Kami telah berhasil menyelesaikan produksi dan pengiriman 300 Nm3/jam dari pabrik produksi hidrogen gas metana kaya yang didistribusikan oleh Sinopec. Di sini saya ingin memberikan pengantar singkat tentang proses produksi hidrogen dari gas alam.
Dengan meningkatnya konsumsi energi, menemukan energi baru telah menjadi tugas penting. Sebagai energi yang paling potensial, hidrogen memiliki berbagai sumber, hampir tidak menimbulkan polusi, efisiensi konversi yang tinggi, dan prospek aplikasi yang luas. Produksi hidrogen dari gas alam dapat meringankan krisis energi Tiongkok sampai batas tertentu dan lebih lanjut mendorong transformasi struktur pemanfaatan energi Tiongkok.
Makalah ini akan berfokus pada prinsip produksi hidrogen dari gas alam, proses dan teknologi produksi hidrogen dari gas alam, klasifikasi teknologi produksi hidrogen dari gas alam, dan akuntansi biaya produksi hidrogen dari gas alam.
1 Prinsip dan proses produksi hidrogen dari gas alam
1.1Prinsip produksi hidrogen dari gas alam
Prinsip proses produksi hidrogen dari gas alam adalah dengan melakukan pra-perlakuan gas alam terlebih dahulu, kemudian mengubah metana dan uap air menjadi karbon monoksida dan hidrogen di dalam reformer, dan mengubah karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan hidrogen di dalam menara shift setelah pemulihan panas limbah. Dasar teknologi proses ini diwujudkan berdasarkan teknologi konversi gas alam dan uap air. Di dalam menara shift, suhu reaksi dikendalikan dengan adanya katalis, dan karbon monoksida dalam gas konversi bereaksi dengan air untuk menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida.
Di bawah tekanan dan suhu yang sesuai, alkana dalam gas alam akan mengalami serangkaian reaksi kimia untuk menghasilkan gas konversi. Setelah gas konversi melewati perangkat PAS yang dilengkapi dengan berbagai adsorben di bawah kendali otomatis, karbon monoksida, karbon dioksida, dan pengotor lainnya akan diadsorpsi oleh menara adsorpsi, dan hidrogen akan dikirim ke unit konsumsi gas untuk mengadsorpsi pengotor pada adsorben. Setelah desorpsi, gas hasil analisis dapat dikirim ke tungku pembakaran sebagai bahan bakar, dan adsorben juga dapat diregenerasi.
Rumus reaksi utamanya adalah sebagai berikut:
Gas alam dan air bereaksi pada suhu 800 ~ 900 ℃ dengan katalis nikel oksida untuk menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen.
Rumus reaksinya adalah: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Karbon monoksida dan air bereaksi pada suhu 300-400 ℃ dengan katalis besi oksida untuk menghasilkan karbon dioksida dan hidrogen.
Rumus reaksinya adalah: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Selain itu, persyaratan indeks teknis yang relevan dalam proses penyusunan adalah sebagai berikut:
Tekanan umumnya 1,5 ~ 2,5 MPa, dan konsumsi gas alam per unit adalah 0,4 ~ 0,5 m3/m3 hidrogen; Waktu operasi: > 8000 jam; Skala industri: 1000 m3/jam ~ 100000 m3/jam.
1.2 Proses produksi hidrogen dari gas alam
Proses produksi hidrogen dari gas alam terutama meliputi empat proses: pra-perlakuan gas umpan, konversi gas alam menjadi uap, konversi karbon monoksida, dan pemurnian hidrogen.
Langkah pertama adalah tahap pra-perlakuan bahan baku. Pra-perlakuan di sini terutama mengacu pada desulfurisasi gas mentah. Dalam operasi proses aktual, seng oksida seri hidrogenasi kobalt molibdenum gas alam umumnya digunakan sebagai desulfurizer untuk mengubah sulfur organik dalam gas alam menjadi sulfur anorganik dan kemudian menghilangkannya. Aliran gas alam mentah yang diolah di sini besar, sehingga sumber gas alam dengan tekanan tinggi dapat digunakan atau margin besar dapat dipertimbangkan saat memilih kompresor gas alam.
Langkah kedua adalah konversi uap gas alam. Katalis nikel digunakan dalam reformer untuk mengubah alkana dalam gas alam menjadi gas umpan dengan komponen utama karbon monoksida dan hidrogen.
Kemudian, karbon monoksida diubah dengan bereaksi dengan uap air dengan adanya katalis untuk menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida guna memperoleh gas konversi yang komponen utamanya adalah hidrogen dan karbon dioksida. Menurut suhu konversi yang berbeda, proses konversi karbon monoksida dapat dibagi menjadi dua jenis: konversi suhu menengah dan konversi suhu tinggi. Suhu konversi suhu tinggi sekitar 360 ℃, dan proses konversi suhu menengah sekitar 320 ℃. Dengan perkembangan teknologi, pengaturan proses dua tahap konversi karbon monoksida suhu tinggi dan suhu rendah telah diadopsi dalam beberapa tahun terakhir, yang dapat lebih menghemat konsumsi sumber daya. Namun, untuk kasus di mana kandungan karbon monoksida dalam gas konversi tidak tinggi, hanya konversi suhu menengah yang dapat diadopsi.
Langkah terakhir adalah memurnikan hidrogen. Saat ini, sistem pemurnian hidrogen yang paling umum digunakan adalah sistem PAS, juga dikenal sebagai sistem pemurnian dan pemisahan PSA. Sistem ini memiliki konsumsi energi rendah, proses sederhana, dan kemurnian hidrogen yang tinggi. Pada tingkat tertinggi, kemurnian hidrogen dapat mencapai 99,99%.
Waktu posting: 11 November 2021