Nous avons terminé avec succès notre cérémonie de production et de livraison de 300 Nm3 / h de l'usine de production d'hydrogène riche en méthane distribuée par Sinopec. Ici, je voudrais donner une brève introduction au processus de production d'hydrogène à partir de gaz naturel.
Avec l’intensification de la consommation d’énergie, trouver de nouvelles énergies est devenu une tâche importante. En tant qu'énergie la plus potentielle, l'hydrogène possède un large éventail de sources, presque aucune pollution, un rendement de conversion élevé et de larges perspectives d'application. La production d'hydrogène à partir du gaz naturel peut atténuer dans une certaine mesure la crise énergétique de la Chine et promouvoir davantage la transformation de la structure chinoise d'utilisation de l'énergie.
Cet article se concentrera sur le principe de la production d'hydrogène à partir du gaz naturel, le processus et la technologie de production d'hydrogène à partir du gaz naturel, la classification de la technologie de production d'hydrogène à partir du gaz naturel et la comptabilité analytique de la production d'hydrogène à partir du gaz naturel.
1Principe et processus deproduction d'hydrogène à partir du gaz naturel
1.1Principe de production d'hydrogène à partir de gaz naturel
Le principe du processus de production d'hydrogène au gaz naturel consiste à prétraiter d'abord le gaz naturel, puis à convertir le méthane et la vapeur en monoxyde de carbone et en hydrogène dans le reformeur, et à convertir le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et en hydrogène dans la tour de transfert après récupération de la chaleur résiduelle. La base de cette technologie de processus est réalisée sur la base de la technologie de conversion de vapeur de gaz naturel. Dans la tour de conversion, la température de réaction est contrôlée en présence d'un catalyseur et le monoxyde de carbone présent dans le gaz de conversion réagit avec l'eau pour produire de l'hydrogène et du dioxyde de carbone.
Sous une pression et une température appropriées, les alcanes présents dans le gaz naturel subiront une série de réactions chimiques pour générer du gaz de conversion. Une fois que le gaz de conversion passe à travers un dispositif PAS équipé de divers adsorbants sous contrôle automatique, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et d'autres impuretés seront adsorbés par la tour d'adsorption, et l'hydrogène sera envoyé à l'unité de consommation de gaz pour adsorber l'adsorbant d'impuretés. désorption, le gaz analytique peut être envoyé au four de déplacement comme combustible, et l'adsorbant peut également être régénéré.
La formule principale de la réaction est la suivante :
Le gaz naturel et l'eau réagissent à 800 ~ 900 ℃ et avec un catalyseur d'oxyde de nickel pour produire du monoxyde de carbone et de l'hydrogène.
La formule de la réaction est : CH4 + H2O → CO + H2-Q
Le monoxyde de carbone et l'eau réagissent à 300-400 ℃ avec un catalyseur d'oxyde ferrique pour produire du dioxyde de carbone et de l'hydrogène.
La formule de la réaction est : CO + H2O → CO2 + H2 + Q
En outre, les exigences pertinentes de l'index technique dans le processus de préparation sont les suivantes :
La pression est généralement de 1,5 à 2,5 MPa et la consommation unitaire de gaz naturel est de 0,4 à 0,5 m3/m3 d'hydrogène ; Durée de fonctionnement : > 8 000 h ; Échelle industrielle : 1 000 m3/H ~ 100 000 m3/h.
1.2Processus de production d’hydrogène au gaz naturel
Le processus de production d'hydrogène du gaz naturel comprend principalement quatre processus : le prétraitement du gaz d'alimentation, la conversion de la vapeur de gaz naturel, la conversion du monoxyde de carbone et la purification de l'hydrogène.
La première étape est l’étape de prétraitement des matières premières. Le prétraitement concerne ici principalement la désulfuration du gaz brut. Dans le fonctionnement réel du processus, l'oxyde de zinc de la série d'hydrogénation du cobalt et du molybdène du gaz naturel est généralement utilisé comme désulfurant pour convertir le soufre organique du gaz naturel en soufre inorganique, puis l'éliminer. Le flux de gaz naturel brut traité ici est important, de sorte que la source de gaz naturel à haute pression peut être utilisée ou qu'une marge importante peut être prise en compte lors de la sélection du compresseur de gaz naturel.
La deuxième étape est la conversion à la vapeur du gaz naturel. Le catalyseur au nickel est utilisé dans le reformeur pour convertir les alcanes du gaz naturel en gaz d'alimentation contenant les principaux composants du monoxyde de carbone et de l'hydrogène.
Ensuite, le monoxyde de carbone est converti pour réagir avec la vapeur d'eau en présence d'un catalyseur pour générer de l'hydrogène et du dioxyde de carbone afin d'obtenir le gaz de conversion dont les principaux composants sont l'hydrogène et le dioxyde de carbone. Selon les différentes températures de conversion, le processus de conversion du monoxyde de carbone peut être divisé en deux types : la conversion à température moyenne et la conversion à haute température. La température de conversion à haute température est d'environ 360 ℃ et le processus de conversion à température moyenne est d'environ 320 ℃. Avec le développement de contre-mesures techniques, le réglage du processus en deux étapes de conversion à haute température et de conversion à basse température du monoxyde de carbone a été adopté dans ces dernières années, ce qui peut encore économiser la consommation de ressources. Cependant, dans le cas où la teneur en monoxyde de carbone dans le gaz de conversion n'est pas élevée, seule une conversion à température moyenne peut être adoptée.
La dernière étape consiste à purifier l'hydrogène. Aujourd'hui, le système de purification de l'hydrogène le plus couramment utilisé est le système PAS, également connu sous le nom de système de purification et de séparation PSA. Ce système a une faible consommation d’énergie, un processus simple et une production d’hydrogène d’une grande pureté. Au plus haut, la pureté de l'hydrogène peut atteindre 99,99 %.
Heure de publication : 11 novembre 2021
