天然气制氢是以天然气做原料生产氢气。根据天然气参加反应的不同,可以分为传统水蒸气重整制氢,部分氧化反应制氢,自热重整制氢三种制氢工艺。水蒸气重整制氢由于设备投资低,产氢率较高,是工业上应用多的天然气制氢技术。绿色发展越来越成为全球共同的发展理念。我国天然气制氢位于煤制氢后列第二。我国天然气制氢始于20世纪70年代,主要为合成氨提供氢气。随着催化剂品质的提高、工艺流程的改进、控制水平的提高、设备形式和结构的优化,天然气制氢工艺的可靠性和安全性都得到了保证。其不足之处是原料利用率低,工艺复杂,操作条件苛刻,并且对设计制造、控制水平和对操作人员的理论水平及操作技能均要求高。天然气制氢设备的重要技术是催化剂,通过催化剂的作用,可以将天然气中的甲烷转化为氢气和二氧化碳。海南加工天然气制氢设备
天然气高温裂解制氢。天然气高温裂解制氢是天然气经高温催化分解为氢和碳该过程由于不产生二氧化碳被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺过程。对于天然气高温催化裂解制氛,开展了大量研究工作,所产生的碳能够具有特定的重要用途和广阔的市场前景。口口天然气自热重整制氢。该工艺同重整工艺相比,变外供热为自供热,反应热量利用较为合理,原理是在反应器中耦合了放热的天然气反应和强吸热的天然气水蒸汽重整反应反应体系本身可实现自供热。另外,由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行,因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器这就使得天然气自热重整反应过程具有装置成本高,生产能力低等缺点。海南加工天然气制氢设备天然气制氢设备采用先进的催化剂和反应器技术,能够实现高效的氢气产出和纯度控制。
绝热条件下,天然气制氢这种天然气制氢方式更适用于小规模的制取氢。天然气绝热转化制氢将空气作为氧气来源,同时利用含氧分布器可以有效解决催化剂床层热点问题和能量的分配,随着床层热点的降低,催化材料的反应稳定性也得到较大的提高。天然气绝热转化制氢工艺流程简单、操作方便,当制氢规模较小的时候可以降氢成本和相应的制氢设备的投资。天然气自热重整制氢天然气自热重整制氢的原理就是在反应器中进行放热的天然气燃烧反应和强吸热的天然气水蒸汽重整反应的耦合,这样一来,反应器本身就要可以实现供热,无需外界供热,这在一定程度上降低了工艺成本。与传统的重整工艺的外界供热相比,它变成了自供热,实现了反应热量的科学利用。
配套法规完善是项目落地、正常运营的前提。天然氢与石油、天然气类似,理论上属于矿产资源,开采、出售等均需受到相关部门把控。但与石油、天然气已具有相对完善的项目登记、管理体系不同,天然氢的资源类型定位、管理方法、管理部门等均未明确。因此,现阶段天然氢项目面临落地审批无法可依、即使落地后也存在因政策变动而终止运营的风险。典型如西班牙2021通过的气候变化和能源转型法案禁止新建碳氢化合物开采项目,而导致其国内天然氢项目因天然氢分类不明而难以推进。氢能市场规模尚未完全展开也是天然氢项目保持观望的一大原因。油气井开发属于高成本投入项目,项目建设前需充分考量消纳市场。以天然气气田为例,根据中石油某气田数据,单气井建设成本在5000万元以上,单井采气量50万方/天以上。 制氢设备在生产过程中需要严格控制原料的质量和纯度,以确保产品的质量和稳定性。
蒸气转化是在催化剂存在及高温条件下,使甲烷与水蒸气反应,生成H,、CO等混和气,该反应是强吸热的,需要外界供热。蒸气转化工序的关键设备是主转化炉。原料在进人主转化炉之前需要在预转化炉中进行预转化。预转化可将天然气中的重碳氢化合物全部转化为甲烷和CO,从而可降低主转化炉结焦的可能性。同时可将原料气中残余的硫全部除去,使转化炉催化剂不会发生硫中毒,延长催化剂的使用寿命。CO变化是使来自蒸气转化单元的混和气体在装有催化剂的变换炉中进行水煤气反应,CO进一步与水蒸气反应,大部分CO转化为CO和H,。其工艺一般按照变换温度可分为高温变换和中温变换。变换后的气体经冷却后,分离工艺冷凝液后,气体送氢气提纯工艺。氢气提纯的方法包括冷凝-低温吸附法,低温吸收-吸附法,变压吸附法(PSA),把膜扩散法等。目前氢气提纯普遍使用的方法是变压吸附法,PSA技术具有能耗低,产品纯度高,工艺流程简单等。吸附塔内的吸附剂吸附除氢气以外的其它杂质而使氢气得以净化,净化后的氢气纯度可达到99.9%-99.99%。制氢设备在化工领域具有广泛的应用前景,可以用于合成氨、甲醇等化工产品的生产。海南加工天然气制氢设备
天然气制氢设备的生产和使用还需要加强国际合作和交流,推动氢能源的全球化发展。海南加工天然气制氢设备
天然气脱硫:本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫,采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂,并在原料气中加入约1-5%的氢,在约400C高温下发生下述反应:RSH+Hz=HzS+RHHS+MnO=MnS+HO经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后,剩余的硫化氢,再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收:HS+ZnO=ZnO+HOCHsSH+ZnS+CHs+H0氧化锌吸硫速度极快,因而脱硫沿气体流动方向逐层进行,硫被脱除至0.1ppm以下,以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。海南加工天然气制氢设备
天然气制氢设备部件的材料升级将成为技术突破的底层支撑:耐高温腐蚀材料:新型镍基单晶合金(如Inconel740H)通过添加铌、钽等元素,将重整炉管使用温度提升至1100℃(较传统HK40合金提高150℃),同时抗渗碳性能增强3倍,使设备寿命从5年延长至10年以上。催化剂载体:碳化硅(SiC)陶瓷因其高导热性(150W/(m・K))与耐冲刷特性,逐渐替代传统氧化铝载体,用于流化床重整反应器——实测表明,SiC载体催化剂的磨损率<,较氧化铝降低一个数量级。全生命周期回收体系:设备退役后,通过真空熔炼技术回收镍基合金中的贵金属(铂、钯回收率>99%),采用湿法冶金工艺提取催化剂中的锌、铝...