Concluímos com sucesso nossa cerimônia de produção e entrega de 300Nm3 /h da planta de produção de hidrogênio com gás metano rico distribuído da Sinopec. Aqui, gostaria de fazer uma breve introdução ao processo de produção de hidrogênio a partir do gás natural.
Com a intensificação do consumo de energia, encontrar novas energias tornou-se uma tarefa importante. Sendo a energia com maior potencial, o hidrogénio tem uma vasta gama de fontes, quase nenhuma poluição, elevada eficiência de conversão e amplas perspectivas de aplicação. A produção de hidrogénio a partir do gás natural pode aliviar até certo ponto a crise energética da China e promover ainda mais a transformação da estrutura de utilização de energia da China.
Este artigo centrar-se-á no princípio da produção de hidrogénio a partir do gás natural, no processo e na tecnologia de produção de hidrogénio a partir do gás natural, na classificação da tecnologia de produção de hidrogénio a partir do gás natural e na contabilidade de custos da produção de hidrogénio a partir do gás natural.
1Princípio e processo deprodução de hidrogênio a partir de gás natural
1.1Princípio da produção de hidrogênio a partir do gás natural
O princípio do processo de produção de hidrogênio do gás natural é pré-tratar primeiro o gás natural, depois converter metano e vapor em monóxido de carbono e hidrogênio no reformador e converter monóxido de carbono em dióxido de carbono e hidrogênio na torre de mudança após a recuperação do calor residual. A base desta tecnologia de processo é realizada com base na tecnologia de conversão de vapor de gás natural. Na torre de mudança, a temperatura da reação é controlada na presença do catalisador, e o monóxido de carbono no gás de conversão reage com a água para produzir hidrogênio e dióxido de carbono.
Sob pressão e temperatura adequadas, os alcanos no gás natural sofrerão uma série de reações químicas para gerar gás de conversão. Após o gás de conversão passar pelo dispositivo PAS equipado com vários adsorventes sob controle automático, monóxido de carbono, dióxido de carbono e outras impurezas serão adsorvidos pela torre de adsorção, e o hidrogênio será enviado para a unidade consumidora de gás para adsorver o adsorvente de impurezas, após dessorção, o gás analítico pode ser enviado para o forno de mudança como combustível, e o adsorvente também pode ser regenerado.
A principal fórmula da reação é a seguinte:
O gás natural e a água reagem a 800 ~ 900 ℃ e o catalisador de óxido de níquel para produzir monóxido de carbono e hidrogênio.
A fórmula da reação é: CH4 + H2O → CO + H2-Q
O monóxido de carbono e a água reagem a 300-400 ℃ com o catalisador de óxido férrico para produzir dióxido de carbono e hidrogênio.
A fórmula da reação é: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Além disso, os requisitos de índice técnico relevantes no processo de preparação são os seguintes:
A pressão é geralmente de 1,5 ~ 2,5 MPa, e o consumo unitário de gás natural é de 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 de hidrogênio;Tempo de operação: > 8000h;Escala industrial: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2Processo de produção de hidrogênio a gás natural
O processo de produção de hidrogênio do gás natural inclui principalmente quatro processos: pré-tratamento do gás de alimentação, conversão de vapor de gás natural, conversão de monóxido de carbono e purificação de hidrogênio.
A primeira etapa é a etapa de pré-tratamento da matéria-prima. O pré-tratamento aqui refere-se principalmente à dessulfurização do gás bruto. Na operação real do processo, o óxido de zinco da série de hidrogenação de molibdênio e cobalto de gás natural é geralmente usado como dessulfurizador para converter o enxofre orgânico do gás natural em enxofre inorgânico e depois removê-lo. O fluxo de gás natural bruto tratado aqui é grande, portanto a fonte de gás natural com alta pressão pode ser utilizada ou uma grande margem pode ser considerada na seleção do compressor de gás natural.
A segunda etapa é a conversão de vapor do gás natural. O catalisador de níquel é usado no reformador para converter alcanos no gás natural em gás de alimentação com componentes principais de monóxido de carbono e hidrogênio.
Em seguida, o monóxido de carbono é convertido para reagir com o vapor de água na presença do catalisador para gerar hidrogênio e dióxido de carbono para obter o gás de conversão cujos principais componentes são o hidrogênio e o dióxido de carbono. De acordo com as diferentes temperaturas de conversão, o processo de conversão do monóxido de carbono pode ser dividido em dois tipos: conversão em média temperatura e conversão em alta temperatura. A temperatura de conversão de alta temperatura é de cerca de 360 ℃, e o processo de conversão de temperatura média é de cerca de 320 ℃. Com o desenvolvimento de contramedidas técnicas, a configuração do processo de dois estágios de conversão de monóxido de carbono em alta temperatura e conversão em baixa temperatura foi adotada em últimos anos, o que pode economizar ainda mais o consumo de recursos. Contudo, no caso em que o teor de monóxido de carbono no gás de conversão não seja elevado, apenas a conversão a média temperatura pode ser adoptada.
A última etapa é purificar o hidrogênio. Agora, o sistema de purificação de hidrogênio mais comumente usado é o sistema PAS, também conhecido como sistema de purificação e separação PSA. Este sistema possui baixo consumo de energia, processo simples e alta pureza de produção de hidrogênio. No máximo, a pureza do hidrogênio pode chegar a 99,99%.
Horário da postagem: 11 de novembro de 2021
