De productie van waterstof uit aardgas heeft als voordelen lage kosten en een aanzienlijk schaalvoordeel. Het onderzoek naar en de ontwikkeling van geavanceerdere nieuwe procestechnologieën voor de waterstofproductie uit aardgas is een belangrijke garantie voor het oplossen van het probleem van een goedkope waterstofbron. Als hoogwaardige en schone industriële energiebron heeft aardgas een belangrijke strategische betekenis in de energieontwikkeling in China. Aardgas is immers niet alleen een belangrijke brandstof voor het dagelijks leven, maar ook de basisgrondstof voor veel chemische bijproducten.
De productie van waterstof uit aardgas is een van de vele producten die met aardgas kunnen worden gemaakt. Het Liaohe-olieveld, het op twee na grootste olie- en gasveld van China, is rijk aan aardgasreserves, met name in de gecentraliseerde verwerkingsbedrijven. Tijdens de olie- en gasproductie kan een aanzienlijke hoeveelheid geassocieerd droog gas worden gewonnen, wat unieke mogelijkheden biedt voor de diepgaande verwerking van aardgas. Dit heeft een grote praktische betekenis voor de ontwikkeling en popularisering van de productie van waterstof uit aardgas.
1. Selectie en theoretische analyse van waterstofproductie uit aardgas
Als secundair chemisch product wordt waterstof veelvuldig gebruikt in de farmaceutische, fijnchemische, elektronische en elektrische industrie. Met name waterstof, als de voorkeursbrandstof voor brandstofcellen, heeft brede marktperspectieven in de transport- en energiesector en zal in de toekomst een steeds belangrijkere positie innemen in de energiestructuur. Traditionele waterstofproductiemethoden, zoals stoomomzetting van lichte koolwaterstoffen, waterelektrolyse, methanolkraken, kolenvergassing en ammoniakontleding, zijn relatief volwassen. Er kleven echter twee nadelen aan: hoge kosten, lage opbrengst en lage arbeidsefficiëntie. In het Liaohe-olie- en gasveld zijn koolwaterstofbronnen zoals droog gas en nafta aanwezig. Door deze methoden te gebruiken voor de waterstofproductie kan het gebruik van de grondstoffen worden gemaximaliseerd. Bovendien is methaan, het belangrijkste bestanddeel van het geassocieerde aardgas, met een hoge zuiverheid en een hoge productie-efficiëntie omgezet in waterstof door middel van koolwaterstofstoom.
2. Procesprincipe van waterstofproductie uit aardgas
De belangrijkste verwerkingsprocessen van aardgas omvatten atmosferische en vacuümdestillatie, katalytische kraken, katalytische reformering en de productie van aromaten. Tegelijkertijd omvat het aardgaswinning, -verzameling, -transport en -zuivering. Onder bepaalde druk, hoge temperatuur en in aanwezigheid van een katalysator reageren alkanen en stoom in het aardgas chemisch met elkaar. Het reformeergas komt na warmteoverdracht in de ketel in de converter terecht om CO om te zetten in H₂ en CO₂. Na warmteoverdracht, condensatie en stoom-waterafscheiding wordt het gas achtereenvolgens door een adsorptietoren geleid, uitgerust met drie specifieke adsorbenten. Deze adsorptietoren wordt programmatisch aangestuurd, waarbij N₂, CO, CH₄ en CO₂ onder druk worden gebracht en geadsorbeerd door middel van drukschommelingsadsorptie (PSA) om waterstof te winnen. Analyse na drukverlaging verwijdert onzuiverheden en regenereert het adsorberende materiaal.
Reactieformule:
CH4 + H2O → CO + 3H2-q
CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Geplaatst op: 10 december 2021