Olemme onnistuneesti saattaneet päätökseen Sinopecin hajautetun rikasta metaanikaasua käyttävän vedyntuotantolaitoksen 300 Nm3/h kapasiteetin tuotanto- ja toimitusseremonian. Tässä haluan antaa lyhyen johdannon vedyn tuotantoprosessiin maakaasusta.
Energiankulutuksen lisääntyessä uuden energian löytämisestä on tullut tärkeä tehtävä. Potentiaalisimppanina energiana vedyllä on laaja valikoima lähteitä, se ei juurikaan saastuta, sillä on korkea konversiotehokkuus ja laajat sovellusmahdollisuudet. Vedyn tuotanto maakaasusta voi jossain määrin lievittää Kiinan energiakriisiä ja edistää entisestään Kiinan energiankäyttörakenteen muutosta.
Tämä artikkeli keskittyy vedyn tuotannon periaatteeseen maakaasusta, vedyn tuotannon prosessiin ja teknologiaan maakaasusta, vedyn tuotantoteknologian luokitteluun maakaasusta sekä vedyn tuotannon kustannuslaskentaan maakaasusta.
1 Periaate ja prosessi vedyn tuotanto maakaasusta
1.1Vedyn tuotannon periaate maakaasusta
Maakaasun vedyn tuotantoprosessin periaatteena on esikäsitellä maakaasu ensin, sitten muuntaa metaani ja höyry hiilimonoksidiksi ja vedyksi reformerissa ja muuntaa hiilimonoksidi hiilidioksidiksi ja vedyksi siirtotornissa hukkalämmön talteenoton jälkeen. Tämä prosessiteknologia perustuu maakaasun höyrykonversiotekniikkaan. Siirtotornissa reaktiolämpötilaa säädetään katalyytin läsnä ollessa, ja konversiokaasun hiilimonoksidi reagoi veden kanssa tuottaen vetyä ja hiilidioksidia.
Sopivan paineen ja lämpötilan vallitessa maakaasun alkaanit käyvät läpi sarjan kemiallisia reaktioita, jolloin syntyy konversiokaasua. Kun konversiokaasu on kulkenut automaattisesti ohjatun, erilaisilla adsorbenteilla varustetun PAS-laitteen läpi, adsorptiotorni adsorboi hiilimonoksidin, hiilidioksidin ja muut epäpuhtaudet, ja vety johdetaan kaasua kuluttavaan yksikköön epäpuhtauksien adsorbentin adsorboimiseksi. Desorption jälkeen analyyttinen kaasu voidaan lähettää polttoaineeksi siirtouuniin, ja adsorbentti voidaan myös regeneroida.
Pääreaktiokaava on seuraava:
Maakaasu ja vesi reagoivat 800–900 ℃:ssa nikkelioksidikatalyytin kanssa tuottaen hiilimonoksidia ja vetyä.
Reaktiokaava on: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Hiilimonoksidi ja vesi reagoivat 300–400 ℃:ssa rautaoksidikatalyytin kanssa muodostaen hiilidioksidia ja vetyä.
Reaktiokaava on: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Lisäksi valmisteluprosessissa on otettava huomioon seuraavat tekniset indeksivaatimukset:
Paine on yleensä 1,5 ~ 2,5 MPa ja maakaasun yksikkökulutus on 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 vetyä; Käyttöaika: > 8000 h; Teollisuusmittakaava: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Maakaasun vedyn tuotantoprosessi
Maakaasun vedyn tuotantoprosessi sisältää pääasiassa neljä prosessia: syöttökaasun esikäsittelyn, maakaasun höyrykonversion, hiilimonoksidikonversion ja vedyn puhdistuksen.
Ensimmäinen vaihe on raaka-aineen esikäsittelyvaihe. Esikäsittelyllä tarkoitetaan tässä pääasiassa raakakaasun rikinpoistoa. Varsinaisessa prosessissa maakaasun koboltti-molybdeenihydraussarjan sinkkioksidia käytetään yleensä rikinpoistoaineena maakaasun orgaanisen rikin muuttamiseksi epäorgaaniseksi rikiksi ja sen poistamiseksi. Tässä käsiteltävän raakamaakaasun virtaus on suuri, joten voidaan käyttää korkeapaineista maakaasulähdettä tai ottaa huomioon suuri marginaali maakaasukompressorin valinnassa.
Toinen vaihe on maakaasun höyrykonversio. Reformerissa käytetään nikkelikatalyyttiä muuttamaan maakaasun alkaanit syöttökaasuksi, jonka pääkomponentit ovat hiilimonoksidi ja vety.
Sitten hiilimonoksidi muunnetaan reagoimaan vesihöyryn kanssa katalyytin läsnä ollessa, jolloin muodostuu vetyä ja hiilidioksidia, jolloin saadaan konversiokaasua, jonka pääkomponentit ovat vety ja hiilidioksidi. Eri konversiolämpötilojen mukaan hiilimonoksidin konversioprosessi voidaan jakaa kahteen tyyppiin: keskilämpötilan konversio ja korkean lämpötilan konversio. Korkean lämpötilan konversiolämpötila on noin 360 ℃ ja keskilämpötilan konversioprosessi noin 320 ℃. Teknisten vastatoimien kehityksen myötä viime vuosina on otettu käyttöön kaksivaiheinen prosessi, jossa hiilimonoksidi muunnetaan korkeaan lämpötilaan ja matalaan lämpötilaan, mikä voi entisestään säästää resurssien kulutusta. Jos konversiokaasun hiilimonoksidipitoisuus ei kuitenkaan ole korkea, voidaan käyttää vain keskilämpötilan konversiota.
Viimeinen vaihe on vedyn puhdistaminen. Nykyään yleisimmin käytetty vedynpuhdistusjärjestelmä on PAS-järjestelmä, joka tunnetaan myös nimellä PSA-puhdistus- ja erotusjärjestelmä. Tällä järjestelmällä on alhainen energiankulutus, yksinkertainen prosessi ja vedyn tuotannon korkea puhtausaste. Vedyn puhtaus voi korkeimmillaan olla 99,99 %.
Julkaisun aika: 11.11.2021