天然氣水蒸氣重整在合成氨工業(yè)中應(yīng)用十分,但在加氫站規(guī)模,天然氣水蒸氣重整和變壓吸附(PSA)分離凈化氫氣的整套裝置投資以及制氫成本都會大幅度增加。天然氣的自熱重整,部分氧化重整的共同特點是系統(tǒng)中需要有制純氫的設(shè)備,并且產(chǎn)品氣是CO、CO2和H2的混合氣,仍需經(jīng)過變換反應(yīng)和氫氣的分離過程。因此,現(xiàn)有的天然氣水蒸氣重整制氫和常規(guī)的深冷分離或變壓吸附分離凈化氫技術(shù),不是很適于加氫站對小規(guī)模制氫裝置的需求,研究開發(fā)制氫新工藝,縮短流程,簡化操作單元,可以減少小規(guī)?,F(xiàn)場制氫裝置投資和制氫成本。在選擇制氫設(shè)備時,需要考慮其生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務(wù)等因素。廣西大型天然氣制氫設(shè)備
配套法規(guī)完善是項目落地、正常運(yùn)營的前提。天然氫與石油、天然氣類似,理論上屬于礦產(chǎn)資源,開采、出售等均需受到相關(guān)部門把控。但與石油、天然氣已具有相對完善的項目登記、管理體系不同,天然氫的資源類型定位、管理方法、管理部門等均未明確。因此,現(xiàn)階段天然氫項目面臨落地審批無法可依、即使落地后也存在因政策變動而終止運(yùn)營的風(fēng)險。典型如西班牙2021通過的氣候變化和能源轉(zhuǎn)型法案禁止新建碳?xì)浠衔镩_采項目,而導(dǎo)致其國內(nèi)天然氫項目因天然氫分類不明而難以推進(jìn)。氫能市場規(guī)模尚未完全展開也是天然氫項目保持觀望的一大原因。油氣井開發(fā)屬于高成本投入項目,項目建設(shè)前需充分考量消納市場。以天然氣氣田為例,根據(jù)中石油某氣田數(shù)據(jù),單氣井建設(shè)成本在5000萬元以上,單井采氣量50萬方/天以上。 河南推廣天然氣制氫設(shè)備制氫設(shè)備需要定期維護(hù)和保養(yǎng),以確保其正常運(yùn)行和延長使用壽命。
天然氣制氫工藝的改進(jìn)通過對轉(zhuǎn)化爐、熱量回收系統(tǒng)等進(jìn)行改造可以實現(xiàn)成本節(jié)約、降低對天然氣原料的消耗,這種技術(shù)通過對原料的消耗,這種技術(shù)通過對天然氣加氫脫硫和在轉(zhuǎn)化爐中放置適量的特殊催化劑進(jìn)行裂解重整,生成二氧化碳、氫氣和一氧化碳的轉(zhuǎn)化氣,之后再進(jìn)行熱量回收,經(jīng)一氧化碳變換降低轉(zhuǎn)化氣中一氧化碳的含量、再通過PSA變壓吸附提純就可以得到純凈的氫氣。天然氣制氫裝置中氫氣提純工藝主要是在適當(dāng)條件下,將硅膠、活性炭、氧化鋁等組成吸附床,并用吸附床將變換氣中各雜質(zhì)組分在適當(dāng)?shù)膲毫l件下進(jìn)行吸附,不易被吸附的氫氣就從吸附塔的出口輸出,從而實現(xiàn)氫氣的提純。
天然氣制氫的工藝流程由原料氣處理、蒸汽轉(zhuǎn)化、CO變換和氫氣提純四大單元組成。原料氣處理單元主要是天然氣的脫硫,采用MnO和ZnO脫硫劑脫去H2S和SO2。。水蒸氣為氧化劑,在鎳催化劑的作用下將烴類物質(zhì)轉(zhuǎn)化,得到制取氫氣的轉(zhuǎn)化氣。轉(zhuǎn)化爐的型式、結(jié)構(gòu)各有特點,上、下集氣管的結(jié)構(gòu)和熱補(bǔ)償方式以及轉(zhuǎn)化管的固定方式也不同。雖然對流段換熱器設(shè)置不同,在蒸汽轉(zhuǎn)化單元都采用了高溫轉(zhuǎn)化和相對較低水碳比的工藝操作參數(shù)設(shè)置有利于轉(zhuǎn)化深度的提高,從而節(jié)約原料消耗。CO變換單元。轉(zhuǎn)化爐送來的原料氣,含一定量的CO,變換的作用是使CO在催化劑存在的條件下,與水蒸汽反應(yīng)而生成CO2和H2。按照變換溫度分,變換工藝可分為高溫變換(350~400℃)和中溫變換(低于300~350℃)。近年來,由于注重對資源的節(jié)約,在變換單元的工藝設(shè)置上,開始采用CO高溫變換加低溫變換的兩段變換工藝設(shè)置,以近一步降低原料的消耗。制氫設(shè)備在生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制安全措施,防止發(fā)生泄漏等事故。
