Uspješno smo završili proizvodnju i isporuku 300 Nm3/h za Sinopecov distribuirani pogon za proizvodnju vodika bogatog metanom. Ovdje bih želio dati kratak uvod u proces proizvodnje vodika iz prirodnog plina.
S porastom potrošnje energije, pronalaženje novih izvora energije postalo je važan zadatak. Kao energija s najvećim potencijalom, vodik ima širok raspon izvora, gotovo nikakvo onečišćenje, visoku učinkovitost pretvorbe i široke mogućnosti primjene. Proizvodnja vodika iz prirodnog plina može do određene mjere ublažiti kinesku energetsku krizu i dodatno potaknuti transformaciju kineske strukture korištenja energije.
Ovaj rad će se usredotočiti na princip proizvodnje vodika iz prirodnog plina, proces i tehnologiju proizvodnje vodika iz prirodnog plina, klasifikaciju tehnologije proizvodnje vodika iz prirodnog plina i obračun troškova proizvodnje vodika iz prirodnog plina.
1 Princip i proces proizvodnja vodika iz prirodnog plina
1.1Princip proizvodnje vodika iz prirodnog plina
Princip procesa proizvodnje vodika iz prirodnog plina je prethodna obrada prirodnog plina, zatim pretvorba metana i pare u ugljikov monoksid i vodik u reformeru, te pretvorba ugljikovog monoksida u ugljikov dioksid i vodik u tornju za pretvaranje nakon iskorištavanja otpadne topline. Osnova ove procesne tehnologije ostvarena je na temelju tehnologije pretvorbe pare prirodnog plina. U tornju za pretvaranje, temperatura reakcije se kontrolira u prisutnosti katalizatora, a ugljikov monoksid u pretvorbenom plinu reagira s vodom i proizvodi vodik i ugljikov dioksid.
Pod odgovarajućim tlakom i temperaturom, alkani u prirodnom plinu podvrgnut će se nizu kemijskih reakcija kako bi se stvorio konverzijski plin. Nakon što konverzijski plin prođe kroz PAS uređaj opremljen raznim adsorbentima pod automatskim upravljanjem, ugljikov monoksid, ugljikov dioksid i druge nečistoće adsorbiraju se adsorpcijskim tornjem, a vodik će se poslati u jedinicu za trošenje plina kako bi adsorbirao adsorbent nečistoća. Nakon desorpcije, analitički plin može se poslati u peć za preusmjeravanje kao gorivo, a adsorbent se također može regenerirati.
Glavna formula reakcije je sljedeća:
Prirodni plin i voda reagiraju na temperaturi od 800 ~ 900 ℃ s nikal-oksidnim katalizatorom, stvarajući ugljikov monoksid i vodik.
Reakcijska formula je: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Ugljikov monoksid i voda reagiraju na 300-400 ℃ s katalizatorom željeznog oksida pri čemu nastaju ugljikov dioksid i vodik.
Reakcijska formula je: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Osim toga, relevantni zahtjevi za tehnički indeks u procesu pripreme su sljedeći:
Tlak je općenito 1,5 ~ 2,5 MPa, a jedinična potrošnja prirodnog plina je 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 vodika; Vrijeme rada: > 8000 h; Industrijska skala: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Proces proizvodnje vodika iz prirodnog plina
Proces proizvodnje vodika iz prirodnog plina uglavnom uključuje četiri procesa: predobradu ulaznog plina, pretvorbu pare prirodnog plina, pretvorbu ugljičnog monoksida i pročišćavanje vodika.
Prvi korak je korak predobrade sirovine. Predobrada se ovdje uglavnom odnosi na odsumporavanje sirovog plina. U stvarnom procesu, prirodni plin kobalt-molibden hidrogenirana serija cinkovog oksida općenito se koristi kao desumporator za pretvaranje organskog sumpora u prirodnom plinu u anorganski sumpor, a zatim njegovo uklanjanje. Protok sirovog prirodnog plina koji se ovdje obrađuje je velik, pa se pri odabiru kompresora prirodnog plina može koristiti izvor prirodnog plina s visokim tlakom ili se može uzeti u obzir velika margina.
Drugi korak je pretvorba prirodnog plina parom. Nikalni katalizator se koristi u reformeru za pretvorbu alkana u prirodnom plinu u ulazni plin s glavnim sastojcima ugljikovog monoksida i vodika.
Zatim se ugljikov monoksid pretvara u reakciju s vodenom parom u prisutnosti katalizatora, stvarajući vodik i ugljikov dioksid te dobivajući plin za pretvorbu čiji su glavni sastojci vodik i ugljikov dioksid. Prema različitim temperaturama pretvorbe, proces pretvorbe ugljikovog monoksida može se podijeliti na dvije vrste: pretvorbu na srednjoj temperaturi i pretvorbu na visokoj temperaturi. Temperatura pretvorbe na visokoj temperaturi je oko 360 ℃, a proces pretvorbe na srednjoj temperaturi je oko 320 ℃. Razvojem tehničkih protumjera, posljednjih godina usvojena je dvostupanjska postavka procesa pretvorbe ugljikovog monoksida na visokoj temperaturi i pretvorbi na niskoj temperaturi, što može dodatno uštedjeti potrošnju resursa. Međutim, u slučaju da sadržaj ugljikovog monoksida u plinu za pretvorbu nije visok, može se primijeniti samo pretvorba na srednjoj temperaturi.
Posljednji korak je pročišćavanje vodika. Trenutno se najčešće koristi sustav za pročišćavanje vodika PAS sustav, također poznat kao PSA sustav za pročišćavanje i odvajanje. Ovaj sustav ima nisku potrošnju energije, jednostavan proces i visoku čistoću proizvodnje vodika. U najvišoj razini, čistoća vodika može doseći 99,99%.
Vrijeme objave: 11. studenog 2021.