Unidade de produção de hidrogênio a partir de gás natural de 500 kg

Processo tecnológico

Compressão e conversão de gás natural

O gás natural fora do limite da bateria é inicialmente pressurizado a 1,6 MPa pelo compressor, depois aquecido a cerca de 380 °C pelo pré-aquecedor de gás de alimentação na seção de convecção do forno reformador a vapor, e entra no dessulfurizador para remover o enxofre do gás de alimentação até um nível inferior a 0,1 ppm. O gás de alimentação dessulfurizado e o vapor de processo (3,0 MPa) são então pré-aquecidos no pré-aquecedor de gás misto de acordo com o valor automático de H₂O/∑C = 3 ~ 4, atingindo uma temperatura superior a 510 °C. Em seguida, o gás entra uniformemente no tubo de conversão a partir do tubo principal de coleta de gás superior e do tubo de derivação superior. Na camada catalítica, o metano reage com o vapor para gerar CO e H₂. O calor necessário para a conversão do metano é fornecido pela mistura de combustível queimada no queimador inferior. A temperatura do gás convertido que sai do forno reformador é de 850 °C, e o gás químico entra no lado dos tubos da caldeira de recuperação de calor para produzir vapor saturado a 3,0 MPa. A temperatura do gás convertido proveniente da caldeira de recuperação de calor cai para 300 °C, e então o gás convertido entra, sucessivamente, no pré-aquecedor de água de alimentação da caldeira, no resfriador de água do gás convertido e no separador de água do gás convertido para separar o condensado do condensado do processo, sendo o gás do processo enviado para o PSA.

O gás natural, utilizado como combustível, é misturado com o gás de adsorção-dessorção por oscilação de pressão (PSAD), e então o volume de gás combustível que entra no pré-aquecedor é ajustado de acordo com a temperatura do gás na saída do forno reformador. Após o ajuste do fluxo, o gás combustível entra no queimador superior para combustão, fornecendo calor ao forno reformador.

A água dessalinizada é pré-aquecida pelo pré-aquecedor de água dessalinizada e pelo pré-aquecedor de água de alimentação da caldeira, entrando no vapor residual da caldeira de recuperação de gases de combustão e da caldeira de recuperação de gases de reforma.

Para que a água de alimentação da caldeira atenda aos requisitos, deve-se adicionar uma pequena quantidade de solução de fosfato e desoxidante para melhorar a resistência à incrustação e à corrosão da água da caldeira. O tambor deve descarregar continuamente parte da água da caldeira para controlar o total de sólidos dissolvidos na água da caldeira em seu interior.

Adsorção por oscilação de pressão

O PSA consiste em cinco torres de adsorção. Uma torre de adsorção está em estado de adsorção a cada instante. Os componentes como metano, dióxido de carbono e monóxido de carbono presentes no gás de conversão permanecem na superfície do adsorvente. O hidrogênio é coletado no topo da torre de adsorção como componente não adsorvido e enviado para fora do sistema. O adsorvente saturado por impurezas é dessorvido através da etapa de regeneração. Após ser coletado, é enviado ao forno reformador como combustível. As etapas de regeneração da torre de adsorção são compostas por 12 etapas: primeira queda uniforme, segunda queda uniforme, terceira queda uniforme, descarga direta, descarga reversa, lavagem, terceira subida uniforme, segunda subida uniforme, primeira subida uniforme e subida final. Após a regeneração, a torre de adsorção volta a ser capaz de tratar o gás convertido e produzir hidrogênio. As cinco torres de adsorção se revezam na execução das etapas acima para garantir o tratamento contínuo. O objetivo é converter o gás e produzir hidrogênio continuamente, simultaneamente.

Equipamentos principais de processo