Planta de producción de hidrógeno a medida a partir de gas natural

Introducción

La producción de hidrógeno a partir de gas natural ofrece las ventajas de un bajo costo y un importante efecto de escala. La investigación y el desarrollo de tecnologías de proceso más avanzadas para la producción de hidrógeno a partir de gas natural constituyen una garantía importante para resolver el problema de la escasez de hidrógeno. Como fuente de energía industrial limpia y de alta calidad, el gas natural tiene una gran importancia estratégica en el desarrollo energético de China. Esto se debe a que el gas natural no solo es un combustible esencial para la vida cotidiana, sino también la materia prima básica de numerosos productos químicos secundarios.

La producción de hidrógeno a partir de gas natural es uno de los muchos productos derivados del gas natural. El yacimiento petrolífero de Liaohe, el tercero más grande de China, es rico en recursos de gas natural, especialmente en las empresas de procesamiento centralizado de petróleo y gas. Durante la producción de petróleo y gas, se genera una cantidad considerable de gas seco asociado, lo que ofrece condiciones únicas para el procesamiento profundo del gas natural. Esto tiene una gran importancia práctica para impulsar el desarrollo y la popularización del proceso de producción de hidrógeno a partir de gas natural.

Selección y análisis teórico de la producción de hidrógeno a partir de gas natural.

Como producto químico secundario, el hidrógeno se utiliza ampliamente en las industrias farmacéutica, química fina, electrónica y eléctrica. En particular, el hidrógeno, como combustible preferido para las pilas de combustible, tendrá amplias perspectivas de mercado en el campo del transporte y la generación de energía en el futuro, y ocupará una posición cada vez más importante en la futura estructura energética. Los métodos tradicionales de producción de hidrógeno, como la conversión de hidrocarburos ligeros con vapor, la electrólisis del agua, el craqueo de metanol, la gasificación del carbón y la descomposición del amoníaco, están relativamente maduros. Sin embargo, presentan problemas como el alto costo, el bajo rendimiento y la baja eficiencia laboral. En el proceso de producción de petróleo y gas en el yacimiento petrolífero de Liaohe, existen recursos de hidrocarburos como gas seco y nafta. El uso de este método para producir hidrógeno permite maximizar la utilización de los recursos. Además, el componente principal del gas natural asociado es el metano, que puede convertirse en hidrógeno mediante vapor de hidrocarburos, con alta pureza y alta eficiencia de producción.

Principio del proceso de producción de hidrógeno a partir de gas natural

Los principales procesos de procesamiento del gas natural incluyen la destilación atmosférica y al vacío, el craqueo catalítico, el reformado catalítico y la producción de aromáticos. Al mismo tiempo, comprende la explotación, recolección, transporte y purificación del gas natural. Bajo cierta presión, alta temperatura y catalizador, los alcanos y el vapor presentes en el gas natural reaccionan químicamente. El gas reformado entra al convertidor después del intercambio de calor en la caldera para convertir el CO en H2 y CO2. Después del intercambio de calor, la condensación y la separación de vapor y agua, el gas pasa secuencialmente a través de la torre de adsorción equipada con tres adsorbentes específicos mediante control programable, y el N2, el CO, el CH4 y el CO2 se presurizan y adsorben mediante adsorción por cambio de presión (PSA) para extraer el hidrógeno del producto. El análisis de despresurización libera las impurezas y regenera el adsorbente.

Fórmula de reacción: CH4 + H2O → CO + 3h2-q CO + H2O → CO2 + H2 + Q

Principales indicadores técnicos. Presión: 1,0-2,5 mpa; Consumo unitario de gas natural: 0,5-0,56 nm³/nm³ de hidrógeno; Consumo de energía: 0,8-1,5/nm³ de hidrógeno; Escala: 1000 nm³/h ~ 100000 nm³/h; Pureza: conforme a hidrógeno industrial e hidrógeno puro (GB/t7445-1995); Tiempo de funcionamiento anual: más de 8000 h.