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소개
천연가스를 이용한 수소 생산 공정은 크게 공급 가스 전처리, 천연가스 수증기 전환, 일산화탄소 전환 및 수소 정제의 네 가지 공정으로 구성됩니다.
첫 번째 단계는 원료 전처리입니다. 여기서 전처리는 주로 원료 가스의 탈황을 의미합니다. 실제 공정에서는 천연가스 내 유기황을 무기황으로 전환한 후 제거하기 위해 코발트-몰리브덴 수소화 계열 산화아연 탈황제를 일반적으로 사용합니다. 이 단계에서 처리되는 원료 천연가스의 유량이 많으므로 고압의 천연가스 공급원을 사용하거나 천연가스 압축기 선정 시 충분한 여유를 두는 것이 좋습니다.
두 번째 단계는 천연가스의 수증기 전환입니다. 개질기에서는 니켈 촉매를 사용하여 천연가스에 포함된 알칸을 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 공급 가스로 전환합니다.
촉매 존재 하에 일산화탄소가 수증기와 반응하여 수소와 이산화탄소를 생성하는 전환 가스를 얻게 되는데, 이 전환 가스의 주성분은 수소와 이산화탄소입니다. 전환 온도에 따라 일산화탄소 전환 공정은 중온 전환과 고온 전환으로 나눌 수 있습니다. 고온 전환은 약 360℃에서, 중온 전환은 약 320℃에서 진행됩니다. 최근에는 기술적 대책의 발전으로 고온 전환과 저온 전환을 결합한 2단계 공정 설정이 도입되어 자원 소비를 더욱 절감할 수 있게 되었습니다. 그러나 전환 가스 내 일산화탄소 함량이 높지 않은 경우에는 중온 전환만 적용할 수 있습니다.
마지막 단계는 수소를 정제하는 것입니다. 현재 가장 널리 사용되는 수소 정제 시스템은 PAS 시스템(PSA 정제 및 분리 시스템이라고도 함)입니다. 이 시스템은 에너지 소비가 적고 공정이 간단하며 생산되는 수소의 순도가 높습니다. 최고 순도는 99.99%에 달할 수 있습니다.
주요 공정 장비
| 일련번호 | 장비명 | 주요 사양 | 주요 재료 | 단위 중량 톤 | 수량 | 비고 |
| Ⅰ | 천연가스 증기 변환 섹션 | |||||
| 1 | 개질로 | 1세트 | ||||
| 열 부하 | 방사능 단면적: 0.6mW | |||||
| 대류부: 0.4mw | ||||||
| 연소기 | 열 부하: 1.5mW/세트 | 복합재료 | 1 | |||
| 고온 개질관 | HP-Nb | |||||
| 위쪽 꼬리 | 304SS | 1세트 | ||||
| 아래쪽 꼬리 | 인콜로이 | 1세트 | ||||
| 대류형 열교환기 | ||||||
| 혼합 원료의 예열 | 304SS | 1 그룹 | ||||
| 공급 가스 예열 | 15CrMo | 1 그룹 | ||||
| 연도 가스 폐기물 보일러 | 15CrMo | 1 그룹 | ||||
| 다양성 | 인콜로이 | 1 그룹 | ||||
| 2 | 굴뚝 | DN300 H=7000 | 20# | 1 | ||
| 설계 온도: 300℃ | ||||||
| 설계 압력: 주변 압력 | ||||||
| 3 | 탈황탑 | Φ400 H＝2000 | 15CrMo | 1 | ||
| 설계 온도: 400℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 4 | 가스 폐기물 보일러 개조 | Φ200/Φ400 H＝3000 | 15CrMo | 1 | ||
| 설계 온도: 900℃ / 300℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 열 부하: 0.3mW | ||||||
| 고온측: 고온 변환 가스 | ||||||
| 냉수측: 보일러수 | ||||||
| 5 | 보일러 급수 펌프 | Q=1m3/시간 | 1크레딧 13 | 2 | 1+1 | |
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 입구 압력: 0.01Mpa | ||||||
| 출구 압력: 3.0MPa | ||||||
| 방폭형 모터: 5.5kW | ||||||
| 6 | 보일러 급수 예열기 | Q=0.15MW | 304SS/20R | 1 | 머리 핀 | |
| 설계 온도: 300℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 고온측: 전환 가스 | ||||||
| 냉수 쪽: 담수화된 물 | ||||||
| 7 | 가스 냉각기 개질 | Q=0.15MW | 304SS/20R | 1 | ||
| 설계 온도: 180℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 고온측: 전환 가스 | ||||||
| 냉각측: 냉각수 순환 | ||||||
| 8 | 가스-물 분리기의 개질 | Φ300 H＝1300 | 16MnR | 1 | ||
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 김서림 방지기: 304SS | ||||||
| 9 | 투약 시스템 | 인산염 | Q235 | 1세트 | ||
| 탈산제 | ||||||
| 10 | 담수화 탱크 | Φ1200 H＝1200 | Q235 | 1 | ||
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 설계 압력: 주변 압력 | ||||||
| 11 | 천연가스 압축기 | 배기량: 220m³3 / 시간 | ||||
| 흡입 압력: 0.02mpag | ||||||
| 배기 압력: 1.7mpag | ||||||
| 오일 프리 윤활 | ||||||
| 방폭형 모터 | ||||||
| 모터 출력: 30KW | ||||||
| 12 | 천연가스 완충 탱크 | Φ300 H＝1000 | 16MnR | 1 | ||
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 설계 압력: 0.6MPa | ||||||
| Ⅱ | PSA 파트 | |||||
| 1 | 흡착탑 | DN700 H=4000 | 16MnR | 5 | ||
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 설계 압력: 2.0MPa | ||||||
| 2 | 탈착 가스 완충 탱크 | DN2200 H=10000 | 20R | 1 | ||
| 설계 온도: 80℃ | ||||||
| 설계 압력: 0.2MPa |
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