Am finalizat cu succes producția și livrarea instalației de producție a hidrogenului din gaz metan îmbogățit distribuit de Sinopec, cu o capacitate de 300 Nm3/h. Aici aș dori să fac o scurtă introducere în procesul de producere a hidrogenului din gaze naturale.
Odată cu intensificarea consumului de energie, găsirea de noi surse de energie a devenit o sarcină importantă. Fiind cea mai potențială energie, hidrogenul are o gamă largă de surse, aproape fără poluare, o eficiență de conversie ridicată și perspective largi de aplicare. Producția de hidrogen din gaze naturale poate atenua într-o oarecare măsură criza energetică a Chinei și poate promova în continuare transformarea structurii de utilizare a energiei în China.
Această lucrare se va concentra pe principiul producerii de hidrogen din gaze naturale, procesul și tehnologia de producere a hidrogenului din gaze naturale, clasificarea tehnologiei de producere a hidrogenului din gaze naturale și contabilitatea costurilor pentru producerea de hidrogen din gaze naturale.
1 Principiul și procesul de producția de hidrogen din gaze naturale
1.1Principiul producerii de hidrogen din gaze naturale
Principiul procesului de producere a hidrogenului din gaze naturale este pretratarea mai întâi a gazelor naturale, apoi convertirea metanului și a aburului în monoxid de carbon și hidrogen în reformator și, după recuperarea căldurii reziduale, convertirea monoxidului de carbon în dioxid de carbon și hidrogen în turnul de transfer. Baza acestei tehnologii de proces se bazează pe tehnologia de conversie a aburului din gaze naturale. În turnul de transfer, temperatura de reacție este controlată în prezența unui catalizator, iar monoxidul de carbon din gazul de conversie reacționează cu apa pentru a produce hidrogen și dioxid de carbon.
Sub presiune și temperatură adecvate, alcanii din gazul natural vor trece printr-o serie de reacții chimice pentru a genera gaz de conversie. După ce gazul de conversie trece printr-un dispozitiv PAS echipat cu diverși adsorbenți sub control automat, monoxidul de carbon, dioxidul de carbon și alte impurități vor fi adsorbite de turnul de adsorbție, iar hidrogenul va fi trimis către unitatea consumatoare de gaz pentru a adsorbi impuritățile adsorbante. După desorbție, gazul analitic poate fi trimis către cuptorul de schimb ca și combustibil, iar adsorbantul poate fi, de asemenea, regenerat.
Formula principală a reacției este următoarea:
Gazul natural și apa reacționează la 800 ~ 900 ℃ cu catalizatorul de oxid de nichel pentru a produce monoxid de carbon și hidrogen.
Formula reacției este: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Monoxidul de carbon și apa reacționează la 300-400 ℃ cu catalizatorul de oxid feric pentru a produce dioxid de carbon și hidrogen.
Formula reacției este: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
În plus, cerințele relevante privind indicii tehnici în procesul de pregătire sunt următoarele:
Presiunea este în general de 1,5 ~ 2,5 MPa, iar consumul unitar de gaze naturale este de 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 hidrogen; Timp de funcționare: > 8000h; Scară industrială: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Procesul de producere a hidrogenului din gaze naturale
Procesul de producere a hidrogenului din gaze naturale include în principal patru procese: pretratarea gazului de alimentare, conversia aburului de gaze naturale, conversia monoxidului de carbon și purificarea hidrogenului.
Prima etapă este etapa de pretratare a materiei prime. Pretratarea se referă în principal la desulfurarea gazului brut. În operațiunea propriu-zisă a procesului, oxidul de zinc din seria de hidrogenare a gazului natural cu cobalt și molibden este utilizat în general ca desulfurator pentru a converti sulful organic din gazul natural în sulf anorganic și apoi a-l elimina. Debitul de gaz natural brut tratat aici este mare, astfel încât la selectarea compresorului de gaz natural se poate utiliza o sursă de gaz natural cu presiune ridicată sau se poate lua în considerare o marjă mare.
A doua etapă este conversia cu abur a gazelor naturale. Catalizatorul de nichel este utilizat în reformator pentru a converti alcanii din gazele naturale în gaz de alimentare cu componente principale monoxid de carbon și hidrogen.
Apoi, monoxidul de carbon este convertit pentru a reacționa cu vaporii de apă în prezența unui catalizator, generând hidrogen și dioxid de carbon și obținând gazul de conversie, ale cărui componente principale sunt hidrogenul și dioxidul de carbon. În funcție de diferitele temperaturi de conversie, procesul de conversie a monoxidului de carbon poate fi împărțit în două tipuri: conversie la temperatură medie și conversie la temperatură înaltă. Temperatura de conversie la temperatură înaltă este de aproximativ 360 ℃, iar procesul de conversie la temperatură medie este de aproximativ 320 ℃. Odată cu dezvoltarea contramăsurilor tehnice, în ultimii ani s-a adoptat configurarea procesului în două etape, conversia monoxidului de carbon la temperatură înaltă și conversia la temperatură joasă, ceea ce poate economisi și mai mult consumul de resurse. Cu toate acestea, în cazul în care conținutul de monoxid de carbon din gazul de conversie nu este ridicat, se poate adopta doar conversia la temperatură medie.
Ultimul pas este purificarea hidrogenului. În prezent, cel mai frecvent utilizat sistem de purificare a hidrogenului este sistemul PAS, cunoscut și sub denumirea de sistem de purificare și separare PSA. Acest sistem are un consum redus de energie, un proces simplu și o puritate ridicată a producției de hidrogen. La cel mai înalt nivel, puritatea hidrogenului poate ajunge la 99,99%.
Data publicării: 11 noiembrie 2021