Uspešno smo zaključili proizvodnjo in dobavo 300 Nm3/h distribuirane tovarne vodika iz metana, bogatega z njim, ki jo je proizvajal Sinopec. Tukaj bi rad na kratko predstavil postopek proizvodnje vodika iz zemeljskega plina.
Z naraščajočo porabo energije je iskanje novih virov energije postalo pomembna naloga. Vodik, ki je najbolj potencialna energija, ima širok spekter virov, skoraj nič onesnaževanja, visoko učinkovitost pretvorbe in široke možnosti uporabe. Proizvodnja vodika iz zemeljskega plina lahko do neke mere ublaži energetsko krizo na Kitajskem in dodatno spodbudi preoblikovanje strukture izrabe energije na Kitajskem.
Ta članek se bo osredotočil na načelo proizvodnje vodika iz zemeljskega plina, postopek in tehnologijo proizvodnje vodika iz zemeljskega plina, klasifikacijo tehnologije proizvodnje vodika iz zemeljskega plina in stroškovno računovodstvo proizvodnje vodika iz zemeljskega plina.
1 Načelo in postopek proizvodnja vodika iz zemeljskega plina
1.1Načelo proizvodnje vodika iz zemeljskega plina
Načelo postopka proizvodnje vodika iz zemeljskega plina je, da se najprej zemeljski plin predhodno obdela, nato pa se metan in para v reformerju pretvorita v ogljikov monoksid in vodik, ogljikov monoksid pa se po izkoriščanju odpadne toplote v pretvorniškem stolpu pretvori v ogljikov dioksid in vodik. Osnova te procesne tehnologije je zasnovana na tehnologiji pretvorbe pare zemeljskega plina. V pretvorniškem stolpu se reakcijska temperatura nadzoruje v prisotnosti katalizatorja, ogljikov monoksid v pretvorbenem plinu pa reagira z vodo, da nastane vodik in ogljikov dioksid.
Pod ustreznim tlakom in temperaturo alkani v zemeljskem plinu podvržejo seriji kemijskih reakcij, pri čemer nastane konverzijski plin. Ko konverzijski plin prehaja skozi napravo PAS, opremljeno z različnimi adsorbenti pod avtomatskim nadzorom, adsorpcijski stolp adsorbira ogljikov monoksid, ogljikov dioksid in druge nečistoče, vodik pa se pošlje v enoto za porabo plina, da adsorbira adsorbent nečistoč. Po desorpciji se lahko analitični plin kot gorivo pošlje v prehodno peč, adsorbent pa se lahko tudi regenerira.
Glavna reakcijska formula je naslednja:
Zemeljski plin in voda reagirata pri 800 ~ 900 ℃ z nikljevim oksidnim katalizatorjem, pri čemer nastane ogljikov monoksid in vodik.
Reakcijska formula je: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Ogljikov monoksid in voda reagirata pri 300-400 ℃ s katalizatorjem železovega oksida, pri čemer nastane ogljikov dioksid in vodik.
Reakcijska formula je: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Poleg tega so ustrezne zahteve glede tehničnega indeksa v postopku priprave naslednje:
Tlak je običajno 1,5 ~ 2,5 MPa, poraba zemeljskega plina na enoto pa je 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 vodika; čas delovanja: > 8000 ur; industrijska lestvica: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2 Postopek proizvodnje vodika iz zemeljskega plina
Postopek proizvodnje vodika iz zemeljskega plina vključuje predvsem štiri postopke: predobdelavo dovodnega plina, pretvorbo zemeljskega plina s paro, pretvorbo ogljikovega monoksida in čiščenje vodika.
Prvi korak je predobdelava surovine. Predobdelava se tukaj nanaša predvsem na razžvepljevanje surovega plina. V dejanskem procesu se kot razžvepljevalec običajno uporablja cinkov oksid, pridobljen s hidrogeniranjem kobalta in molibdena iz zemeljskega plina, za pretvorbo organskega žvepla v zemeljskem plinu v anorgansko žveplo in njegovo nato odstranitev. Pretok surovega zemeljskega plina, ki se tukaj obdeluje, je velik, zato se lahko uporabi vir zemeljskega plina z visokim tlakom ali pa se pri izbiri kompresorja za zemeljski plin upošteva velika rezerva.
Drugi korak je parna pretvorba zemeljskega plina. Nikljev katalizator se v reformerju uporablja za pretvorbo alkanov v zemeljskem plinu v dovodni plin z glavnima sestavinama ogljikovega monoksida in vodika.
Nato se ogljikov monoksid pretvori v reakcijo z vodno paro v prisotnosti katalizatorja, pri čemer nastane vodik in ogljikov dioksid, s čimer se dobi pretvorbeni plin, katerega glavni sestavini sta vodik in ogljikov dioksid. Glede na različne temperature pretvorbe lahko postopek pretvorbe ogljikovega monoksida razdelimo na dve vrsti: pretvorbo pri srednji temperaturi in pretvorbo pri visoki temperaturi. Temperatura pretvorbe pri visoki temperaturi je približno 360 ℃, postopek pretvorbe pri srednji temperaturi pa približno 320 ℃. Z razvojem tehničnih protiukrepov se je v zadnjih letih uveljavila dvostopenjska nastavitev postopka pretvorbe ogljikovega monoksida pri visoki in nizki temperaturi, kar lahko dodatno prihrani porabo virov. Če pa vsebnost ogljikovega monoksida v pretvorbenem plinu ni visoka, se lahko uporabi le pretvorba pri srednji temperaturi.
Zadnji korak je čiščenje vodika. Trenutno je najpogosteje uporabljen sistem za čiščenje vodika sistem PAS, znan tudi kot sistem za čiščenje in ločevanje PSA. Ta sistem ima nizko porabo energije, preprost postopek in visoko čistost proizvodnje vodika. Najvišja čistost vodika lahko doseže 99,99 %.
Čas objave: 11. november 2021