การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ

การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติมีข้อดีคือต้นทุนต่ำและสามารถขยายขนาดการผลิตได้อย่างมาก การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติแบบใหม่ที่ทันสมัยยิ่งขึ้นนั้นเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนแหล่งไฮโดรเจนราคาถูก ก๊าซธรรมชาติเป็นพลังงานอุตสาหกรรมคุณภาพสูงและสะอาด มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์อย่างยิ่งต่อกระบวนการพัฒนาพลังงานในประเทศจีน เนื่องจากก๊าซธรรมชาติไม่เพียงแต่เป็นเชื้อเพลิงที่สำคัญสำหรับชีวิตประจำวันของผู้คนเท่านั้น แต่ยังเป็นวัตถุดิบพื้นฐานของผลิตภัณฑ์เคมีขั้นที่สองอีกหลายชนิด
การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์จากก๊าซธรรมชาติหลายชนิด แหล่งน้ำมันเหลียวเหอ ซึ่งเป็นแหล่งน้ำมันและก๊าซที่ใหญ่เป็นอันดับสามของจีน มีทรัพยากรก๊าซธรรมชาติอุดมสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงงานแปรรูปน้ำมันและก๊าซแบบรวมศูนย์ ในกระบวนการผลิตน้ำมันและก๊าซนั้น สามารถผลิตก๊าซแห้งที่เกิดขึ้นร่วมด้วยได้ในปริมาณมาก ซึ่งมีเงื่อนไขเฉพาะสำหรับการแปรรูปก๊าซธรรมชาติขั้นสูง และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการส่งเสริมการพัฒนาและการแพร่หลายของกระบวนการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ
1. การคัดเลือกและการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ
ไฮโดรเจนเป็นผลิตภัณฑ์เคมีรองที่ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยา เคมีภัณฑ์ชั้นดี อิเล็กทรอนิกส์ และไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่นิยมใช้สำหรับเซลล์เชื้อเพลิง จะมีตลาดที่กว้างขวางในด้านการขนส่งและการผลิตไฟฟ้าในอนาคต และจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในโครงสร้างพลังงานในอนาคต วิธีการผลิตไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม เช่น การแปลงไฮโดรคาร์บอนเบาเป็นไอน้ำ การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า การแตกตัวของเมทานอล การทำให้ถ่านหินเป็นแก๊ส และการสลายตัวของแอมโมเนีย ค่อนข้างเป็นที่ยอมรับแล้ว อย่างไรก็ตาม มีปัญหา “หนึ่งสูง สองต่ำ” เช่น ต้นทุนสูง ผลผลิตต่ำ และประสิทธิภาพแรงงานต่ำ ในกระบวนการผลิตน้ำมันและก๊าซในแหล่งน้ำมันเหลียวเหอ มีทรัพยากรไฮโดรคาร์บอน เช่น ก๊าซแห้งและแนฟทา การใช้วิธีนี้ในการผลิตไฮโดรเจนสามารถเพิ่มการใช้ทรัพยากรให้สูงสุดได้ นอกจากนี้ ส่วนประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติที่เกี่ยวข้องคือมีเทน ซึ่งสามารถแปลงเป็นไฮโดรเจนได้โดยใช้ไอน้ำไฮโดรคาร์บอน โดยมีความบริสุทธิ์ในการผลิตสูงและประสิทธิภาพการผลิตสูง
2. หลักการกระบวนการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ
กระบวนการแปรรูปหลักของก๊าซธรรมชาติ ได้แก่ การกลั่นในบรรยากาศและสุญญากาศ การแตกตัวเร่งปฏิกิริยา การปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา และการผลิตสารอะโรมาติกส์ ในขณะเดียวกันก็รวมถึงการสำรวจ การรวบรวม การส่ง และการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซธรรมชาติ ภายใต้ความดัน อุณหภูมิสูง และตัวเร่งปฏิกิริยา แอลเคนและไอน้ำในก๊าซธรรมชาติจะทำปฏิกิริยาทางเคมี ก๊าซที่ปฏิรูปแล้วจะเข้าสู่เครื่องแปลงหลังจากแลกเปลี่ยนความร้อนในหม้อไอน้ำเพื่อเปลี่ยน CO เป็น H2 และ CO2 หลังจากแลกเปลี่ยนความร้อน การควบแน่น และการแยกน้ำด้วยไอน้ำแล้ว ก๊าซจะถูกส่งผ่านหอการดูดซับที่ติดตั้งสารดูดซับเฉพาะสามชนิดตามลำดับ โดยควบคุมด้วยโปรแกรม และ N2, Co, CH4 และ CO2 จะถูกอัดความดันและดูดซับโดยการดูดซับแบบสลับความดัน (PSA) เพื่อสกัดไฮโดรเจนที่เป็นผลิตภัณฑ์ การวิเคราะห์โดยการลดความดันจะกำจัดสิ่งเจือปนและฟื้นฟูสารดูดซับ
สูตรปฏิกิริยา:

CH4 + H2O → CO + 3H2-q

CO + H2O → CO2 + H2 + Q