天然氣的制取氫流程主要包括四個:原料氣預處理、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化、一氧化碳變換、氫氣提純。一。原料預處理步驟,這里的預處理主要指的就是原料氣的脫硫,實際工藝運行當中一般采用天然氣鈷鉬加氫串聯(lián)氧化鋅作為脫硫劑將天然氣中的有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫再進行去除。這里處理的原料天然氣的流量較大,所以可采用壓力較高的天然氣氣源或者在選擇天然氣壓縮機的時候考慮較大的余量。二、進行天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化的步驟,在轉(zhuǎn)化爐中采用鎳系催化劑,將天然氣中的烷烴轉(zhuǎn)化成為主要成分是一氧化碳和氫氣的原料氣。三、一氧化碳變換,使其在催化劑存在的條件下和水蒸氣發(fā)生反應(yīng),從而生成氫氣和二氧化碳,得到主要成分是氫氣和二氧化碳的變換氣。隨著技術(shù)對策發(fā)展,近年來開始采用一氧化碳高溫變換加低溫變換的兩段工藝設(shè)置,這樣可以近一步節(jié)省對資源的消耗,但對于轉(zhuǎn)化氣中一氧化碳含量不高的情況,可只采用中溫變換。四、提純氫氣,現(xiàn)在常用的一種氫氣提純系統(tǒng)就是PAS系統(tǒng),又叫變壓吸附凈化分離系統(tǒng),這種系統(tǒng)能耗低、流程簡單、制取氫氣的純度較高,氫氣的純度可達99.99%。天然氣制氫設(shè)備的生產(chǎn)和使用還需要考慮對環(huán)境的影響,采取相應(yīng)的措施減少對環(huán)境的污染。安徽小型天然氣制氫設(shè)備
蒸汽轉(zhuǎn)化和變換原理原料天然氣和蒸汽在轉(zhuǎn)化爐管中的高溫催化劑上發(fā)生烴-蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng),主要反應(yīng)如下CHa+H,O=CO+3Hz-Q(1)一氧化碳產(chǎn)氫CO+HO=CO+Hz+Q(2)前一反應(yīng)需大量吸熱,高溫有利于反應(yīng)進行:后一反應(yīng)是微放熱反應(yīng),高溫不利于反應(yīng)進行。因此在轉(zhuǎn)化爐中反應(yīng)是不完全的。在發(fā)生上述反應(yīng)的同時還伴有一系列復雜的付反應(yīng)。包括烴類的熱裂解,催化裂解,水合,蒸汽裂解,脫氫,加氫,積碳,氧化等。在轉(zhuǎn)化反應(yīng)中,要使轉(zhuǎn)換率高,殘余甲烷少,氫純度高,反應(yīng)溫度要高,但要考慮設(shè)備承受能力和能耗,所以爐溫不宜太高。為緩和積碳,增加收率,要控制較大的水碳比。寧夏催化燃燒天然氣制氫設(shè)備天然氣制氫設(shè)備的生產(chǎn)和使用需要遵守相關(guān)的安全規(guī)范和標準,以確保生產(chǎn)和使用過程的安全性。
工業(yè)化制氫現(xiàn)狀1三種制氫方案對比(1)天然氣水蒸汽重整制氫(2)甲醇水蒸汽重整制氫(3)電解水制氫2大型制氫:天然氣水蒸汽重整制氫占主導地位特點:(1)天然氣既是原料氣也是燃料氣,無需運輸,氫能耗低,消耗低,氫氣成本。(2)自動化程度高,安全性能高。(3)天然氣制氫投資較高,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),一般制氫規(guī)模在5000Nm3/h以上時選擇天然氣制氫工藝更經(jīng)濟3小型制氫、高純氫采用電解水方法(1)多年來,水電解制氫技術(shù)自開發(fā)以來一直進展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價的昂貴,用水電解制氫都不經(jīng)濟。(2)電解水制氫,規(guī)模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,達到5~8kwh/Nm3H2,其單位氫氣成本較高4甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規(guī)模的天然氣制氫或水電解制氫相比,投資省,能耗低。由于反應(yīng)溫度低(230℃~280℃),工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規(guī)模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運輸,儲存方便。而且由于所用的原料甲醇純度高,不需要再進行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,流程簡單,故易于操作
盡管國際上已有較多天然氫發(fā)現(xiàn)案例,油氣礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)也掌握有著較多天然氫分布相關(guān)的資料,但目前仍未有真正商業(yè)化的天然氫開采項目落地。能景研究認為,高濃度天然氫礦藏的勘探定位、法規(guī)配套、市場消納尋找是項目落地慢的三大要素。高濃度天然氫礦藏是項目降低開采難度、降低開采成本的關(guān)鍵。天然氫中往往伴有二氧化碳、甲烷、氮氣等多種雜質(zhì),且不同產(chǎn)地的成分相差較大,某些礦藏中還含有高濃度硫化物等對氫燃料電池有害的物質(zhì),提高了提純技術(shù)的要求,也提高了開采成本?,F(xiàn)階段,天然氫開采探索尚未完全起步,技術(shù)尚未完全成熟,因此相關(guān)開發(fā)商仍在以勘探高濃度氣源為重心。天然氣制氫設(shè)備的發(fā)展還需要進一步的技術(shù)創(chuàng)新和市場推廣,以提高其生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。
隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,氫作為燃料電池的燃料,在未來能源結(jié)構(gòu)中的地位將日益重要,各發(fā)達***越來越重視對氫能的發(fā)展。近期氫能發(fā)展主要以化石燃料為原料實現(xiàn)廉價氫的生產(chǎn),而從建立燃料電池汽車加氫站和提供分散氫源方面考慮,則要求有先進的小規(guī)模天然氣現(xiàn)場制氫與氣體純化技術(shù)。目前,約96%的氫是以煤、石油和天然氣等化石資源制取的,其中采用天然氣(主要成分是甲烷)制氫更為經(jīng)濟與合理?,F(xiàn)有的天然氣制氫技術(shù)主要包括天然氣的水蒸氣重整,自熱重整以及部分氧化重整等。天然氣制氫設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域廣,包括化工等各個行業(yè),為這些行業(yè)提供了清潔、高效的能源,推動了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。河南天然氣天然氣制氫設(shè)備
制氫設(shè)備在生產(chǎn)過程中需要嚴格控制原料的質(zhì)量和純度,以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。安徽小型天然氣制氫設(shè)備
天然氣水蒸汽重整制氫、甲醇水蒸汽重整制氫、電解水制氫大型制氫:天然氣水蒸汽重整制氫占主導地位:(1)天然氣既是原料氣也是燃料氣,無需運輸,氫能耗低,消耗低,氫氣成本。(2)自動化程度高,安全性能高。(3)天然氣制氫投資較高,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),一般制氫規(guī)模在5000Nm3/h以上時選擇天然氣制氫工藝更經(jīng)濟小型制氫、高純氫采用電解水方法:水電解制氫技術(shù)自開發(fā)以來一直進展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價的昂貴,用水電解制氫都不經(jīng)濟。電解水制氫,規(guī)模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,致其單位氫氣成本較高。甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規(guī)模的天然氣制氫或水電解制氫相比,投資省,能耗低。由于反應(yīng)溫度低,工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規(guī)模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運輸,儲存方便。而且所用的原料甲醇純度高,不需要再進行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,易于操作。安徽小型天然氣制氫設(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...