Wstęp
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 wstępna obróbka 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%.
Główne urządzenia procesowe
S/N | Nazwa sprzętu | Główne dane techniczne | Główne materiały | Masa jednostkowa tona | ILOŚĆ | Uwagi |
Ⅰ | Sekcja konwersji pary na gaz ziemny | |||||
1 | Piec reformerski | 1 zestaw | ||||
Obciążenie termiczne | Sekcja promieniowania: 0,6 mW | |||||
Sekcja konwekcyjna: 0,4 mw | ||||||
Palnik | Obciążenie cieplne: 1,5 mw/zestaw | materiał złożony | 1 | |||
Rurka do reformingu w wysokiej temperaturze | HP-Nb | |||||
Górny warkocz | 304SS | 1 zestaw | ||||
Dolny warkocz | Incoloy | 1 zestaw | ||||
Wymiennik ciepła sekcji konwekcyjnej | ||||||
Podgrzewanie zmieszanych surowców | 304SS | 1 grupa | ||||
Podgrzewanie gazu zasilającego | 15CrMo | 1 grupa | ||||
Kocioł na spaliny | 15CrMo | 1 grupa | ||||
Kolektor | Incoloy | 1 grupa | ||||
2 | komin | DN300 H=7000 | 20# | 1 | ||
Temperatura projektowa: 300 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: ciśnienie otoczenia | ||||||
3 | Wieża odsiarczania | Φ400 H=2000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura projektowa: 400 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
4 | Gazowy kocioł konwersyjny na odpady | Φ200/Φ400 H=3000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura projektowa: 900 ℃ / 300 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
Obciążenie cieplne: 0,3 mw | ||||||
Strona gorąca: gaz konwersyjny o wysokiej temperaturze | ||||||
Strona zimna: woda kotłowa | ||||||
5 | Pompa zasilająca kocioł | Q=1m3/H | 1Kr13 | 2 | 1+1 | |
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie wlotowe: 0,01 MPa | ||||||
Ciśnienie wylotowe: 3,0 MPa | ||||||
Silnik przeciwwybuchowy: 5,5 kW | ||||||
6 | Podgrzewacz wody zasilającej kocioł | Q=0,15 MW | 304SS/20R | 1 | Spinka do włosów | |
Temperatura projektowa: 300 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
Strona gorąca: gaz konwersyjny | ||||||
Strona zimna: woda odsolona | ||||||
7 | Reforma chłodnicy wody gazowej | Q=0,15 MW | 304SS/20R | 1 | ||
Temperatura projektowa: 180 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
Strona gorąca: gaz konwersyjny | ||||||
Strona zimna: cyrkulująca woda chłodząca | ||||||
8 | Reformujący separator wody gazowej | Φ300 H=1300 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
Odmgławiacz: 304SS | ||||||
9 | System dozowania | fosforan | Q235 | 1 zestaw | ||
Odtleniacz | ||||||
10 | Zbiornik odsalania | Φ1200 H=1200 | Q235 | 1 | ||
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: ciśnienie otoczenia | ||||||
11 | Sprężarka gazu ziemnego | Objętość spalin: 220m3/ H | ||||
Ciśnienie ssania: 0,02mpag | ||||||
Ciśnienie spalin: 1,7mpag | ||||||
Smarowanie bezolejowe | ||||||
Silnik przeciwwybuchowy | ||||||
Moc silnika: 30KW | ||||||
12 | Zbiornik buforowy gazu ziemnego | Φ300 H=1000 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 0,6 MPa | ||||||
Ⅱ | Część PSA | |||||
1 | Wieża adsorpcyjna | DN700 H=4000 | 16MnR | 5 | ||
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 2,0 MPa | ||||||
2 | Zbiornik buforowy gazu desorpcyjnego | DN2200 H=10000 | 20R | 1 | ||
Temperatura projektowa: 80 ℃ | ||||||
Ciśnienie projektowe: 0,2 MPa |