天然氢是一种自然生成的、可持续的氢源自上世纪初以来,进行石油矿物开采时常发现有天然生成的氢气逸出,地质勘探界称之为“天然氢”(Naturalhydrogen)。经过国内外研究发现,天然氢分布于在自然界大气圈、地壳、地幔、地下水等系统中。其中,分布在大陆壳、洋壳和火山热液等地质环境中、且可在地表检测到较高浓度的氢源,也称之为“地质氢”,即地质成因的氢。另外为与氢能中的“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”区分开,也有报告及论文中使用“金氢”或“白氢”来描述天然氢。相对电解制氢,天然氢开采拥有较低的成本下限。尤其对高浓度天然氢矿藏,其开采成本可远低于其他制氢途径。海外可再生能源制氢的成本约为20-35元/kg,天然气制氢成本也在10元/kg以上,而高浓度天然氢的开采成本可低至天然气制氢的十分之一以下。现代制氢设备通常采用高效催化剂,以降低反应温度和压力,提高生产效率。河北新型天然气制氢设备
天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理,然后在转化炉中将甲烷和水蒸气转化为一氧化碳和氢气等,余热回收后,在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程,这一工艺技术的基础是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。在变换塔中,在催化剂存在的条件下,控制反应温度,转化气中的一氧化碳和水反应,生成氢气和二氧化碳。天然气中的烷烃在适当的压力和温度下,就会发生一系列化学反应生成转化气,转化气再经过热换、冷凝等过程,使气体在自动化的控制下通过装有多种吸附剂的PAS装置后,一氧化碳、二氧化碳等杂质被吸附塔吸附,氢气送往用气单位,吸附了杂质的吸附剂,经解吸后,解析气可送往变换炉作为燃料,吸附剂也完成再生。节能天然气制氢设备供应商家制氢设备需要定期维护和保养,以确保其正常运行和延长使用寿命。
关于天然氢地下形成机理目前有多种解释,其中大多符合可持续、可再生的特点。目前国内外对地质氢的系统研究尚处于起步阶段,现有研究观测到的天然氢形成和发现的地质环境多样,因此天然氢可能是多种成因机制下的产物。其中,大致可分为“深层释放”、地质化学生成、生物生成三大类成因解释。“深层释放”类理论认为地球的地核、地幔中存在极为丰富的氢,随着地质运动会逐渐释放到地表,即因为资源近似无限而近似可再生。地质化学生成、生物生成类理论认为岩石破裂产气、岩石与流体的氧化作用、水的裂解、有机生物与非生物分解等地下化学反应有可能产生氢气,也可以归进可再生一类。
截至目前已经运营了5年多的北非马里Bourakebougou氢井,氢气天然浓度约98%,开采成本约3.5元/kg。另据西班牙天然氢开采企业HeliosAragon披露,天然氢开采的盈亏平衡成本可能在3.5-5元/kg之间。天然氢的存在形式相对多样,气液固皆存。现有相关文献中,根据天然氢在地球内部的赋存状态初步将之分为游离态、包裹体、溶解氢三大类。游离态一般指气态,是目前国内外勘探到的主要天然氢来源,一般分布在浅层地表中,可以在地下岩石或地层孔隙裂隙中自由扩散运移,有时会逸出地面。包裹体指包裹或吸附在岩石内的氢,一般分布在压力较高的深层地质中,随着地质变动、矿物开采等而被发掘出来,如煤盆地、沉积岩或变质岩、岩盐矿床等。溶解氢,即溶解在水中的氢气,一般在氢矿藏周围的地下水中有较多存在。随着技术的不断进步,制氢设备的效率和产量不断提高,成本也在逐渐降低。
天然氢多分布于煤层、矿石资源周围,可依据历史勘探开采资料定位。相关研究者在间歇泉、温泉、煤井、油气井等中都发现过富氢气体,其含量在不同地质环境中在1%-100%之间变化,其中,煤层、盐岩等具有较好储氢能力的地层中有多项天然氢发现案例。同时,油气、矿产公司手中有较多的地质勘探数据,其中包含了较多的氢气矿藏线索。如2023年10月澳大利亚GoldHydrogen公司进行天然氢开采试钻的地点选择,便是根据上世纪初的油气勘探数据决定的。试钻氢气浓度高达73%。在选择制氢设备时,需要考虑其生产能力、产品质量、售后服务等因素。河北新型天然气制氢设备
天然气制氢设备是一种高效、环保的氢气生产方式,可以利用天然气作为原料,通过化学反应将其转化为氢气。河北新型天然气制氢设备
天然气制氢的副产品有从氯碱工业副产气、煤化工焦炉煤气、合成氨产生的尾气。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减少氢成本和相应的制氢设备的投资。天然气部分氧化制氢的反应器采用的是高温无机陶瓷透氧膜,与传统的蒸汽重整制氢的方式相比较来说,天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少,因为它采用的是一些价格低廉的耐火材料组成的反应器。这种天然气制氢工艺比一般的生产工艺在设备投资方面的成本降低了25%左右,生产的成本降低了40%左右,可以在一定程度上降低投资成本。河北新型天然气制氢设备
电解槽:电解槽是制氢站的设备,通过电解水制取氢气和氧气。如果电解槽的密封不良或设备损坏,可能会导致氢气泄漏。气体冷却器:在纯化后的氢气需要经过冷却器降温。如果冷却器发生泄漏,可能会造成氢气排放。为防止这种情况,应强化冷却器的设计和操作,并定期进行维护和检查。压缩机:压缩机也是制氢站中容易出现氢气泄漏的设备。设备的振动或操作不当都可能导致泄漏。储罐区:储罐区也是氢气泄漏的易发区域。如果储罐存在缺陷或维护不当,如储罐密封垫片老化、破裂,或者储罐内部腐蚀、磨损等,都可能导致氢气泄漏。充装口/卸料口:这些部件的密封性能不佳或老化可能会导致氢气泄漏。例如,阀门密封垫片老化、破裂,或者阀门操作不当都可能引...