天然氣與氫能融合主要存在3種途徑:上游制備融合。根據(jù)原料來源和生產(chǎn)過程不同,可分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。其中,灰氫主要為煤制氫,低成本;綠氫為新能源制氫,高成本;藍(lán)氫為天然氣制氫,成本介于灰氫與綠氫之間。截至2022年底,全國氫氣產(chǎn)量為3781萬噸,其中天然氣制氫占比達(dá)18.1%。中游儲運(yùn)融合。氫氣與天然氣在儲運(yùn)環(huán)節(jié)具有較高的相似性,可利用管道、罐車、鐵路及船舶等方式運(yùn)輸,其中管道摻氫是解決大規(guī)模、長距離氫能運(yùn)輸?shù)牧己眠^渡辦法。由內(nèi)蒙古西部天然氣股份有限公司投資建設(shè)的國內(nèi)首條摻氫高壓輸氣管道工程已在內(nèi)蒙古動工。終端利用融合。天然氣與氫氣在城市燃?xì)?、交通運(yùn)輸、電力供應(yīng)、分布式供能等領(lǐng)域可實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。截至2022年底,全國投運(yùn)加氫站274座。天然氣制氫設(shè)備的制造工藝成熟,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,使得它適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境,滿足不同規(guī)模的生產(chǎn)需求。江蘇智能天然氣制氫設(shè)備
制氫設(shè)備在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物,需要進(jìn)行分離和處理,以避免對環(huán)境造成污染。廣西大型天然氣制氫設(shè)備
天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工藝包括原料氣處理單元、蒸汽轉(zhuǎn)化單元、CO變換單元和氫氣提純單元、原料氣處理單元原料氣處理單元是使天然氣進(jìn)一步純化,以脫除天然氣中的硫為主要目的,此外還有將原料氣壓縮等功能。脫硫一般采用加氫后用ZnO作為脫硫劑脫硫,其中加氫催化劑大都采用Co-Mo催化劑也可用N-Mo催化劑天然氣脫采用加氫串ZnO的脫硫工藝通常情況下.使用CO-Mo催化劑加氫設(shè)1臺設(shè)備,使用ZnO脫硫設(shè)2臺設(shè)備,更換脫硫劑時裝置不停車。大規(guī)模的制氫裝置由于原料氣的處理量較大.因此在壓縮原料氣時,需選擇較大的離心式壓縮機(jī)。離心式壓縮機(jī)可選擇電驅(qū)動、蒸汽透平驅(qū)動和燃?xì)怛?qū)動。廣西大型天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫優(yōu)勢 - 成本效益:天然氣制氫在成本方面具有較強(qiáng)競爭力。首先,天然氣價格相對穩(wěn)定,與石油等能源價格波動相關(guān)性較弱。在許多地區(qū),天然氣供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施完善,采購成本可控。其運(yùn)輸和儲存也較為成熟,可通過管道、壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNG)等多種方式便捷輸送。與部分新興制氫技術(shù)相比,天然氣制氫裝置的建設(shè)和運(yùn)營成本相對較低。一套中等規(guī)模的天然氣制氫設(shè)備,建設(shè)周期較短,投資回收較快。并且,通過優(yōu)化反應(yīng)工藝、提高能源利用效率,還能進(jìn)一步減少制氫成本,使得產(chǎn)出的氫氣在市場上具有價格優(yōu)勢,吸引眾多企業(yè)采用該技術(shù)獲取氫氣,用于化工生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。。氫是宇宙中儲量為豐富的元素,也是普通燃料...