Ми успішно завершили виробництво та церемонію передачі на постачання розподіленого заводу Sinopec з виробництва водню на основі багатого метану продуктивністю 300 нм3/год. Тут я хотів би коротко розповісти про процес виробництва водню з природного газу.
Зі зростанням споживання енергії пошук нових джерел енергії став важливим завданням. Як найбільш перспективний вид енергії, водень має широкий спектр джерел, майже не забруднює навколишнє середовище, має високу ефективність перетворення та широкі перспективи застосування. Виробництво водню з природного газу може певною мірою пом'якшити енергетичну кризу в Китаї та ще більше сприяти трансформації структури використання енергії в Китаї.
У цій статті буде розглянуто принцип виробництва водню з природного газу, процес та технологію виробництва водню з природного газу, класифікацію технології виробництва водню з природного газу та калькуляцію витрат на виробництво водню з природного газу.
1 Принцип і процес виробництво водню з природного газу
1.1Принцип виробництва водню з природного газу
Принцип процесу виробництва водню з природного газу полягає в попередній обробці природного газу, потім перетворенні метану та пари на чадний газ та водень у риформері, а також перетворенні чадного газу на вуглекислий газ та водень у конверсійній башті після рекуперації відхідного тепла. Основа цієї технології процесу реалізована на основі технології парової конверсії природного газу. У конверсійній башті температура реакції контролюється в присутності каталізатора, а чадний газ у конверсійному газі реагує з водою, утворюючи водень та вуглекислий газ.
За відповідного тиску та температури алкани в природному газі проходять серію хімічних реакцій для утворення конверсійного газу. Після того, як конверсійний газ проходить через пристрій PAS, оснащений різними адсорбентами під автоматичним керуванням, монооксид вуглецю, вуглекислий газ та інші домішки адсорбуються адсорбційною вежею, а водень надходить до газоспоживаючого агрегату для адсорбції адсорбенту домішок. Після десорбції аналітичний газ можна направляти до конверсійної печі як паливо, а адсорбент також можна регенерувати.
Основна формула реакції така:
Природний газ і вода реагують при температурі 800 ~ 900 ℃ з каталізатором оксидом нікелю для утворення чадного газу та водню.
Формула реакції: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Чадний газ та вода реагують при температурі 300-400 ℃ з каталізатором оксидом заліза з утворенням вуглекислого газу та водню.
Формула реакції: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Крім того, відповідні вимоги до технічного індексу в процесі підготовки є такими:
Тиск зазвичай становить 1,5 ~ 2,5 МПа, а витрата природного газу на одиницю становить 0,4 ~ 0,5 м3 / м3 водню; Час роботи: > 8000 год; Промисловий масштаб: 1000 м3 / год ~ 100000 м3 / год.
1.2 Процес виробництва водню з природного газу
Процес виробництва водню з природного газу в основному включає чотири процеси: попередню обробку вихідного газу, парову конверсію природного газу, конверсію монооксиду вуглецю та очищення водню.
Перший крок – це етап попередньої обробки сировини. Попередня обробка тут в основному стосується десульфурації сирого газу. У фактичному процесі роботи як десульфуризатор зазвичай використовується оксид цинку, отриманий шляхом гідрування природного газу кобальту та молібдену, для перетворення органічної сірки в природному газі на неорганічну сірку та подальшого її видалення. Потік сирого природного газу, що очищається тут, великий, тому можна використовувати джерело природного газу з високим тиском або враховувати великий запас при виборі компресора природного газу.
Другий крок – парова конверсія природного газу. Нікелевий каталізатор використовується в риформері для перетворення алканів у природному газі на вихідний газ з основними компонентами монооксиду вуглецю та водню.
Потім монооксид вуглецю перетворюється на реакцію з водяною парою в присутності каталізатора для утворення водню та вуглекислого газу, що призводить до отримання конверсійного газу, основними компонентами якого є водень та вуглекислий газ. Залежно від різної температури перетворення, процес перетворення монооксиду вуглецю можна розділити на два типи: середньотемпературне перетворення та високотемпературне перетворення. Високотемпературне перетворення становить близько 360 ℃, а середньотемпературне – близько 320 ℃. З розвитком технічних контрзаходів в останні роки було прийнято двостадійне перетворення монооксиду вуглецю за високої та низької температур, що може додатково заощадити ресурси. Однак, якщо вміст монооксиду вуглецю в конверсійному газі невисокий, можна використовувати лише середньотемпературне перетворення.
Останнім кроком є очищення водню. Наразі найпоширенішою системою очищення водню є система PAS, також відома як система очищення та розділення PSA. Ця система має низьке енергоспоживання, простий процес та високу чистоту водню. Найвища чистота водню може досягати 99,99%.
Час публікації: 11 листопада 2021 р.