天然气制氢由天然气蒸汽转化制转化气和变压吸附(PSA)提纯氢气(H2)两部分组成,压缩并脱硫后天然气与水蒸汽混合后,在镍催化剂的作用下于750~850℃将天然气物质转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气,转化气可以通过变换将一氧化碳(CO)变换为氢气(H2),成为变换气,然后,转化气或者变换气通过变压吸附(PSA)过程,得到高纯度的氢气(H2)。反应原理:天然气的主要加工过程包括常减压蒸馏、催化裂化、催化重整和芳烃生产。同时,包括天然气开采、集输和净化。在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下,天然气中烷烃和水蒸气发生化学反应。其化学反应式为:CH4+H2O→3H2+CO-QCO+H2O→H2+CO2+Q制氢设备需要精确控制温度和压力,以确保反应的顺利进行和氢气的纯度。山东国内天然气制氢设备
在制氢站中,氢气既是重要的生产要素,又潜藏着严重的安全。作为一种易燃易爆的气体,氢气的泄漏可能会引发严重的火灾。因此,识别可能的氢气泄漏点在制氢站的安全运行至关重要。这些可能的泄漏点主要包括电解槽、气体冷却器、压缩机、储罐区、充装口/卸料口、管道系统、安全阀/泄压阀等。为了防范这些潜在的隐患,因此在这些位置需要安装氢气传感器,持续监测这些区域的气体浓度。氢气泄漏不仅直接威胁到人体的安全,如可能导致皮肤或高温灼伤,而且还可能产生大量的紫外线和次生火灾产生的等有害物质,对人体健康构成潜在危害。此外,高浓度的氢气可能导致缺氧,从而对人的生命安全构成威胁。因此,我们必须采取严格的措施来确保制氢站的安全运行,并在发生泄漏时迅速地响应,减少对人员的危害。甲醇重整天然气制氢设备设备天然气制氢设备的应用领域包括燃料电池、交通运输等多个领域,为实现能源转型和碳减排做出了重要贡献。
天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。原料气处理单元主要是天然气的脱硫,采用MnO和ZnO脱硫剂脱去H2S和SO2。。水蒸气为氧化剂,在镍催化剂的作用下将烃类物质转化,得到制取氢气的转化气。转化炉的型式、结构各有特点,上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同,在蒸汽转化单元都采用了高温转化和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高,从而节约原料消耗。CO变换单元。转化炉送來的原料气,含一定量的CO,变换的作用是使CO在催化剂存在的条件下,与水蒸汽反应而生成CO2和H2。按照变换温度分,变换工艺可分为高温变换(350~400℃)和中温变换(低于300~350℃)。近年来,由于注重对资源的节约,在变换单元的工艺设置上,开始采用CO高温变换加低温变换的两段变换工艺设置,以近一步降低原料的消耗。
高温甲醇制氢温度控制恒温方法与流程如下:确定反应釜内需要维持的温度范围,一般为200-300°C之间配置恒温控制系统,将温度传感器安装在反应釜内部,将控制器与加热器连接打开加热器,将反应釜内的温度升高至设定温度。当反应金内温度达到设定温度后,控制器会自动调节加热器的输出功率,以维持反应釜内的温度在设定范围内。持续监测反应釜内的温度,并根据需要进行调整,以确保反应釜内的温度始终在所需范围内。在反应结束后,关闭加热器并将反应釜内的温度降至室温清洗反应釜,以便下一次使用。天然气制氢设备在生产过程中产生的废气、废水等污染物较少,符合环保要求,为绿色能源的发展做出了贡献。
目前,约有1/2的氢气是通过天然气蒸气转化法(SRM)制取的。整个工艺流程是由原料气处理、蒸气转化、CO变换和氢气提纯4大单元组成。原料气,原料气处理-蒸转化CO化气提纯原料气处理主要是采用加氢催化脱除天然气中的硫,普遍采用的方法是Co-Mo加氢转化串ZnO脱硫技术:原料气先在转化炉对流段预热到约350-400C,先采用Co-Mo催化剂加氢法在加氢反应器中将气体原料中的有机硫转化为无机硫H,S,再用ZnO吸附脱硫槽脱除H,S.此技术能将气体中的总硫含量降到0.1mg/mm3以下。天然气制氢设备的生产和使用可以促进科技创新和产业升级,提高国家的科技实力和竞争力。山东国内天然气制氢设备
天然气制氢设备的生产过程中,需要注意对催化剂的选择和使用,对反应条件的控制,以确保氢气的产量和质量。山东国内天然气制氢设备
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%。山东国内天然气制氢设备
制氢方案对比选择(1)煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂,得到的氢气成本也高。(2)由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低,不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。(3)国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢,只有中能用的是天然气制氢,而国外应用的更多是甲醇制氢。三种制氢方案对比:天然气水蒸汽重整制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、电解水制氢大型制氢:天然气水蒸汽重整制氢占主导地位:(1)天然气既是原料气也是燃料气,无需运输,氢能耗低,消耗低,氢气成本。(2)自动化程度高,安全性能高。(3)天然气制氢投资较高,适合大规模工业化生产。我国天然气制氢始于20世纪70年代,主...