Ολοκληρώσαμε με επιτυχία την παραγωγή και την παράδοση της μονάδας παραγωγής υδρογόνου μεθανίου πλούσιου σε κατανεμημένη μορφή, δυναμικότητας 300Nm3/h, της Sinopec. Εδώ θα ήθελα να κάνω μια σύντομη εισαγωγή στη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο.
Με την εντατικοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας, η εύρεση νέας ενέργειας έχει γίνει ένα σημαντικό έργο. Ως η πιο δυναμική ενέργεια, το υδρογόνο έχει ένα ευρύ φάσμα πηγών, σχεδόν μηδενική ρύπανση, υψηλή απόδοση μετατροπής και ευρείες προοπτικές εφαρμογής. Η παραγωγή υδρογόνου από φυσικό αέριο μπορεί να μετριάσει σε κάποιο βαθμό την ενεργειακή κρίση της Κίνας και να προωθήσει περαιτέρω τον μετασχηματισμό της δομής αξιοποίησης ενέργειας της Κίνας.
Η παρούσα εργασία θα επικεντρωθεί στην αρχή της παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο, στη διαδικασία και την τεχνολογία παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο, στην ταξινόμηση της τεχνολογίας παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο και στην κοστολόγηση της παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο.
1 Αρχή και διαδικασία παραγωγή υδρογόνου από φυσικό αέριο
1.1Αρχή παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο
Η αρχή της διαδικασίας παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο είναι η προεπεξεργασία του φυσικού αερίου πρώτα, στη συνέχεια η μετατροπή του μεθανίου και του ατμού σε μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο στον αναμορφωτή και η μετατροπή του μονοξειδίου του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο στον πύργο βάρδιας μετά την ανάκτηση της απορριπτόμενης θερμότητας. Η βάση αυτής της τεχνολογίας διεργασίας πραγματοποιείται με βάση την τεχνολογία μετατροπής ατμού φυσικού αερίου. Στον πύργο βάρδιας, η θερμοκρασία αντίδρασης ελέγχεται παρουσία καταλύτη και το μονοξείδιο του άνθρακα στο αέριο μετατροπής αντιδρά με νερό για να παράγει υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα.
Υπό κατάλληλη πίεση και θερμοκρασία, τα αλκάνια στο φυσικό αέριο θα υποβληθούν σε μια σειρά χημικών αντιδράσεων για να παράγουν αέριο μετατροπής. Αφού το αέριο μετατροπής περάσει από μια συσκευή PAS εξοπλισμένη με διάφορα προσροφητικά υπό αυτόματο έλεγχο, το μονοξείδιο του άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες θα προσροφηθούν από τον πύργο προσρόφησης και το υδρογόνο θα σταλεί στη μονάδα κατανάλωσης αερίου για να προσροφήσει το προσροφητικό των ακαθαρσιών. Μετά την εκρόφηση, το αναλυτικό αέριο μπορεί να σταλεί στον κλίβανο βάρδιας ως καύσιμο και το προσροφητικό μπορεί επίσης να αναγεννηθεί.
Ο κύριος τύπος αντίδρασης έχει ως εξής:
Το φυσικό αέριο και το νερό αντιδρούν στους 800 ~ 900 ℃ και με καταλύτη οξείδιο του νικελίου παράγοντας μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο.
Ο τύπος της αντίδρασης είναι: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Το μονοξείδιο του άνθρακα και το νερό αντιδρούν στους 300-400 ℃ με καταλύτη το οξείδιο του σιδήρου για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο.
Ο τύπος της αντίδρασης είναι: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Επιπλέον, οι σχετικές απαιτήσεις τεχνικού δείκτη στη διαδικασία προετοιμασίας είναι οι εξής:
Η πίεση είναι γενικά 1,5 ~ 2,5 MPa και η κατανάλωση μονάδας φυσικού αερίου είναι 0,4 ~ 0,5 m3/m3 υδρογόνου. Χρόνος λειτουργίας: > 8000h. Βιομηχανική κλίμακα: 1000 m3/H ~ 100000 m3/h.
1.2 Διαδικασία παραγωγής υδρογόνου σε φυσικό αέριο
Η διαδικασία παραγωγής υδρογόνου από φυσικό αέριο περιλαμβάνει κυρίως τέσσερις διεργασίες: προεπεξεργασία αερίου τροφοδοσίας, μετατροπή σε ατμό φυσικού αερίου, μετατροπή σε μονοξείδιο του άνθρακα και καθαρισμό υδρογόνου.
Το πρώτο βήμα είναι το στάδιο προεπεξεργασίας της πρώτης ύλης. Η προεπεξεργασία εδώ αναφέρεται κυρίως στην αποθείωση του ακατέργαστου αερίου. Στην πραγματική λειτουργία της διεργασίας, η σειρά υδρογόνωσης κοβαλτίου-μολυβδαινίου φυσικού αερίου χρησιμοποιείται γενικά ως αποθείωτης για τη μετατροπή του οργανικού θείου στο φυσικό αέριο σε ανόργανο θείο και στη συνέχεια την αφαίρεσή του. Η ροή του ακατέργαστου φυσικού αερίου που υποβάλλεται σε επεξεργασία εδώ είναι μεγάλη, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί πηγή φυσικού αερίου με υψηλή πίεση ή μπορεί να ληφθεί υπόψη ένα μεγάλο περιθώριο κατά την επιλογή του συμπιεστή φυσικού αερίου.
Το δεύτερο βήμα είναι η μετατροπή του φυσικού αερίου με ατμό. Ο καταλύτης νικελίου χρησιμοποιείται στον αναμορφωτή για τη μετατροπή των αλκανίων στο φυσικό αέριο σε αέριο τροφοδοσίας με κύρια συστατικά το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο.
Στη συνέχεια, το μονοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται για να αντιδράσει με υδρατμούς παρουσία καταλύτη για να παράγει υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα, λαμβάνοντας το αέριο μετατροπής, του οποίου τα κύρια συστατικά είναι το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Ανάλογα με τη διαφορετική θερμοκρασία μετατροπής, η διαδικασία μετατροπής του μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: μετατροπή σε μέση θερμοκρασία και μετατροπή σε υψηλή θερμοκρασία. Η θερμοκρασία μετατροπής σε υψηλή θερμοκρασία είναι περίπου 360 ℃ και η διαδικασία μετατροπής σε μέση θερμοκρασία είναι περίπου 320 ℃. Με την ανάπτυξη τεχνικών αντιμέτρων, τα τελευταία χρόνια έχει υιοθετηθεί η διεργασία δύο σταδίων μετατροπής σε υψηλή θερμοκρασία και μετατροπής σε χαμηλή θερμοκρασία μονοξειδίου του άνθρακα, η οποία μπορεί να εξοικονομήσει περαιτέρω πόρους. Ωστόσο, στην περίπτωση που η περιεκτικότητα σε μονοξείδιο του άνθρακα στο αέριο μετατροπής δεν είναι υψηλή, μπορεί να υιοθετηθεί μόνο η μετατροπή σε μέση θερμοκρασία.
Το τελευταίο βήμα είναι ο καθαρισμός του υδρογόνου. Σήμερα, το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σύστημα καθαρισμού υδρογόνου είναι το σύστημα PAS, γνωστό και ως σύστημα καθαρισμού και διαχωρισμού PSA. Αυτό το σύστημα έχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, απλή διαδικασία και υψηλή καθαρότητα παραγωγής υδρογόνου. Στο υψηλότερο επίπεδο, η καθαρότητα του υδρογόνου μπορεί να φτάσει το 99,99%.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Νοεμβρίου 2021