सिनोपेक द्वारा वितरित समृद्ध मीथेन गैस हाइड्रोजन उत्पादन संयंत्र का वितरण समारोह

हमने सिनोपेक द्वारा वितरित 300 Nm3/h क्षमता वाले समृद्ध मीथेन गैस हाइड्रोजन उत्पादन संयंत्र के उत्पादन और वितरण समारोह को सफलतापूर्वक पूरा कर लिया है। यहां मैं प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया का संक्षिप्त परिचय देना चाहूंगा।

ऊर्जा खपत में वृद्धि के साथ, ऊर्जा के नए स्रोत खोजना एक महत्वपूर्ण कार्य बन गया है। हाइड्रोजन सबसे अधिक संभावित ऊर्जा स्रोत है, जिसके स्रोत व्यापक हैं, प्रदूषण लगभग न के बराबर है, रूपांतरण दक्षता उच्च है और इसके अनुप्रयोग की संभावनाएं भी व्यापक हैं। प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन चीन के ऊर्जा संकट को कुछ हद तक कम कर सकता है और चीन की ऊर्जा उपयोग संरचना के परिवर्तन को और बढ़ावा दे सकता है।

यह शोधपत्र प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन के सिद्धांत, प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया और प्रौद्योगिकी, प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन प्रौद्योगिकी का वर्गीकरण और प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन की लागत लेखांकन पर केंद्रित होगा।

1 सिद्धांत और प्रक्रिया प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन

1.1प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन का सिद्धांत

प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया का सिद्धांत यह है कि पहले प्राकृतिक गैस का पूर्व-उपचार किया जाता है, फिर रिफॉर्मर में मीथेन और भाप को कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जाता है, और अपशिष्ट ऊष्मा की पुनर्प्राप्ति के बाद शिफ्ट टॉवर में कार्बन मोनोऑक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रक्रिया की तकनीक प्राकृतिक गैस भाप रूपांतरण तकनीक पर आधारित है। शिफ्ट टॉवर में, उत्प्रेरक की उपस्थिति में अभिक्रिया तापमान को नियंत्रित किया जाता है, और परिवर्तित गैस में मौजूद कार्बन मोनोऑक्साइड पानी के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है।

उपयुक्त दबाव और तापमान पर, प्राकृतिक गैस में मौजूद एल्केन कई रासायनिक अभिक्रियाओं से गुजरकर रूपांतरण गैस उत्पन्न करते हैं। रूपांतरण गैस स्वचालित नियंत्रण में विभिन्न अधिशोषकों से सुसज्जित पीएएस उपकरण से गुजरने के बाद, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य अशुद्धियाँ अधिशोषण टावर द्वारा अवशोषित हो जाती हैं, और हाइड्रोजन गैस उपभोग इकाई में भेज दी जाती है ताकि अशुद्धियों के अधिशोषक को अवशोषित किया जा सके। अवशोषण के बाद, विश्लेषणात्मक गैस को ईंधन के रूप में शिफ्ट फर्नेस में भेजा जा सकता है, और अधिशोषक को भी पुनर्जीवित किया जा सकता है।

मुख्य अभिक्रिया का सूत्र इस प्रकार है:

प्राकृतिक गैस और पानी 800 से 900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर निकेल ऑक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में अभिक्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं।

अभिक्रिया का सूत्र है: CH4 + H2O → CO + H2-Q

कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी 300-400 ℃ के तापमान पर फेरिक ऑक्साइड उत्प्रेरक के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं।

अभिक्रिया का सूत्र है: CO + H2O → CO2 + H2 + Q

इसके अतिरिक्त, तैयारी प्रक्रिया में प्रासंगिक तकनीकी सूचकांक संबंधी आवश्यकताएं निम्नलिखित हैं:

दबाव सामान्यतः 1.5 ~ 2.5 एमपीए होता है, और प्राकृतिक गैस की इकाई खपत 0.4 ~ 0.5 m3 / m3 हाइड्रोजन होती है; संचालन समय: > 8000 घंटे; औद्योगिक पैमाना: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h।

1.2 प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया

प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया में मुख्य रूप से चार प्रक्रियाएं शामिल हैं: फीड गैस का पूर्व-उपचार, प्राकृतिक गैस भाप का रूपांतरण, कार्बन मोनोऑक्साइड का रूपांतरण और हाइड्रोजन का शुद्धिकरण।

पहला चरण कच्चे माल का पूर्व-उपचार है। यहाँ पूर्व-उपचार का मुख्य अर्थ कच्चे गैस का सल्फर-मुक्त करना है। वास्तविक प्रक्रिया में, प्राकृतिक गैस कोबाल्ट मोलिब्डेनम हाइड्रोजनीकरण श्रृंखला के जिंक ऑक्साइड का उपयोग आमतौर पर सल्फर-मुक्त करने के लिए किया जाता है, ताकि प्राकृतिक गैस में मौजूद कार्बनिक सल्फर को अकार्बनिक सल्फर में परिवर्तित करके उसे हटाया जा सके। यहाँ संसाधित होने वाली कच्ची प्राकृतिक गैस की मात्रा अधिक होती है, इसलिए उच्च दबाव वाले प्राकृतिक गैस स्रोत का उपयोग किया जा सकता है या प्राकृतिक गैस कंप्रेसर का चयन करते समय पर्याप्त दबाव बनाए रखा जा सकता है।

दूसरा चरण प्राकृतिक गैस का भाप रूपांतरण है। प्राकृतिक गैस में मौजूद एल्केन्स को कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के मुख्य घटकों वाली फीड गैस में परिवर्तित करने के लिए रिफॉर्मर में निकेल उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है।

इसके बाद, कार्बन मोनोऑक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में जल वाष्प के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है, जिससे परिवर्तित गैस प्राप्त होती है जिसके मुख्य घटक हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड होते हैं। विभिन्न रूपांतरण तापमानों के आधार पर, कार्बन मोनोऑक्साइड के रूपांतरण की प्रक्रिया को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: मध्यम तापमान रूपांतरण और उच्च तापमान रूपांतरण। उच्च तापमान रूपांतरण का तापमान लगभग 360 ℃ होता है, जबकि मध्यम तापमान रूपांतरण की प्रक्रिया का तापमान लगभग 320 ℃ होता है। तकनीकी उपायों के विकास के साथ, हाल के वर्षों में कार्बन मोनोऑक्साइड के उच्च तापमान रूपांतरण और निम्न तापमान रूपांतरण की दो-चरणीय प्रक्रिया को अपनाया गया है, जिससे संसाधनों की खपत में और अधिक बचत हो सकती है। हालांकि, यदि परिवर्तित गैस में कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा अधिक नहीं है, तो केवल मध्यम तापमान रूपांतरण ही अपनाया जा सकता है।

अंतिम चरण हाइड्रोजन का शुद्धिकरण है। आजकल सबसे अधिक उपयोग में आने वाली हाइड्रोजन शुद्धिकरण प्रणाली पीएएस प्रणाली है, जिसे पीएसए शुद्धिकरण एवं पृथक्करण प्रणाली भी कहा जाता है। इस प्रणाली में ऊर्जा की खपत कम होती है, प्रक्रिया सरल है और हाइड्रोजन की शुद्धता उच्च स्तर की होती है। उच्चतम स्तर पर हाइड्रोजन की शुद्धता 99.99% तक पहुँच सकती है।