Oleme edukalt lõpetanud Sinopeci hajutatud rikast metaangaasist vesiniku tootmise tehase 300 Nm3/h tootmis- ja üleandmistseremoonia. Siinkohal tahaksin anda lühikese ülevaate maagaasist vesiniku tootmise protsessist.
Energiatarbimise intensiivistumisega on uute energiaallikate leidmine muutunud oluliseks ülesandeks. Vesiniku kui kõige potentsiaalsema energiaallikana on sellel lai valik allikaid, see on peaaegu saastevaba, sellel on kõrge muundamise efektiivsus ja laialdased rakendusvõimalused. Vesiniku tootmine maagaasist võib teatud määral leevendada Hiina energiakriisi ja veelgi soodustada Hiina energiakasutusstruktuuri ümberkujundamist.
See artikkel keskendub maagaasist vesiniku tootmise põhimõttele, maagaasist vesiniku tootmise protsessile ja tehnoloogiale, maagaasist vesiniku tootmise tehnoloogia klassifikatsioonile ning maagaasist vesiniku tootmise kuluarvestusele.
1 Põhimõte ja protsess vesiniku tootmine maagaasist
1.1Vesiniku tootmise põhimõte maagaasist
Maagaasi vesiniku tootmise protsessi põhimõte on esmalt maagaasi eeltöötlus, seejärel metaani ja auru muundamine reformeris süsinikmonooksiidiks ja vesinikuks ning pärast jääksoojuse taaskasutamist süsinikmonooksiidi muundamine nihutornis süsinikdioksiidiks ja vesinikuks. Selle protsessi tehnoloogia aluseks on maagaasi auru muundamise tehnoloogia. Nihutornis kontrollitakse reaktsioonitemperatuuri katalüsaatori juuresolekul ja konversioonigaasis olev süsinikmonooksiid reageerib veega, moodustades vesinikku ja süsinikdioksiidi.
Sobiva rõhu ja temperatuuri korral läbivad maagaasis olevad alkaanid rea keemilisi reaktsioone, mille tulemusel tekib konversioonigaas. Pärast seda, kui konversioonigaas läbib automaatselt juhitava erinevate adsorbentidega varustatud PAS-seadme, adsorbeerib adsorptsioonitorn süsinikmonooksiidi, süsinikdioksiidi ja muid lisandeid ning vesinik suunatakse gaasi tarbivasse seadmesse lisandite adsorbendi adsorbeerimiseks. Pärast desorptsiooni saab analüütilise gaasi suunata kütusena vahetusahju ja adsorbenti saab ka regenereerida.
Peamine reaktsioonivalem on järgmine:
Maagaas ja vesi reageerivad temperatuuril 800–900 ℃ nikkeloksiidi katalüsaatori toimel, moodustades süsinikmonooksiidi ja vesiniku.
Reaktsioonivalem on: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Süsinikmonooksiid ja vesi reageerivad temperatuuril 300–400 ℃ raud(III)oksiidi katalüsaatoriga, moodustades süsinikdioksiidi ja vesinikku.
Reaktsioonivalem on: CO + H₂O → CO₂ + H₂ + Q
Lisaks on ettevalmistusprotsessis asjakohased tehnilise indeksi nõuded järgmised:
Rõhk on üldiselt 1,5–2,5 MPa ja maagaasi ühiktarve on 0,4–0,5 m3/m3 vesinikku; tööaeg: > 8000 h; tööstuslik tootlikkus: 1000 m3/h ~ 100 000 m3/h.
1.2 Maagaasi vesiniku tootmise protsess
Maagaasi vesiniku tootmise protsess hõlmab peamiselt nelja protsessi: söötmisgaasi eeltöötlust, maagaasi auruga konverteerimist, süsinikmonooksiidi konverteerimist ja vesiniku puhastamist.
Esimene samm on tooraine eeltöötlus. Eeltöötlus viitab siin peamiselt toorgaasi väävlitustamisele. Tegelikus protsessis kasutatakse väävlitustajana tavaliselt maagaasi koobalti ja molübdeeni hüdrogeenimise seeria tsinkoksiidi, et muuta maagaasis olev orgaaniline väävel anorgaaniliseks väävliks ja seejärel see eemaldada. Siin töödeldud toorgaasi voog on suur, seega saab kasutada kõrgsurvega maagaasiallikat või arvestada maagaasikompressori valimisel suure marginaaliga.
Teine etapp on maagaasi auruga muundamine. Reformeris kasutatakse nikkelkatalüsaatorit maagaasis olevate alkaanide muundamiseks toitegaasiks, mille peamised komponendid on süsinikmonooksiid ja vesinik.
Seejärel reageerib süsinikmonooksiid katalüsaatori juuresolekul veeauruga, moodustades vesinikku ja süsinikdioksiidi, et saada konversioonigaas, mille peamised komponendid on vesinik ja süsinikdioksiid. Sõltuvalt erinevast konversioonitemperatuurist saab süsinikmonooksiidi konversiooniprotsessi jagada kahte tüüpi: keskmise temperatuuriga konversioon ja kõrge temperatuuriga konversioon. Kõrge temperatuuriga konversioonitemperatuur on umbes 360 ℃ ja keskmise temperatuuriga konversiooniprotsess umbes 320 ℃. Tehniliste vastumeetmete väljatöötamisega on viimastel aastatel kasutusele võetud kaheastmeline protsess: süsinikmonooksiidi kõrge temperatuuriga konversioon ja madala temperatuuriga konversioon, mis aitab ressursse veelgi kokku hoida. Juhul kui konversioonigaasi süsinikmonooksiidi sisaldus ei ole kõrge, saab kasutada ainult keskmise temperatuuriga konversiooni.
Viimane samm on vesiniku puhastamine. Praegu on kõige sagedamini kasutatav vesiniku puhastussüsteem PAS-süsteem, tuntud ka kui PSA puhastus- ja eraldussüsteem. Sellel süsteemil on madal energiatarve, lihtne protsess ja vesiniku tootmise kõrge puhtusaste. Kõrgeimal tasemel võib vesiniku puhtus ulatuda 99,99%-ni.
Postituse aeg: 11. november 2021