Chúng tôi đã hoàn thành thành công lễ sản xuất và giao hàng 300Nm3 /h của nhà máy sản xuất hydro khí metan giàu phân phối của Sinopec. Sau đây tôi xin giới thiệu ngắn gọn về quy trình sản xuất hydro từ khí tự nhiên.
Với việc tăng cường tiêu thụ năng lượng, việc tìm kiếm năng lượng mới đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng. Là năng lượng tiềm năng nhất, hydro có nhiều nguồn, hầu như không gây ô nhiễm, hiệu suất chuyển đổi cao và triển vọng ứng dụng rộng rãi. Sản xuất hydro từ khí đốt tự nhiên có thể giảm bớt cuộc khủng hoảng năng lượng của Trung Quốc ở một mức độ nhất định và thúc đẩy hơn nữa sự chuyển đổi cơ cấu sử dụng năng lượng của Trung Quốc.
Bài báo này sẽ tập trung nghiên cứu nguyên lý sản xuất hydro từ khí tự nhiên, quy trình và công nghệ sản xuất hydro từ khí tự nhiên, phân loại công nghệ sản xuất hydro từ khí tự nhiên và hạch toán chi phí sản xuất hydro từ khí tự nhiên.
1Nguyên tắc và quy trình thực hiệnsản xuất hydro từ khí tự nhiên
1.1Nguyên lý sản xuất hydro từ khí tự nhiên
Nguyên lý của quy trình sản xuất hydro khí tự nhiên là xử lý trước khí tự nhiên, sau đó chuyển khí mêtan và hơi nước thành carbon monoxide và hydro trong thiết bị cải cách, và chuyển carbon monoxide thành carbon dioxide và hydro trong tháp dịch chuyển sau khi thu hồi nhiệt thải. Cơ sở của công nghệ xử lý này được thực hiện trên cơ sở công nghệ chuyển đổi hơi khí tự nhiên. Trong tháp dịch chuyển, nhiệt độ phản ứng được kiểm soát với sự có mặt của chất xúc tác và carbon monoxide trong khí chuyển đổi phản ứng với nước để tạo ra hydro và carbon dioxide.
Dưới áp suất và nhiệt độ thích hợp, các ankan trong khí tự nhiên sẽ trải qua một loạt phản ứng hóa học để tạo ra khí chuyển hóa. Sau khi khí chuyển đổi đi qua thiết bị PAS được trang bị nhiều chất hấp phụ khác nhau được điều khiển tự động, carbon monoxide, carbon dioxide và các tạp chất khác sẽ được tháp hấp phụ hấp phụ và hydro sẽ được gửi đến bộ phận tiêu thụ khí để hấp phụ chất hấp phụ của tạp chất, Sau giải hấp, khí phân tích có thể được gửi đến lò chuyển đổi làm nhiên liệu và chất hấp phụ cũng có thể được tái sinh.
Công thức phản ứng chính như sau:
Khí tự nhiên và nước phản ứng ở nhiệt độ 800 ~ 900oC và chất xúc tác oxit niken để tạo ra carbon monoxide và hydro.
Công thức phản ứng là: CH4 + H2O → CO + H2-Q
Carbon monoxide và nước phản ứng ở nhiệt độ 300-400oC với chất xúc tác oxit sắt để tạo ra carbon dioxide và hydro.
Công thức phản ứng là: CO + H2O → CO2 + H2 + Q
Ngoài ra, các yêu cầu về chỉ số kỹ thuật liên quan trong quá trình chuẩn bị như sau:
Áp suất thường là 1,5 ~ 2,5 MPa và mức tiêu thụ đơn vị khí tự nhiên là 0,4 ~ 0,5 m3 / m3 hydro; Thời gian hoạt động: > 8000h; Quy mô công nghiệp: 1000 m3 / H ~ 100000 m3 / h.
1.2Quy trình sản xuất khí hydro tự nhiên
Quy trình sản xuất hydro của khí tự nhiên chủ yếu bao gồm bốn quy trình: tiền xử lý khí cấp, chuyển đổi hơi khí tự nhiên, chuyển đổi carbon monoxide và tinh chế hydro.
Bước đầu tiên là bước tiền xử lý nguyên liệu thô. Quá trình tiền xử lý ở đây chủ yếu đề cập đến quá trình khử lưu huỳnh của khí thô. Trong quá trình vận hành thực tế, oxit kẽm chuỗi hydro hóa coban molypden khí tự nhiên thường được sử dụng làm chất khử lưu huỳnh để chuyển lưu huỳnh hữu cơ trong khí tự nhiên thành lưu huỳnh vô cơ và sau đó loại bỏ nó. Lưu lượng khí tự nhiên thô được xử lý ở đây lớn nên có thể sử dụng nguồn khí tự nhiên có áp suất cao hoặc có thể cân nhắc biên độ lớn khi lựa chọn máy nén khí tự nhiên.
Bước thứ hai là chuyển đổi hơi nước của khí tự nhiên. Chất xúc tác niken được sử dụng trong máy cải cách để chuyển đổi các ankan trong khí tự nhiên thành khí cấp với thành phần chính là cacbon monoxit và hydro.
Sau đó, carbon monoxide được chuyển hóa để phản ứng với hơi nước với sự có mặt của chất xúc tác để tạo ra hydro và carbon dioxide để thu được khí chuyển hóa có thành phần chính là hydro và carbon dioxide. Theo nhiệt độ chuyển đổi khác nhau, quá trình chuyển đổi carbon monoxide có thể được chia thành hai loại: chuyển đổi nhiệt độ trung bình và chuyển đổi nhiệt độ cao. Nhiệt độ chuyển đổi nhiệt độ cao là khoảng 360oC và quá trình chuyển đổi nhiệt độ trung bình là khoảng 320oC. Với sự phát triển của các biện pháp đối phó kỹ thuật, thiết lập quy trình hai giai đoạn chuyển đổi nhiệt độ cao carbon monoxide và chuyển đổi nhiệt độ thấp đã được áp dụng trong những năm gần đây, có thể tiết kiệm hơn nữa việc tiêu thụ tài nguyên. Tuy nhiên, trong trường hợp hàm lượng carbon monoxide trong khí chuyển đổi không cao thì chỉ có thể áp dụng chuyển đổi ở nhiệt độ trung bình.
Bước cuối cùng là làm sạch hydro. Hiện nay, hệ thống lọc hydro được sử dụng phổ biến nhất là hệ thống PAS, còn được gọi là hệ thống lọc và tách PSA. Hệ thống này có mức tiêu thụ năng lượng thấp, quy trình đơn giản và sản xuất hydro có độ tinh khiết cao. Ở mức cao nhất, độ tinh khiết của hydro có thể đạt tới 99,99%.
Thời gian đăng: Nov-11-2021
