Vi har fullført produksjonen og leveringen av 300 Nm3/t leveringsseremonien til Sinopecs distribuerte produksjonsanlegg for rik metangass av hydrogen. Her vil jeg gi en kort introduksjon til prosessen med hydrogenproduksjon fra naturgass.
Med intensiveringen av energiforbruket har det blitt en viktig oppgave å finne ny energi. Som den mest potensielle energikilden har hydrogen et bredt spekter av kilder, nesten ingen forurensning, høy konverteringseffektivitet og brede anvendelsesmuligheter. Hydrogenproduksjon fra naturgass kan lindre Kinas energikrise til en viss grad og ytterligere fremme transformasjonen av Kinas energiutnyttelsesstruktur.
Denne artikkelen vil fokusere på prinsippet bak hydrogenproduksjon fra naturgass, prosessen og teknologien for hydrogenproduksjon fra naturgass, klassifisering av hydrogenproduksjonsteknologi fra naturgass og kostnadsregnskap for hydrogenproduksjon fra naturgass.
1 Prinsipp og prosess for hydrogenproduksjon fra naturgass
1.1Prinsipp for hydrogenproduksjon fra naturgass
Prinsippet for produksjon av hydrogen fra naturgass er å forbehandle naturgass først, deretter omdanne metan og damp til karbonmonoksid og hydrogen i reformeren, og omdanne karbonmonoksid til karbondioksid og hydrogen i skifttårnet etter gjenvinning av spillvarme. Grunnlaget for denne prosessteknologien er realisert på grunnlag av dampkonverteringsteknologi for naturgass. I skifttårnet kontrolleres reaksjonstemperaturen i nærvær av katalysator, og karbonmonoksidet i konverteringsgassen reagerer med vann for å produsere hydrogen og karbondioksid.
Under passende trykk og temperatur vil alkaner i naturgass gjennomgå en rekke kjemiske reaksjoner for å generere konverteringsgass. Etter at konverteringsgassen har passert gjennom en PAS-enhet utstyrt med forskjellige adsorbenter under automatisk kontroll, vil karbonmonoksid, karbondioksid og andre urenheter bli adsorbert av adsorpsjonstårnet, og hydrogen vil bli sendt til gassforbruksenheten for å adsorbere urenheter fra adsorbenten. Etter desorpsjon kan den analytiske gassen sendes til skiftovnen som brensel, og adsorbenten kan også regenereres.
Hovedreaksjonsformelen er som følger:
Naturgass og vann reagerer ved 800 ~ 900 ℃ og danner en nikkeloksidkatalysator for å produsere karbonmonoksid og hydrogen.
Reaksjonsformelen er: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Karbonmonoksid og vann reagerer ved 300–400 ℃ med jernoksidkatalysator for å produsere karbondioksid og hydrogen.
Reaksjonsformelen er: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
I tillegg er de relevante tekniske indekskravene i forberedelsesprosessen som følger:
Trykket er vanligvis 1,5 ~ 2,5 MPa, og enhetsforbruket av naturgass er 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 hydrogen; Driftstid: > 8000 t; Industriell skala: 1000 m3 / t ~ 100 000 m3 / t.
1.2 Produksjonsprosess for naturgasshydrogen
Hydrogenproduksjonsprosessen for naturgass omfatter hovedsakelig fire prosesser: forbehandling av mategass, dampkonvertering av naturgass, karbonmonoksidkonvertering og hydrogenrensing.
Det første trinnet er forbehandling av råmaterialer. Forbehandlingen her refererer hovedsakelig til avsvovling av rågassen. I den faktiske prosessoperasjonen brukes naturgass kobolt-molybden-hydrogeneringsserien sinkoksid vanligvis som avsvovlingsmiddel for å omdanne det organiske svovelet i naturgassen til uorganisk svovel og deretter fjerne det. Strømmen av rå naturgass som behandles her er stor, så naturgasskilden med høyt trykk kan brukes, eller en stor margin kan vurderes når man velger naturgasskompressor.
Det andre trinnet er dampkonvertering av naturgass. Nikkelkatalysator brukes i reformeren for å omdanne alkaner i naturgass til rågass med hovedkomponentene karbonmonoksid og hydrogen.
Deretter omdannes karbonmonoksid til å reagere med vanndamp i nærvær av katalysator for å generere hydrogen og karbondioksid for å oppnå konverteringsgassen der hovedkomponentene er hydrogen og karbondioksid. I henhold til de forskjellige konverteringstemperaturene kan konverteringsprosessen for karbonmonoksid deles inn i to typer: konvertering ved middels temperatur og konvertering ved høy temperatur. Konverteringstemperaturen ved høy temperatur er omtrent 360 ℃, og konverteringsprosessen ved middels temperatur er omtrent 320 ℃. Med utviklingen av tekniske mottiltak har totrinns prosessinnstilling for karbonmonoksid ved høy temperatur og konvertering ved lav temperatur blitt tatt i bruk de siste årene, noe som kan spare ressursforbruket ytterligere. Men i tilfeller der karbonmonoksidinnholdet i konverteringsgassen ikke er høyt, kan kun konvertering ved middels temperatur tas i bruk.
Det siste trinnet er å rense hydrogen. Nå er det mest brukte hydrogenrensesystemet PAS-systemet, også kjent som PSA-rensings- og separasjonssystem. Dette systemet har lavt energiforbruk, enkel prosess og høy renhet i hydrogenproduksjonen. På det høyeste kan hydrogenrenheten nå 99,99 %.
Publisert: 11. november 2021