सिनोपेकने वितरित केलेल्या, मिथेन वायू आणि हायड्रोजनचे उत्पादन करणाऱ्या समृद्ध प्रकल्पाच्या सुपुर्दगीचा समारंभ.

आम्ही सिनोपेकच्या वितरित मिथेन वायूयुक्त हायड्रोजन उत्पादन प्रकल्पाचा ३०० Nm3/h क्षमतेचा उत्पादन आणि वितरण सोहळा यशस्वीरित्या पूर्ण केला आहे. येथे मी नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन निर्मितीच्या प्रक्रियेची थोडक्यात ओळख करून देऊ इच्छितो.

ऊर्जेच्या वापराच्या तीव्रतेमुळे, नवीन ऊर्जा शोधणे हे एक महत्त्वाचे कार्य बनले आहे. सर्वाधिक संभाव्य ऊर्जा म्हणून, हायड्रोजनचे स्रोत विस्तृत आहेत, त्यातून जवळजवळ कोणतेही प्रदूषण होत नाही, त्याची रूपांतरण कार्यक्षमता उच्च आहे आणि त्याला व्यापक उपयोगाची शक्यता आहे. नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजनचे उत्पादन चीनचे ऊर्जा संकट काही प्रमाणात कमी करू शकते आणि चीनच्या ऊर्जा वापराच्या संरचनेच्या परिवर्तनाला अधिक चालना देऊ शकते.

या शोधनिबंधात नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन उत्पादनाचे तत्त्व, नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन उत्पादनाची प्रक्रिया आणि तंत्रज्ञान, नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन उत्पादन तंत्रज्ञानाचे वर्गीकरण आणि नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन उत्पादनाच्या खर्चाचे लेखांकन यावर लक्ष केंद्रित केले जाईल.

१ तत्त्व आणि प्रक्रिया नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजनचे उत्पादन

१.१नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन निर्मितीचे तत्त्व

नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन निर्मिती प्रक्रियेचे तत्त्व असे आहे की, प्रथम नैसर्गिक वायूवर पूर्व-प्रक्रिया केली जाते, त्यानंतर रिफॉर्मरमध्ये मिथेन आणि वाफेचे कार्बन मोनॉक्साईड व हायड्रोजनमध्ये रूपांतर केले जाते आणि वाया गेलेली उष्णता पुनर्प्राप्त केल्यानंतर शिफ्ट टॉवरमध्ये कार्बन मोनॉक्साईडचे कार्बन डायऑक्साइड व हायड्रोजनमध्ये रूपांतर केले जाते. या प्रक्रिया तंत्रज्ञानाचा पाया नैसर्गिक वायू वाफ रूपांतरण तंत्रज्ञानावर आधारित आहे. शिफ्ट टॉवरमध्ये, उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत अभिक्रियेचे तापमान नियंत्रित केले जाते आणि रूपांतरित वायूमधील कार्बन मोनॉक्साईडची पाण्यासोबत अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन व कार्बन डायऑक्साइड तयार होतात.

योग्य दाब आणि तापमानात, नैसर्गिक वायूमधील अल्केन रासायनिक अभिक्रियांच्या मालिकेतून जाऊन रूपांतरण वायू तयार करतात. रूपांतरण वायू स्वयंचलित नियंत्रणाखाली विविध शोषकांनी सुसज्ज असलेल्या PAS उपकरणातून गेल्यानंतर, कार्बन मोनॉक्साईड, कार्बन डायऑक्साइड आणि इतर अशुद्धी शोषक टॉवरद्वारे शोषल्या जातात, आणि अशुद्धींचे शोषक शोषण्यासाठी हायड्रोजन वायू वापरणाऱ्या युनिटमध्ये पाठवला जातो. विशोषणानंतर, विश्लेषणात्मक वायू इंधन म्हणून शिफ्ट फर्नेसमध्ये पाठवला जाऊ शकतो आणि शोषकाचे पुनरुत्पादन देखील केले जाऊ शकते.

मुख्य अभिक्रियेचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:

नैसर्गिक वायू आणि पाणी ८०० ~ ९०० ℃ तापमानावर निकेल ऑक्साईड उत्प्रेरकासोबत अभिक्रिया करून कार्बन मोनोऑक्साइड आणि हायड्रोजन तयार होतात.

अभिक्रियेचे सूत्र आहे: CH4 + H2O → CO + H2-Q

300-400 ℃ तापमानावर कार्बन मोनोऑक्साइड आणि पाण्याची फेरिक ऑक्साईड उत्प्रेरकासोबत अभिक्रिया होऊन कार्बन डायऑक्साइड आणि हायड्रोजन तयार होतात.

