Sėkmingai užbaigėme „Sinopec“ paskirstytos sodriųjų metano dujų vandenilio gamybos gamyklos 300 Nm3/h gamybos ir pristatymo ceremoniją. Čia norėčiau trumpai pristatyti vandenilio gamybos iš gamtinių dujų procesą.
Intensyvėjant energijos vartojimui, naujų energijos šaltinių paieška tapo svarbia užduotimi. Vandenilis, kaip didžiausio potencialo energijos šaltinis, turi platų šaltinių spektrą, beveik neteršia aplinkos, pasižymi dideliu konversijos efektyvumu ir plačiomis taikymo perspektyvomis. Vandenilio gamyba iš gamtinių dujų gali tam tikru mastu sušvelninti Kinijos energetikos krizę ir dar labiau paskatinti Kinijos energijos vartojimo struktūros transformaciją.
Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama vandenilio gamybos iš gamtinių dujų principui, vandenilio gamybos iš gamtinių dujų procesui ir technologijai, vandenilio gamybos iš gamtinių dujų technologijos klasifikacijai ir vandenilio gamybos iš gamtinių dujų sąnaudų apskaitai.
1 Principas ir procesas vandenilio gamyba iš gamtinių dujų
1.1Vandenilio gamybos iš gamtinių dujų principas
Gamtinių dujų vandenilio gamybos proceso principas yra toks: pirmiausia gamtinės dujos apdorojamos, tada reformeryje metanas ir garai paverčiami anglies monoksidu ir vandeniliu, o po šilumos atgavimo perjungimo bokšte anglies monoksidas paverčiamas anglies dioksidu ir vandeniliu. Šios proceso technologijos pagrindas yra gamtinių dujų garų konversijos technologija. Perjungimo bokšte reakcijos temperatūra kontroliuojama naudojant katalizatorių, o konversijos dujose esantis anglies monoksidas reaguoja su vandeniu ir susidaro vandenilis bei anglies dioksidas.
Esant tinkamam slėgiui ir temperatūrai, gamtinėse dujose esantys alkanai patiria seriją cheminių reakcijų, kad susidarytų konversijos dujos. Kai konversijos dujos praeina pro PAS įrenginį su įvairiais automatiškai valdomais adsorbentais, anglies monoksidas, anglies dioksidas ir kitos priemaišos adsorbcijos bokšte adsorbuojamos, o vandenilis siunčiamas į dujas naudojantį įrenginį, kad adsorbuotų priemaišų adsorbentą. Po desorbcijos analitinės dujos gali būti siunčiamos į pamaininę krosnį kaip kuras, o adsorbentas taip pat gali būti regeneruojamas.
Pagrindinė reakcijos formulė yra tokia:
Gamtinės dujos ir vanduo reaguoja 800–900 ℃ temperatūroje, o nikelio oksido katalizatorius susidaro anglies monoksidas ir vandenilis.
Reakcijos formulė yra: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Anglies monoksidas ir vanduo reaguoja 300–400 ℃ temperatūroje su geležies oksido katalizatoriumi ir susidaro anglies dioksidas ir vandenilis.
Reakcijos formulė yra: CO + H₂O → CO₂ + H₂ + Q
Be to, atitinkami techniniai indekso reikalavimai rengimo procese yra šie:
Slėgis paprastai yra 1,5–2,5 MPa, o gamtinių dujų vieneto suvartojimas yra 0,4–0,5 m3 / m3 vandenilio; Veikimo laikas: > 8000 val.; Pramoninis mastas: 1000 m3 / val. ~ 100 000 m3 / val.
1.2 Gamtinių dujų vandenilio gamybos procesas
Gamtinių dujų vandenilio gamybos procesas daugiausia apima keturis procesus: žaliavinių dujų išankstinį apdorojimą, gamtinių dujų garų konversiją, anglies monoksido konversiją ir vandenilio valymą.
Pirmasis žingsnis yra žaliavos išankstinis apdorojimas. Čia išankstinis apdorojimas daugiausia susijęs su neapdorotų dujų desulfuravimu. Faktinio proceso metu gamtinių dujų kobalto molibdeno hidrinimo serijos cinko oksidas paprastai naudojamas kaip desulfuratorius, kuris paverčia gamtinėse dujose esančią organinę sierą neorganine siera ir vėliau ją pašalina. Čia apdorojamų neapdorotų gamtinių dujų srautas yra didelis, todėl galima naudoti aukšto slėgio gamtinių dujų šaltinį arba, renkantis gamtinių dujų kompresorių, galima atsižvelgti į didelę atsargą.
Antrasis etapas yra gamtinių dujų konversija garais. Riformeryje naudojamas nikelio katalizatorius, kuris gamtinėse dujose esančius alkanus paverčia į tiekiamas dujas, kurių pagrindiniai komponentai yra anglies monoksidas ir vandenilis.
Tada anglies monoksidas, dalyvaujant katalizatoriui, paverčiamas reaguojančiu su vandens garais, susidaro vandenilis ir anglies dioksidas, gaunant konversijos dujas, kurių pagrindiniai komponentai yra vandenilis ir anglies dioksidas. Pagal skirtingą konversijos temperatūrą anglies monoksido konversijos procesą galima suskirstyti į du tipus: vidutinės temperatūros konversiją ir aukštos temperatūros konversiją. Aukštos temperatūros konversijos temperatūra yra apie 360 ℃, o vidutinės temperatūros konversijos procesas yra apie 320 ℃. Tobulėjant techninėms atsakomosioms priemonėms, pastaraisiais metais buvo pritaikytas dviejų pakopų anglies monoksido konversijos aukštoje temperatūroje ir žemoje temperatūroje procesas, kuris gali dar labiau sutaupyti išteklių. Tačiau tuo atveju, jei anglies monoksido kiekis konversijos dujose nėra didelis, galima taikyti tik vidutinės temperatūros konversiją.
Paskutinis žingsnis – vandenilio gryninimas. Šiuo metu dažniausiai naudojama vandenilio gryninimo sistema yra PAS sistema, dar vadinama PSA gryninimo ir atskyrimo sistema. Ši sistema pasižymi mažomis energijos sąnaudomis, paprastu procesu ir dideliu vandenilio gamybos grynumu. Didžiausiu atveju vandenilio grynumas gali siekti 99,99 %.
Įrašo laikas: 2021 m. lapkričio 11 d.