2024-12-26 16:03:33
天然氣的自熱重整,部分氧化重整的共同特點(diǎn)是系統(tǒng)中需要有制純氫的設(shè)備,并且產(chǎn)品氣是CO、CO2和H2的混合氣,仍需經(jīng)過(guò)變換反應(yīng)和氫氣的分離過(guò)程。因此,現(xiàn)有的天然氣水蒸氣重整制氫和常規(guī)的深冷分離或變壓吸附分離凈化氫技術(shù),不是很適于加氫站對(duì)小規(guī)模制氫裝置的需求,研究開(kāi)發(fā)制氫新工藝,縮短流程,簡(jiǎn)化操作單元,可以減少小規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)制氫裝置制氫成本。天然氣制氫工藝的改進(jìn)通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)化爐、熱量回收系統(tǒng)等進(jìn)行改造可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約、降低對(duì)天然氣原料的消耗,這種技術(shù)通過(guò)對(duì)原料的消耗,這種技術(shù)通過(guò)對(duì)天然氣加氫脫硫和在轉(zhuǎn)化爐中放置適量的特殊催化劑進(jìn)行裂解重整,生成二氧化碳、氫氣和一氧化碳的轉(zhuǎn)化氣,之后再進(jìn)行熱量回收,經(jīng)一氧化碳變換降低轉(zhuǎn)化氣中一氧化碳的含量、再通過(guò)PSA變壓吸附提純就可以得到純凈的氫氣。天然氣制氫裝置中氫氣提純工藝主要是在適當(dāng)條件下,將活性炭、氧化鋁等組成吸附床,并用吸附床將變換氣中各雜質(zhì)組分在適當(dāng)?shù)膲毫l件下進(jìn)行吸附,不易被吸附的氫氣就從吸附塔的出口輸出,從而實(shí)現(xiàn)氫氣的提純。 根據(jù)天然氣參加反應(yīng)的不同,可以分為傳統(tǒng)水蒸氣重整制氫,部分氧化反應(yīng)制氫,自熱重整制氫三種制氫工藝。四川小型天然氣制氫設(shè)備
在制氫設(shè)備中,氫氣的純化可以通過(guò)物理或化學(xué)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),常見(jiàn)的氫氣純化技術(shù)有變壓吸附提純、膜分離提純、低溫分離提純、化學(xué)提純、金屬氫化法、氫化脫氫法等。需要注意的是,不同的制氫設(shè)備可能采用不同的純化方法,具體選擇取決于設(shè)備規(guī)模、原料氣成分、純化要求等因素。1,變壓吸附(PSA)是通過(guò)吸附劑在 下吸附氫氣中的雜質(zhì),然后在低壓下解吸的提純方法,適用于大規(guī)模制氫設(shè)備。2,膜分離作為一種常用的提純技術(shù),包括鈀膜擴(kuò)散法和有機(jī)中空纖維膜擴(kuò)散法,是利用特殊的膜材料,通過(guò)選擇性滲透的原理,將氫氣與其他氣體分離,適用于中小規(guī)模制氫設(shè)備。3,低溫分離提純則是基于氫與其他氣體沸點(diǎn)差異大的原理,由于氫氣在低溫下會(huì)產(chǎn)生冷凝液化現(xiàn)象,而其他雜質(zhì)氣體則仍保持氣態(tài),從而實(shí)現(xiàn)氫氣的純化。這種方法需要消耗大量的能量,因此成本較高。4,化學(xué)提純是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將氫氣中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)氫氣的純化。浙江小型天然氣制氫設(shè)備氫能作為各個(gè)能源之間的橋梁,正迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。
氫氣在石油煉化、化工及精細(xì)化工、金屬冶煉、電子工業(yè)、半導(dǎo)體、浮法玻璃等超過(guò)17個(gè)行業(yè)中使用,應(yīng)用領(lǐng)域多,其中大部分的氫氣在生產(chǎn)中都是以公輔工程的角色出現(xiàn),隨制隨用、中間存儲(chǔ)量不大、負(fù)荷任意調(diào)節(jié),在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)形成自己的體系。同時(shí)氫氣熱值高,且清潔無(wú)碳排放即氫氣與氧氣反應(yīng)生成水、水電解又可以生產(chǎn)氫氣和氧氣。因此氫能作為、清潔的二次能源,優(yōu)勢(shì)突出,越來(lái)越收到重視。近年來(lái),質(zhì)子交換膜燃料電池得到了的發(fā)展,硫化物、CO與催化劑鉑的吸附性比氫更強(qiáng),優(yōu)先于氫氣占據(jù)催化劑表面的活性位點(diǎn)且不易脫除,造成催化劑中毒,使燃料電池的壽命和性能大幅度降低。除了要求氫氣的純度達(dá)到99.97%外,對(duì)CO、硫化物等雜質(zhì)要求苛刻。
