天然氣作為一種潔凈的工業(yè)能源,在我國的能源發(fā)展中具有重要的作用和地位,它不僅可以當做燃料使用,同時還是一些化工廠產品的基本原料。其中,將天然氣用作制氫時,整個工藝的成本較低,能夠應用于氫氣的生產當中。 隨著能源消耗地加劇,尋找新的能源已經成為當前的一個重要任務。氫作為現(xiàn)今有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N能源,幾乎不產生污染,轉化效率高。利用天然氣制取氫氣,可以在一定程度上緩解我國能源危機,進一步促進我國能源利用結構的轉變。本文將重點就天然氣制氫的原理、天然氣制氫工藝和技術、天然氣制氫技術的分類天然氣制氫的成本核算等幾個方面進行詳細的研究和探討。隨著技術的不斷進步,制氫設備的效率和產量不斷提高,成本也在逐漸降低。山西催化燃燒天然氣制氫設備
天然氣制氫的副產品有從氯堿工業(yè)副產氣、煤化工焦爐煤氣、合成氨產生的尾氣。絕熱條件下,天然氣制氫,這種天然氣制氫方式更適用于小規(guī)模的制取氫。天然氣絕熱轉化制氫將空氣作為氧氣來源,同時利用含氧分布器可以有效解決催化劑床層熱點問題和能量的分配,隨著床層熱點的降低,催化材料的反應穩(wěn)定性也得到較大的提高。天然氣絕熱轉化制氫工藝流程簡單、操作方便,當制氫規(guī)模較小的時候可以減少氫成本和相應的制氫設備的投資。天然氣部分氧化制氫的反應器采用的是高溫無機陶瓷透氧膜,與傳統(tǒng)的蒸汽重整制氫的方式相比較來說,天然氣部分氧化制氫工藝所消耗的能量更加少,因為它采用的是一些價格低廉的耐火材料組成的反應器。這種天然氣制氫工藝比一般的生產工藝在設備投資方面的成本降低了25%左右,生產的成本降低了40%左右,可以在一定程度上降低投資成本。山西催化燃燒天然氣制氫設備在選擇制氫設備時,需要考慮其生產能力、產品質量、售后服務等因素。
配套法規(guī)完善是項目落地、正常運營的前提。天然氫與石油、天然氣類似,理論上屬于礦產資源,開采、出售等均需受到相關部門把控。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營的風險。典型如西班牙2021通過的氣候變化和能源轉型法案禁止新建碳氫化合物開采項目,而導致其國內天然氫項目因天然氫分類不明而難以推進。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),單氣井建設成本在5000萬元以上,單井采氣量50萬方/天以上。
天然氣制氫是把天然氣通過化學反應轉化為氫氣的過程。大型天然氣制氫反應器較為成熟,但適用于燃料電池的小微型天然氣制氫反應器需將原料氣預熱、脫鹽水加熱及工藝蒸汽生產、空氣預熱、燃料及燃燒器、催化重整轉化、煙氣與工藝氣換熱等多個系統(tǒng)高度集成,設計和加工制造難度較大。每一個或幾個固體氧化物燃料電池(SOFC)電堆發(fā)電,就需要至少匹配1臺小微型天然氣制氫反應器。小微型天然氣制氫反應器還可經進一步處理,匹配質子交換膜燃料電池(PEFC)熱電聯(lián)供系統(tǒng),適用于電廠冷卻用氫及實驗室用氫等小規(guī)模工業(yè)用氫場景,市場應用前景廣闊。天然氣制氫設備的生產和使用可以為人類社會的未來發(fā)展帶來更多的希望和可能性,為建設美好世界作出貢獻。
天然氣制氫由天然氣蒸汽轉化制轉化氣和變壓吸附(PSA)提純氫氣(H2)兩部分組成,壓縮并脫硫后天然氣與水蒸汽混合后,在鎳催化劑的作用下于750~850℃將天然氣物質轉化為氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的轉化氣,轉化氣可以通過變換將一氧化碳(CO)變換為氫氣(H2),成為變換氣,然后,轉化氣或者變換氣通過變壓吸附(PSA)過程,得到高純度的氫氣(H2)。反應原理:天然氣的主要加工過程包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整和芳烴生產。同時,包括天然氣開采、集輸和凈化。在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下,天然氣中烷烴和水蒸氣發(fā)生化學反應。其化學反應式為:CH4+H2O→3H2+CO-QCO+H2O→H2+CO2+Q制氫設備的生產成本受到多種因素的影響,如原料價格、設備投資、運營成本等。云南自熱式天然氣制氫設備
天然氣制氫設備的應用領域包括燃料電池、交通運輸?shù)榷鄠€領域,為實現(xiàn)能源轉型和碳減排做出了重要貢獻。山西催化燃燒天然氣制氫設備
在制氫站中,氫氣既是重要的生產要素,又潛藏著嚴重的安全。作為一種易燃易爆的氣體,氫氣的泄漏可能會引發(fā)嚴重的火災。因此,識別可能的氫氣泄漏點在制氫站的安全運行至關重要。這些可能的泄漏點主要包括電解槽、氣體冷卻器、壓縮機、儲罐區(qū)、充裝口/卸料口、管道系統(tǒng)、安全閥/泄壓閥等。為了防范這些潛在的隱患,因此在這些位置需要安裝氫氣傳感器,持續(xù)監(jiān)測這些區(qū)域的氣體濃度。氫氣泄漏不僅直接威脅到人體的安全,如可能導致皮膚或高溫灼傷,而且還可能產生大量的紫外線和次生火災產生的等有害物質,對人體健康構成潛在危害。此外,高濃度的氫氣可能導致缺氧,從而對人的生命安全構成威脅。因此,我們必須采取嚴格的措施來確保制氫站的安全運行,并在發(fā)生泄漏時迅速地響應,減少對人員的危害。山西催化燃燒天然氣制氫設備
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性較弱。在許多地區(qū),天然氣供應基礎設施完善,采購成本可控。其運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相比,天然氣制氫裝置的建設和運營成本相對較低。一套中等規(guī)模的天然氣制氫設備,建設周期較短,投資回收較快。并且,通過優(yōu)化反應工藝、提高能源利用效率,還能進一步減少制氫成本,使得產出的氫氣在市場上具有價格優(yōu)勢,吸引眾多企業(yè)采用該技術獲取氫氣,用于化工生產、能源轉換等領域。。氫是宇宙中儲量為豐富的元素,也是普通燃料...