Introdução
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.
O primeiro passo é o 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%.
Principais equipamentos de processo
S/N | Nome do equipamento | Especificações principais | Materiais principais | Tonelada de peso unitário | Quantidade | Observações |
Ⅰ | Seção de conversão de vapor de gás natural | |||||
1 | Forno reformador | 1 conjunto | ||||
Carga térmica | Seção de radiação: 0,6mW | |||||
Seção de convecção: 0,4mw | ||||||
Queimador | Carga de calor: 1,5mw/conjunto | material composto | 1 | |||
Tubo reformador de alta temperatura | HP-Nb | |||||
Rabicho superior | 304SS | 1 conjunto | ||||
Rabicho inferior | Incoloy | 1 conjunto | ||||
Trocador de calor de seção de convecção | ||||||
Pré-aquecimento de matérias-primas mistas | 304SS | 1 grupo | ||||
Pré-aquecimento do gás de alimentação | 15CrMo | 1 grupo | ||||
Caldeira de resíduos de gases de combustão | 15CrMo | 1 grupo | ||||
Múltiplo | Incoloy | 1 grupo | ||||
2 | chaminé | DN300H=7000 | 20# | 1 | ||
Temperatura de projeto: 300 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: pressão ambiente | ||||||
3 | Torre de dessulfurização | Φ400H=2000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura de projeto: 400 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
4 | Caldeira de resíduos de gás de conversão | Φ200/Φ400 H=3000 | 15CrMo | 1 | ||
Temperatura de projeto: 900 ℃ / 300 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
Carga térmica: 0,3mw | ||||||
Lado quente: gás de conversão de alta temperatura | ||||||
Lado frio: água da caldeira | ||||||
5 | Bomba de alimentação de caldeira | Q=1m3/h | 1Cr13 | 2 | 1+1 | |
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de entrada: 0,01Mpa | ||||||
Pressão de saída: 3,0 MPa | ||||||
Motor à prova de explosão: 5,5 kW | ||||||
6 | Pré-aquecedor de água de alimentação de caldeira | Q = 0,15 MW | 304SS/20R | 1 | Grampo | |
Temperatura de projeto: 300 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
Lado quente: gás de conversão | ||||||
Lado frio: água dessalinizada | ||||||
7 | Reforma de refrigerador de água a gás | Q = 0,15 MW | 304SS/20R | 1 | ||
Temperatura de projeto: 180 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
Lado quente: gás de conversão | ||||||
Lado frio: circulação de água de resfriamento | ||||||
8 | Reforma do separador de água e gás | Φ300H=1300 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
Desembaçador: 304SS | ||||||
9 | Sistema de dosagem | fosfato | Q235 | 1 conjunto | ||
Desoxidante | ||||||
10 | Tanque de dessalinização | Φ1200 H=1200 | Q235 | 1 | ||
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: pressão ambiente | ||||||
11 | Compressor de gás natural | Volume de exaustão: 220m3/h | ||||
Pressão de sucção: 0,02mpag | ||||||
Pressão de exaustão: 1,7mpag | ||||||
Lubrificação sem óleo | ||||||
Motor à prova de explosão | ||||||
Potência do motor: 30KW | ||||||
12 | Tanque tampão de gás natural | Φ300H=1000 | 16MnR | 1 | ||
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 0,6 MPa | ||||||
Ⅱ | Parte PSA | |||||
1 | Torre de adsorção | DN700H=4000 | 16MnR | 5 | ||
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 2,0 MPa | ||||||
2 | Tanque tampão de gás de dessorção | DN2200H=10000 | 20R | 1 | ||
Temperatura de projeto: 80 ℃ | ||||||
Pressão de projeto: 0,2MPa |