Produkcja wodoru z gazu ziemnego ma zalety niskich kosztów i znacznego efektu skali. Badania i rozwój bardziej zaawansowanych technologii procesowych produkcji wodoru z gazu ziemnego stanowią istotną gwarancję rozwiązania problemu taniego źródła wodoru. Jako wysokiej jakości i czyste źródło energii przemysłowej, gaz ziemny ma istotne znaczenie strategiczne w procesie rozwoju energetyki w Chinach. Ponieważ gaz ziemny jest nie tylko ważnym paliwem dla codziennego życia ludzi, ale także podstawowym surowcem do produkcji wielu chemicznych produktów ubocznych.
Produkcja wodoru z gazu ziemnego jest jednym z wielu produktów gazu ziemnego. Pole naftowe Liaohe, trzecie co do wielkości pole naftowo-gazowe w Chinach, jest bogate w zasoby gazu ziemnego, szczególnie w scentralizowanych przedsiębiorstwach przetwórstwa ropy naftowej i gazu. W procesie produkcji ropy naftowej i gazu ziemnego możemy produkować znaczną ilość suchego gazu towarzyszącego, co stwarza unikalne warunki do głębokiego przetwarzania gazu ziemnego. Ma to ogromne znaczenie praktyczne dla rozwoju i popularyzacji procesu produkcji wodoru z gazu ziemnego.
1. Wybór i analiza teoretyczna produkcji wodoru z gazu ziemnego
Jako wtórny produkt chemiczny, wodór jest szeroko stosowany w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym, elektronicznym i elektrotechnicznym. W szczególności wodór, jako preferowane paliwo do ogniw paliwowych, będzie miał szerokie perspektywy rynkowe w dziedzinie transportu i wytwarzania energii w przyszłości, zajmując coraz ważniejszą pozycję w przyszłej strukturze energetycznej. Tradycyjne metody produkcji wodoru, takie jak konwersja lekkich węglowodorów parą wodną, elektroliza wody, kraking metanolu, zgazowanie węgla i rozkład amoniaku, są stosunkowo dojrzałe. Istnieją jednak problemy typu „jeden wysoki i dwa niskie”, takie jak wysokie koszty, niska wydajność i niska efektywność pracy. W procesie wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego na polu naftowym Liaohe występują zasoby węglowodorów, takie jak suchy gaz ziemny i nafta. Zastosowanie tej metody do produkcji wodoru pozwala zmaksymalizować wykorzystanie zasobów. Co więcej, głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan, który można przekształcić w wodór za pomocą pary węglowodorów, co zapewnia wysoką czystość produkcji i wysoką wydajność.
2. Zasada procesu produkcji wodoru z gazu ziemnego
Główne procesy przetwarzania gazu ziemnego obejmują destylację atmosferyczną i próżniową, kraking katalityczny, reforming katalityczny oraz produkcję aromatów. Jednocześnie obejmuje on eksploatację, gromadzenie, przesył i oczyszczanie gazu ziemnego. Pod wpływem określonego ciśnienia, wysokiej temperatury i katalizatora, alkany i para wodna zawarte w gazie ziemnym reagują chemicznie. Gaz reformingowy trafia do konwertera po wymianie ciepła w kotle, gdzie przekształca CO w H2 i CO2. Po wymianie ciepła, kondensacji i oddzieleniu pary wodnej od wody, gaz jest sekwencyjnie przepuszczany przez wieżę adsorpcyjną wyposażoną w trzy specyficzne adsorbenty, sterowaną programowo, a N2, Co, CH4 i CO2 są poddawane sprężaniu i adsorbowane metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) w celu wyekstrahowania wodoru. Analiza dekompresji uwalnia zanieczyszczenia i regeneruje adsorbent.
Wzór reakcji:
CH4 + H2O → CO + 3H2-q
CO2 + H2O → CO2 + H2 + Q
Czas publikacji: 10 grudnia 2021 r.