Introducción
El proceso de producción de hidrógeno del gas natural incluye principalmente cuatro procesos: pretratamiento del gas de alimentación, conversión de vapor de gas natural, conversión de monóxido de carbono y purificación de hidrógeno.
El primer paso es el pretratamiento de la materia prima. El pretratamiento aquí se refiere principalmente a la desulfuración del gas bruto. En la operación del proceso real, la serie de óxido de zinc de hidrogenación de cobalto y molibdeno del gas natural se utiliza generalmente como desulfurizador para convertir el azufre orgánico del gas natural en azufre inorgánico y luego eliminarlo. El flujo de gas natural crudo tratado aquí es grande, por lo que se puede utilizar la fuente de gas natural con alta presión o se puede considerar un gran margen al seleccionar el compresor de gas natural.
El segundo paso es la conversión de vapor de gas natural. El catalizador de níquel se utiliza en el reformador para convertir los alcanos del gas natural en gas de alimentación con componentes principales de monóxido de carbono e hidrógeno.
Luego, el monóxido de carbono se convierte para reaccionar con vapor de agua en presencia de un catalizador para generar hidrógeno y dióxido de carbono para obtener el gas de conversión cuyos componentes principales son hidrógeno y dióxido de carbono. Según las diferentes temperaturas de conversión, el proceso de conversión de monóxido de carbono se puede dividir en dos tipos: conversión a temperatura media y conversión a alta temperatura. La temperatura de conversión a alta temperatura es de aproximadamente 360 ℃ y el proceso de conversión a temperatura media es de aproximadamente 320 ℃. Con el desarrollo de contramedidas técnicas, se ha adoptado la configuración del proceso de dos etapas de conversión a alta temperatura y conversión a baja temperatura de monóxido de carbono. últimos años, lo que puede ahorrar aún más el consumo de recursos. Sin embargo, en el caso de que el contenido de monóxido de carbono en el gas de conversión no sea alto, sólo se puede adoptar una conversión a temperatura media.
El último paso es purificar el hidrógeno. Actualmente, el sistema de purificación de hidrógeno más utilizado es el sistema PAS, también conocido como sistema de purificación y separación de PSA. Este sistema tiene un bajo consumo de energía, un proceso simple y una alta pureza de producción de hidrógeno. En el nivel más alto, la pureza del hidrógeno puede alcanzar el 99,99%.
Equipo de proceso principal
S/N | Nombre del equipo | Especificaciones principales | Materiales principales | tonelada de peso unitario | CANTIDAD | Observaciones |
Ⅰ | Sección de conversión de vapor de gas natural. | |||||
1 | horno reformador | 1 juego | ||||
Carga térmica | Sección de radiación: 0,6 mW | |||||
Sección de convección: 0,4 mw | ||||||
Quemador | Carga de calor: 1,5 mw/juego | material compuesto | 1 | |||
Tubo reformador de alta temperatura | HP-Nb | |||||
coleta superior | 304SS | 1 juego | ||||
coleta inferior | Incoloy | 1 juego | ||||
Intercambiador de calor de sección de convección | ||||||
Precalentamiento de materias primas mixtas. | 304SS | 1 grupo | ||||
Precalentamiento del gas de alimentación | 15CrMo | 1 grupo | ||||
Caldera de residuos de humos | 15CrMo | 1 grupo | ||||
Colector | Incoloy | 1 grupo | ||||
2 | Chimenea | DN300 Alto=7000 | 20# | 1 | ||
Temperatura de diseño: 300 ℃ | ||||||
Presión de diseño: presión ambiental | ||||||
3 | Torre de desulfuración | Φ400 H=2000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura de diseño: 400 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
4 | Caldera de residuos de gas de conversión | Φ200/Φ400 H=3000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura de diseño: 900 ℃ / 300 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
Carga de calor: 0,3 mw | ||||||
Lado caliente: gas de conversión a alta temperatura | ||||||
Lado frío: agua de caldera | ||||||
5 | Bomba de alimentación de caldera | Q=1 metro3/h | 1Cr13 | 2 | 1+1 | |
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de entrada: 0.01Mpa | ||||||
Presión de salida: 3.0MPa | ||||||
Motor a prueba de explosiones: 5,5 kw | ||||||
6 | Precalentador de agua de alimentación de caldera | Q=0,15MW | 304SS/20R | 1 | Horquilla | |
Temperatura de diseño: 300 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
Lado caliente: gas de conversión | ||||||
Lado frío: agua desalada | ||||||
7 | Enfriador de agua a gas reformado | Q=0,15MW | 304SS/20R | 1 | ||
Temperatura de diseño: 180 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
Lado caliente: gas de conversión | ||||||
Lado frío: agua de refrigeración circulante | ||||||
8 | Separador de agua y gas reformado | Φ300 H=1300 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
Desempañado: 304SS | ||||||
9 | Sistema de dosificación | fosfato | Q235 | 1 juego | ||
Desoxidante | ||||||
10 | Tanque desalinizador | Φ1200 H=1200 | Q235 | 1 | ||
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de diseño: presión ambiental | ||||||
11 | compresor de gas natural | Volumen de escape: 220 m3/h | ||||
Presión de succión: 0,02 mpag | ||||||
Presión de escape: 1,7 mpag | ||||||
Lubricación sin aceite | ||||||
Motor a prueba de explosiones | ||||||
Potencia del motor: 30 KW | ||||||
12 | Tanque de compensación de gas natural | Φ300 H=1000 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 0.6MPa | ||||||
Ⅱ | parte del PSA | |||||
1 | Torre de adsorción | DN700 Alto=4000 | 16MnR | 5 | ||
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 2.0MPa | ||||||
2 | Tanque de compensación de gas de desorción | DN2200 Alto=10000 | 20R | 1 | ||
Temperatura de diseño: 80 ℃ | ||||||
Presión de diseño: 0.2MPa |