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Introducción
El proceso de producción de hidrógeno a partir de gas natural incluye principalmente cuatro etapas: pretratamiento del gas de alimentación, conversión del gas natural en vapor, conversión del monóxido de carbono y purificación del hidrógeno.
El primer paso es el pretratamiento de la materia prima. Este pretratamiento se refiere principalmente a la desulfuración del gas natural. En la operación real del proceso, se suele utilizar óxido de zinc, un desulfurante que transforma el azufre orgánico del gas natural en azufre inorgánico y lo elimina. Dado el gran caudal de gas natural tratado, se recomienda utilizar una fuente de gas natural de alta presión o considerar un amplio margen al seleccionar el compresor.
El segundo paso es la conversión del gas natural mediante vapor. En el reformador se utiliza un catalizador de níquel para convertir los alcanos presentes en el gas natural en gas de alimentación, cuyos componentes principales son monóxido de carbono e hidrógeno.
Luego, el monóxido de carbono se convierte para reaccionar con vapor de agua en presencia de un catalizador para generar hidrógeno y dióxido de carbono, obteniendo así el gas de conversión cuyos componentes principales son hidrógeno y dióxido de carbono. Según la temperatura de conversión, el proceso de conversión del monóxido de carbono se puede dividir en dos tipos: conversión a temperatura media y conversión a alta temperatura. La temperatura de conversión a alta temperatura es de aproximadamente 360 ℃, y la de conversión a temperatura media es de aproximadamente 320 ℃. Con el desarrollo de contramedidas técnicas, en los últimos años se ha adoptado un proceso de dos etapas para la conversión de monóxido de carbono a alta y baja temperatura, lo que permite ahorrar aún más recursos. Sin embargo, cuando el contenido de monóxido de carbono en el gas de conversión no es elevado, solo se puede utilizar la conversión a temperatura media.
El último paso es purificar el hidrógeno. Actualmente, el sistema de purificación de hidrógeno más utilizado es el sistema PAS, también conocido como sistema de purificación y separación PSA. Este sistema se caracteriza por su bajo consumo energético, su proceso sencillo y la alta pureza del hidrógeno producido. En su máxima pureza, puede alcanzar el 99,99%.
Equipos de proceso principales
| N.º de serie | nombre del equipo | Especificaciones principales | Materiales principales | Peso unitario en toneladas | CANTIDAD | Observaciones |
| I | Sección de conversión a vapor de gas natural | |||||
| 1 | horno reformador | 1 juego | ||||
| carga térmica | Sección de radiación: 0,6 mW | |||||
| Sección de convección: 0,4 mW | ||||||
| Quemador | Carga térmica: 1,5 mW/conjunto | material compuesto | 1 | |||
| Tubo reformador de alta temperatura | HP-Nb | |||||
| coleta superior | Acero inoxidable 304 | 1 juego | ||||
| coleta inferior | Incoloy | 1 juego | ||||
| Intercambiador de calor de la sección de convección | ||||||
| Precalentamiento de materias primas mixtas | Acero inoxidable 304 | 1 grupo | ||||
| precalentamiento del gas de alimentación | 15CrMo | 1 grupo | ||||
| caldera de residuos de gases de combustión | 15CrMo | 1 grupo | ||||
| Colector | Incoloy | 1 grupo | ||||
| 2 | tubo de lámpara | DN300 H=7000 | 20# | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 300 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: presión ambiente | ||||||
| 3 | Torre de desulfuración | Φ400 H＝2000 | 15CrMo | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 400 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| 4 | Caldera de conversión de residuos de gas | Φ200/Φ400 H＝3000 | 15CrMo | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 900 ℃ / 300 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| Carga térmica: 0,3 mW | ||||||
| Lado caliente: gas de conversión de alta temperatura | ||||||
| Lado frío: agua de la caldera | ||||||
| 5 | Bomba de alimentación de la caldera | Q=1m3/h | 1Cr13 | 2 | 1+1 | |
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de entrada: 0,01 MPa | ||||||
| Presión de salida: 3,0 MPa | ||||||
| Motor a prueba de explosiones: 5,5 kW | ||||||
| 6 | Precalentador de agua de alimentación de la caldera | Q=0,15 MW | 304SS/20R | 1 | Horquilla | |
| Temperatura de diseño: 300 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| Lado caliente: gas de conversión | ||||||
| Lado frío: agua desalinizada | ||||||
| 7 | Reforma de enfriador de agua a gas | Q=0,15 MW | 304SS/20R | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 180 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| Lado caliente: gas de conversión | ||||||
| Lado frío: agua de refrigeración en circulación | ||||||
| 8 | Reforma de separador de agua y gas | Φ300 H＝1300 | 16MnR | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| Desempañador: 304SS | ||||||
| 9 | Sistema de dosificación | fosfato | Q235 | 1 juego | ||
| Desoxidante | ||||||
| 10 | Tanque de desalinización | Φ1200 H＝1200 | Q235 | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: presión ambiente | ||||||
| 11 | Compresor de gas natural | Volumen de escape: 220 m3 / h | ||||
| Presión de succión: 0,02 mpag | ||||||
| Presión de escape: 1,7 mpag | ||||||
| lubricación sin aceite | ||||||
| Motor a prueba de explosiones | ||||||
| Potencia del motor: 30 kW | ||||||
| 12 | tanque de almacenamiento de gas natural | Φ300 H＝1000 | 16MnR | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 0,6 MPa | ||||||
| II | pieza de PSA | |||||
| 1 | Torre de adsorción | DN700 H=4000 | 16MnR | 5 | ||
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 2,0 MPa | ||||||
| 2 | tanque de almacenamiento de gas de desorción | DN2200 H=10000 | 20R | 1 | ||
| Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
| Presión de diseño: 0,2 MPa |
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