Pomyślnie zakończyliśmy produkcję i dostawę 300 Nm3/h do instalacji do produkcji wodoru w postaci rozproszonego gazu bogatego w metan firmy Sinopec. W tym miejscu chciałbym przedstawić krótkie wprowadzenie do procesu produkcji wodoru z gazu ziemnego.
Wraz ze wzrostem zużycia energii, znalezienie nowej energii stało się ważnym zadaniem. Jako najbardziej potencjalna energia wodór ma szeroką gamę źródeł, prawie brak zanieczyszczeń, wysoką wydajność konwersji i szerokie perspektywy zastosowania. Produkcja wodoru z gazu ziemnego może w pewnym stopniu złagodzić kryzys energetyczny w Chinach i jeszcze bardziej wesprzeć transformację struktury wykorzystania energii w Chinach.
W artykule omówiono zasadę wytwarzania wodoru z gazu ziemnego, proces i technologię wytwarzania wodoru z gazu ziemnego, klasyfikację technologii wytwarzania wodoru z gazu ziemnego oraz rachunek kosztów produkcji wodoru z gazu ziemnego.
1Zasada i procesprodukcja wodoru z gazu ziemnego
1.1Zasada wytwarzania wodoru z gazu ziemnego
Zasada procesu produkcji wodoru z gazu ziemnego polega na wstępnej obróbce gazu ziemnego, następnie przekształceniu metanu i pary wodnej w tlenek węgla i wodór w reformerze oraz przekształceniu tlenku węgla w dwutlenek węgla i wodór w wieży przesuwnej po odzyskaniu ciepła odpadowego. Podstawą tej technologii procesowej jest technologia konwersji pary wodnej gazu ziemnego. W wieży przesuwnej temperatura reakcji jest kontrolowana w obecności katalizatora, a tlenek węgla zawarty w gazie konwersyjnym reaguje z wodą, wytwarzając wodór i dwutlenek węgla.
Pod odpowiednim ciśnieniem i temperaturą alkany w gazie ziemnym ulegną serii reakcji chemicznych, w wyniku których wytworzy się gaz konwersyjny. Po przejściu gazu konwersyjnego przez urządzenie PAS wyposażone w różne adsorbenty pod automatyczną kontrolą, tlenek węgla, dwutlenek węgla i inne zanieczyszczenia zostaną zaadsorbowane w wieży adsorpcyjnej, a wodór zostanie przesłany do jednostki zużywającej gaz w celu zaadsorbowania adsorbentu zanieczyszczeń, po desorpcji, gaz analityczny można przesłać do pieca przesuwnego jako paliwo, a adsorbent można również zregenerować.
Główny wzór reakcji jest następujący:
Gaz ziemny i woda reagują w temperaturze 800 ~ 900 ℃, a katalizator z tlenku niklu wytwarza tlenek węgla i wodór.
Wzór reakcji to: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Tlenek węgla i woda reagują w temperaturze 300-400 ℃ z katalizatorem z tlenku żelaza, tworząc dwutlenek węgla i wodór.
Wzór reakcji to: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Ponadto odpowiednie wymagania dotyczące indeksów technicznych w procesie przygotowania są następujące:
Ciśnienie wynosi na ogół 1,5 ~ 2,5 MPa, a jednostkowe zużycie gazu ziemnego wynosi 0,4 ~ 0,5 m3/m3 wodoru; Czas pracy: > 8000h; Skala przemysłowa: 1000 m3/H ~ 100000 m3/h.
1.2Proces produkcji wodoru z gazu ziemnego
Proces produkcji wodoru z gazu ziemnego obejmuje głównie cztery procesy: wstępną obróbkę gazu zasilającego, konwersję pary wodnej gazu ziemnego, konwersję tlenku węgla i oczyszczanie wodoru.
Pierwszym krokiem jest etap wstępnej obróbki surowca. Obróbka wstępna odnosi się tu głównie do odsiarczania gazu surowego. W rzeczywistym przebiegu procesu tlenek cynku z kobaltu i molibdenu z gazu ziemnego jest na ogół stosowany jako odsiarczacz w celu przekształcenia siarki organicznej w gazie ziemnym w siarkę nieorganiczną, a następnie jej usunięcia. Przepływ surowego gazu ziemnego oczyszczanego w tym miejscu jest duży, dlatego przy wyborze sprężarki gazu ziemnego można zastosować źródło gazu ziemnego o wysokim ciśnieniu lub uwzględnić duży margines.
Drugim etapem jest konwersja parowa gazu ziemnego. Katalizator niklowy stosowany jest w reformerze do przekształcania alkanów w gazie ziemnym w gaz zasilający zawierający główne składniki: tlenek węgla i wodór.
Następnie tlenek węgla przekształca się w reakcję z parą wodną w obecności katalizatora, w wyniku czego wytwarza się wodór i dwutlenek węgla, uzyskując gaz konwersyjny, którego głównymi składnikami są wodór i dwutlenek węgla. W zależności od różnej temperatury konwersji proces konwersji tlenku węgla można podzielić na dwa typy: konwersję w średniej temperaturze i konwersję w wysokiej temperaturze. Temperatura konwersji w wysokiej temperaturze wynosi około 360 ℃, a proces konwersji w średniej temperaturze wynosi około 320 ℃. Wraz z rozwojem technicznych środków zaradczych przyjęto dwustopniowe ustawienie procesu konwersji w wysokiej temperaturze i konwersji w niskiej temperaturze tlenku węgla ostatnich latach, co może w jeszcze większym stopniu ograniczyć zużycie zasobów. Jednakże w przypadku, gdy zawartość tlenku węgla w gazie konwersyjnym nie jest wysoka, można przyjąć jedynie konwersję średniotemperaturową.
Ostatnim krokiem jest oczyszczenie wodoru. Obecnie najczęściej stosowanym systemem oczyszczania wodoru jest system PAS, znany również jako system oczyszczania i separacji PSA. System ten charakteryzuje się niskim zużyciem energii, prostym procesem i wysoką czystością produkcji wodoru. Maksymalna czystość wodoru może osiągnąć 99,99%.
Czas publikacji: 11 listopada 2021 r
