مراسم تحویل کارخانه تولید هیدروژن گاز متان غنی توزیع شده سینوپک

ما با موفقیت مراسم تولید و تحویل 300 نیوتن متر مکعب در ساعت کارخانه تولید هیدروژن گاز متان غنی توزیع شده سینوپک را به پایان رساندیم. در اینجا می‌خواهم مقدمه‌ای کوتاه بر فرآیند تولید هیدروژن از گاز طبیعی ارائه دهم.

با تشدید مصرف انرژی، یافتن انرژی جدید به یک وظیفه مهم تبدیل شده است. هیدروژن به عنوان پرپتانسیل‌ترین انرژی، طیف وسیعی از منابع، تقریباً بدون آلودگی، راندمان تبدیل بالا و چشم‌انداز کاربرد گسترده دارد. تولید هیدروژن از گاز طبیعی می‌تواند تا حدودی بحران انرژی چین را کاهش دهد و تحول ساختار مصرف انرژی چین را بیشتر ارتقا دهد.

این مقاله بر اصول تولید هیدروژن از گاز طبیعی، فرآیند و فناوری تولید هیدروژن از گاز طبیعی، طبقه‌بندی فناوری تولید هیدروژن از گاز طبیعی و حسابداری هزینه تولید هیدروژن از گاز طبیعی تمرکز خواهد کرد.

۱ اصل و فرآیند تولید هیدروژن از گاز طبیعی

۱.۱اصول تولید هیدروژن از گاز طبیعی

اصل فرآیند تولید هیدروژن از گاز طبیعی، پیش تصفیه اولیه گاز طبیعی، سپس تبدیل متان و بخار به مونوکسید کربن و هیدروژن در رفورمر و تبدیل مونوکسید کربن به دی اکسید کربن و هیدروژن در برج انتقال پس از بازیابی گرمای تلف شده است. اساس این فناوری فرآیند بر اساس فناوری تبدیل بخار گاز طبیعی محقق می‌شود. در برج انتقال، دمای واکنش در حضور کاتالیزور کنترل می‌شود و مونوکسید کربن موجود در گاز تبدیلی با آب واکنش داده و هیدروژن و دی اکسید کربن تولید می‌کند.

تحت فشار و دمای مناسب، آلکان‌های موجود در گاز طبیعی طی یک سری واکنش‌های شیمیایی، گاز تبدیلی تولید می‌کنند. پس از عبور گاز تبدیلی از دستگاه PAS مجهز به جاذب‌های مختلف تحت کنترل خودکار، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و سایر ناخالصی‌ها توسط برج جذب جذب می‌شوند و هیدروژن برای جذب ناخالصی‌ها به واحد مصرف گاز ارسال می‌شود. پس از واجذب، گاز تحلیلی می‌تواند به عنوان سوخت به کوره شیفت ارسال شود و جاذب نیز می‌تواند احیا شود.

فرمول واکنش اصلی به شرح زیر است:

گاز طبیعی و آب در دمای ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد واکنش می‌دهند و کاتالیزور اکسید نیکل، مونوکسید کربن و هیدروژن تولید می‌کند.

فرمول واکنش به صورت زیر است: CH4 + H2O → CO + H2-Q

مونوکسید کربن و آب در دمای 300-400 ℃ با کاتالیزور اکسید آهن واکنش داده و دی اکسید کربن و هیدروژن تولید می‌کنند.

فرمول واکنش به صورت زیر است: CO + H2O → CO2 + H2 + Q

علاوه بر این، الزامات شاخص فنی مربوطه در فرآیند آماده‌سازی به شرح زیر است:

فشار به طور کلی 1.5 ~ 2.5 مگاپاسکال است و مصرف واحد گاز طبیعی 0.4 ~ 0.5 متر مکعب بر متر مکعب هیدروژن است. زمان کار: > 8000 ساعت. مقیاس صنعتی: 1000 متر مکعب بر ساعت ~ 100000 متر مکعب بر ساعت.

۱.۲ فرآیند تولید هیدروژن از گاز طبیعی

فرآیند تولید هیدروژن از گاز طبیعی عمدتاً شامل چهار فرآیند است: پیش تصفیه گاز خوراک، تبدیل بخار گاز طبیعی، تبدیل مونوکسید کربن و خالص سازی هیدروژن.

مرحله اول، مرحله پیش تصفیه مواد اولیه است. پیش تصفیه در اینجا عمدتاً به گوگردزدایی از گاز خام اشاره دارد. در عملیات واقعی فرآیند، سری هیدروژناسیون کبالت مولیبدن گاز طبیعی اکسید روی معمولاً به عنوان گوگردزدا برای تبدیل گوگرد آلی موجود در گاز طبیعی به گوگرد معدنی و سپس حذف آن استفاده می‌شود. جریان گاز طبیعی خام تصفیه شده در اینجا زیاد است، بنابراین می‌توان از منبع گاز طبیعی با فشار بالا استفاده کرد یا هنگام انتخاب کمپرسور گاز طبیعی، حاشیه سود زیادی را در نظر گرفت.

مرحله دوم تبدیل بخار گاز طبیعی است. کاتالیزور نیکل در ریفرمر برای تبدیل آلکان‌های موجود در گاز طبیعی به گاز خوراک با اجزای اصلی مونوکسید کربن و هیدروژن استفاده می‌شود.

سپس، مونوکسید کربن در حضور کاتالیزور با بخار آب واکنش داده و هیدروژن و دی اکسید کربن تولید می‌کند تا گاز تبدیل که اجزای اصلی آن هیدروژن و دی اکسید کربن هستند، به دست آید. با توجه به دمای تبدیل مختلف، فرآیند تبدیل مونوکسید کربن را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: تبدیل در دمای متوسط ​​و تبدیل در دمای بالا. دمای تبدیل در دمای بالا حدود ۳۶۰ درجه سانتیگراد و فرآیند تبدیل در دمای متوسط ​​حدود ۳۲۰ درجه سانتیگراد است. با توسعه اقدامات متقابل فنی، در سال‌های اخیر، تنظیم فرآیند دو مرحله‌ای تبدیل مونوکسید کربن در دمای بالا و تبدیل در دمای پایین اتخاذ شده است که می‌تواند باعث صرفه‌جویی بیشتر در مصرف منابع شود. با این حال، در مواردی که محتوای مونوکسید کربن در گاز تبدیل زیاد نباشد، فقط تبدیل در دمای متوسط ​​قابل اتخاذ است.

آخرین مرحله، خالص‌سازی هیدروژن است. در حال حاضر رایج‌ترین سیستم خالص‌سازی هیدروژن، سیستم PAS است که با نام سیستم خالص‌سازی و جداسازی PSA نیز شناخته می‌شود. این سیستم مصرف انرژی پایینی دارد، فرآیند ساده‌ای دارد و خلوص تولید هیدروژن آن بالا است. در بالاترین حد، خلوص هیدروژن می‌تواند به ۹۹.۹۹٪ برسد.