Druck: 1,0–2,5 MPa; Erdgasverbrauch: 0,5–0,56 nm³/nm³ Wasserstoff; Stromverbrauch: 0,8–1,5/nm³ Wasserstoff; Kapazität: 1000 nm³/H₂ bis 100000 nm³/h; Reinheit: entspricht Industriewasserstoff und Reinstwasserstoff (GB/T 7445-1995); Jährliche Betriebsdauer: über 8000 h.