在合成氨、甲醇的生產(chǎn)中,為防止催化劑中毒,保證產(chǎn)品質(zhì)量,原料氣中硫化物等毒物必須預(yù)先去除,使雜質(zhì)含量降低至符合要求。煉廠用氫的純度和壓力對(duì)加氫處理單元的設(shè)計(jì)和操作有著的影響。通常煉廠基于經(jīng)濟(jì)性、操作靈活性、可靠性以及易于未來(lái)流程拓展的原則來(lái)選取合適的氫氣分離技術(shù)。在冶金和陶瓷工業(yè),氫氣可用于有色金屬(鈦、鎢、鉬等)的還原制取,防止金屬或陶瓷(TiO2、Al2O3、BeO等)材料在高溫煅燒時(shí)被燒結(jié)或被氧化;在玻璃工業(yè),氫氣可防止錫槽中的液態(tài)錫被氧化而增加錫耗;在半導(dǎo)體工業(yè),氫氣可用于晶體和襯底的制備、氧化、退火、外延、干蝕刻以及化學(xué)氣相沉積工序。由于氫氣與上述行業(yè)中產(chǎn)品直接接觸,氫氣的純度和雜質(zhì)含量普遍要求較高,目前大多數(shù)廠家采用電解水制氫或外購(gòu)高純氫等方式來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。很多對(duì)氫氣純度和雜質(zhì)要求極為苛刻的廠家還配置了氫氣純化器進(jìn)一步純化氫氣。創(chuàng)新型天然氣制氫設(shè)備推動(dòng)制氫技術(shù)進(jìn)步。
氫能可以發(fā)揮清潔無(wú)污染、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢(shì),實(shí)施傳統(tǒng)化石燃料替代,實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。在道路交通領(lǐng)域,燃料電池大巴、重型卡車(chē)、物流車(chē)、拖車(chē)等大功率、長(zhǎng)續(xù)航商用車(chē)相比于純電動(dòng)汽車(chē),具有加注時(shí)間短及續(xù)航里程長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。燃料電池有軌電車(chē)除具有清潔、環(huán)保、高效等優(yōu)勢(shì)外,還無(wú)需復(fù)雜的地面供電系統(tǒng),可以大幅節(jié)省造價(jià)。在船運(yùn)領(lǐng)域,氫及氫基燃料可實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)途船運(yùn)的脫碳改造,滿(mǎn)足國(guó)際公約和法規(guī)對(duì)船舶日趨嚴(yán)格的排放要求。在航空領(lǐng)域,綠氫和二氧化碳合成航空燃油,是長(zhǎng)距離航空交通的有效脫碳方案。天然氣部分氧化制氫工藝所消耗的能量更加少。四川小型天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低、穩(wěn)定性高、操作簡(jiǎn)便。四川小型天然氣制氫設(shè)備
焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫焦?fàn)t煤氣是焦炭生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品,通常生產(chǎn)1t焦炭可副產(chǎn)380-420m3的焦?fàn)t氣,焦?fàn)t煤氣的組成見(jiàn)下表,氫氣體積分?jǐn)?shù)約為54-59%。變壓吸附(PSA)氫氣回收率為75-90%。根據(jù)2019年***焦炭產(chǎn)量,2019年焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量約為880萬(wàn)噸,占?xì)錃饪偖a(chǎn)量的38%。焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)的氫氣約55%將繼續(xù)被焦化廠或鋼廠自用,45%對(duì)外銷(xiāo)售。焦?fàn)t煤氣制氫技術(shù)成本較低,如果考慮焦?fàn)t煤氣外購(gòu)成本,焦?fàn)t煤氣制氫工藝成本為。如果不考慮焦?fàn)t煤氣外購(gòu)成本,則氫氣產(chǎn)品的平均成本為。原材料焦?fàn)t煤氣的成本占總成本的80%,焦?fàn)t煤氣價(jià)格越氫成本優(yōu)勢(shì)越明顯。如果從煤焦化過(guò)程開(kāi)始分析制氫成本,苯、煤焦油、焦炭和氫四種產(chǎn)品進(jìn)行成本分?jǐn)?,氫氣產(chǎn)品在總產(chǎn)出中的價(jià)值占比為,制氫成本為。焦?fàn)t煤氣制氫既能實(shí)現(xiàn)的資源回收利用,又能彌補(bǔ)能源供應(yīng)缺口,有助于形成良好的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。 四川小型天然氣制氫設(shè)備