अभिक्रियेचे सूत्र आहे: CO + H2O → CO2 + H2 + Q

याव्यतिरिक्त, तयारी प्रक्रियेतील संबंधित तांत्रिक निर्देशांक आवश्यकता खालीलप्रमाणे आहेत:

दाब साधारणपणे १.५ ~ २.५ MPa असतो, आणि नैसर्गिक वायूचा प्रति युनिट वापर ०.४ ~ ०.५ m3 / m3 हायड्रोजन आहे; कार्यकाळ: > ८००० तास; औद्योगिक प्रमाण: १००० m3 / तास ~ १००००० m3 / तास.

१.२ नैसर्गिक वायू हायड्रोजन उत्पादन प्रक्रिया

नैसर्गिक वायूपासून हायड्रोजन निर्मितीच्या प्रक्रियेमध्ये प्रामुख्याने चार प्रक्रियांचा समावेश होतो: फीड गॅस पूर्व-प्रक्रिया, नैसर्गिक वायू वाफेत रूपांतरण, कार्बन मोनॉक्साईड रूपांतरण आणि हायड्रोजन शुद्धीकरण.

पहिली पायरी म्हणजे कच्च्या मालावर पूर्व-प्रक्रिया करण्याची पायरी. येथील पूर्व-प्रक्रियेचा मुख्य अर्थ कच्च्या वायूतील गंधक काढून टाकणे हा आहे. प्रत्यक्ष प्रक्रिया संचालनात, नैसर्गिक वायूतील सेंद्रिय गंधकाचे असेंद्रिय गंधकात रूपांतर करून ते काढून टाकण्यासाठी, सामान्यतः नैसर्गिक वायू कोबाल्ट मॉलिब्डेनम हायड्रोजनेशन मालिकेतील झिंक ऑक्साईडचा गंधक-निराकरण यंत्र म्हणून वापर केला जातो. येथे प्रक्रिया केल्या जाणाऱ्या कच्च्या नैसर्गिक वायूचा प्रवाह मोठा असतो, त्यामुळे उच्च दाबाचा नैसर्गिक वायू स्रोत वापरला जाऊ शकतो किंवा नैसर्गिक वायू कॉम्प्रेसर निवडताना मोठ्या मार्जिनचा विचार केला जाऊ शकतो.

दुसरा टप्पा म्हणजे नैसर्गिक वायूचे वाफेद्वारे रूपांतरण. रिफॉर्मरमध्ये नैसर्गिक वायूतील अल्केन्सचे, कार्बन मोनॉक्साईड आणि हायड्रोजन हे मुख्य घटक असलेल्या फीड गॅसमध्ये रूपांतर करण्यासाठी निकेल उत्प्रेरकाचा वापर केला जातो.

नंतर, उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत कार्बन मोनोऑक्साइडची पाण्याच्या वाफेशी अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड तयार होतात, ज्यामुळे रूपांतरित वायू मिळतो, ज्याचे मुख्य घटक हायड्रोजन आणि कार्बन डायऑक्साइड असतात. वेगवेगळ्या रूपांतरण तापमानानुसार, कार्बन मोनोऑक्साइडच्या रूपांतरण प्रक्रियेचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: मध्यम तापमान रूपांतरण आणि उच्च तापमान रूपांतरण. उच्च तापमान रूपांतरणाचे तापमान सुमारे ३६०°C असते, आणि मध्यम तापमान रूपांतरण प्रक्रियेचे तापमान सुमारे ३२०°C असते. तांत्रिक उपाययोजनांच्या विकासामुळे, अलिकडच्या वर्षांत कार्बन मोनोऑक्साइडच्या उच्च-तापमान रूपांतरण आणि कमी-तापमान रूपांतरणाची द्वि-स्तरीय प्रक्रिया पद्धत अवलंबली गेली आहे, ज्यामुळे संसाधनांचा वापर आणखी वाचवता येतो. तथापि, जर रूपांतरित वायूमध्ये कार्बन मोनोऑक्साइडचे प्रमाण जास्त नसेल, तर केवळ मध्यम तापमान रूपांतरण पद्धतच वापरली जाऊ शकते.

शेवटची पायरी म्हणजे हायड्रोजनचे शुद्धीकरण करणे. सध्या सर्वात जास्त वापरली जाणारी हायड्रोजन शुद्धीकरण प्रणाली म्हणजे PAS प्रणाली, जिला PSA शुद्धीकरण आणि विलगीकरण प्रणाली असेही म्हणतात. या प्रणालीमध्ये ऊर्जेचा वापर कमी असतो, प्रक्रिया सोपी असते आणि हायड्रोजनचे उत्पादन उच्च शुद्धतेचे होते. सर्वोच्च पातळीवर, हायड्रोजनची शुद्धता ९९.९९% पर्यंत पोहोचू शकते.