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是系統中需要有制純氫的設備,并且產品氣是CO、CO2和H2的混合氣,仍需經過變換反應和氫氣的分離過程。因此,現有的天然氣水蒸氣重整制氫和常規的深冷分離或變壓吸附分離凈化氫技術,不是很適于加氫站對小規模制氫裝置的需求,研究開發制氫新工藝,縮短流程,簡化操作單元,可以減少小規模現場制氫裝置制氫成本。天然氣制氫工藝的改進通過對轉化爐、熱量回收系統等進行改造可以實現成本節約、降低對天然氣原料的消耗,這種技術通過對原料的消耗,這種技術通過對天然氣加氫脫硫和在轉化爐中放置適量的特殊催化劑進行裂解重整,生成二氧化碳、氫氣和一氧化碳的轉化氣,之后再進行熱量回收,經一氧化碳變換降低轉化氣中一氧化碳的含量、再通過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組分在適當的壓力條件下進行吸附,不易被吸附的氫氣就從吸附塔的出口輸出,從而實現氫氣的提純。 根據天然氣參加反應的不同,可以分為傳統水蒸氣重整制氫,部分氧化反應制氫,自熱重整制氫三種制氫工藝。四川小型天然氣制氫設備
在制氫設備中,氫氣的純化可以通過物理或化學的方法來實現,常見的氫氣純化技術有變壓吸附提純、膜分離提純、低溫分離提純、化學提純、金屬氫化法、氫化脫氫法等。需要注意的是,不同的制氫設備可能采用不同的純化方法,具體選擇取決于設備規模、原料氣成分、純化要求等因素。1,變壓吸附(PSA)是通過吸附劑在 下吸附氫氣中的雜質,然后在低壓下解吸的提純方法,適用于大規模制氫設備。2,膜分離作為一種常用的提純技術,包括鈀膜擴散法和有機中空纖維膜擴散法,是利用特殊的膜材料,通過選擇性滲透的原理,將氫氣與其他氣體分離,適用于中小規模制氫設備。3,低溫分離提純則是基于氫與其他氣體沸點差異大的原理,由于氫氣在低溫下會產生冷凝液化現象,而其他雜質氣體則仍保持氣態,從而實現氫氣的純化。這種方法需要消耗大量的能量,因此成本較高。4,化學提純是指通過化學反應將氫氣中的雜質轉化為其他物質,從而實現氫氣的純化。浙江小型天然氣制氫設備氫能作為各個能源之間的橋梁,正迎來重大發展機遇。
氫氣在石油煉化、化工及精細化工、金屬冶煉、電子工業、半導體、浮法玻璃等超過17個行業中使用,應用領域多,其中大部分的氫氣在生產中都是以公輔工程的角色出現,隨制隨用、中間存儲量不大、負荷任意調節,在工業領域已經形成自己的體系。同時氫氣熱值高,且清潔無碳排放即氫氣與氧氣反應生成水、水電解又可以生產氫氣和氧氣。因此氫能作為、清潔的二次能源,優勢突出,越來越收到重視。近年來,質子交換膜燃料電池得到了的發展,硫化物、CO與催化劑鉑的吸附性比氫更強,優先于氫氣占據催化劑表面的活性位點且不易脫除,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到99.97%外,對CO、硫化物等雜質要求苛刻。
在合成氨、甲醇的生產中,為防止催化劑中毒,保證產品質量,原料氣中硫化物等毒物必須預先去除,使雜質含量降低至符合要求。煉廠用氫的純度和壓力對加氫處理單元的設計和操作有著的影響。通常煉廠基于經濟性、操作靈活性、可靠性以及易于未來流程拓展的原則來選取合適的氫氣分離技術。在冶金和陶瓷工業,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)材料在高溫煅燒時被燒結或被氧化;在玻璃工業,氫氣可防止錫槽中的液態錫被氧化而增加錫耗;在半導體工業,氫氣可用于晶體和襯底的制備、氧化、退火、外延、干蝕刻以及化學氣相沉積工序。由于氫氣與上述行業中產品直接接觸,氫氣的純度和雜質含量普遍要求較高,目前大多數廠家采用電解水制氫或外購高純氫等方式來滿足生產需求。很多對氫氣純度和雜質要求極為苛刻的廠家還配置了氫氣純化器進一步純化氫氣。創新型天然氣制氫設備推動制氫技術進步。
氫能可以發揮清潔無污染、轉化效率高等優勢,實施傳統化石燃料替代,實現交通運輸行業低碳化轉型。在道路交通領域,燃料電池大巴、重型卡車、物流車、拖車等大功率、長續航商用車相比于純電動汽車,具有加注時間短及續航里程長等優勢。燃料電池有軌電車除具有清潔、環保、高效等優勢外,還無需復雜的地面供電系統,可以大幅節省造價。在船運領域,氫及氫基燃料可實現對長途船運的脫碳改造,滿足國際公約和法規對船舶日趨嚴格的排放要求。在航空領域,綠氫和二氧化碳合成航空燃油,是長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備
天然氣制氫設備的優點在于其成本低、穩定性高、操作簡便。四川小型天然氣制氫設備
焦爐煤氣副產氫焦爐煤氣是焦炭生產過程中的副產品,通常生產1t焦炭可副產380-420m3的焦爐氣,焦爐煤氣的組成見下表,氫氣體積分數約為54-59%。變壓吸附(PSA)氫氣回收率為75-90%。根據2019年***焦炭產量,2019年焦爐煤氣副產的氫氣產量約為880萬噸,占氫氣總產量的38%。焦爐煤氣副產的氫氣約55%將繼續被焦化廠或鋼廠自用,45%對外銷售。焦爐煤氣制氫技術成本較低,如果考慮焦爐煤氣外購成本,焦爐煤氣制氫工藝成本為。如果不考慮焦爐煤氣外購成本,則氫氣產品的平均成本為。原材料焦爐煤氣的成本占總成本的80%,焦爐煤氣價格越氫成本優勢越明顯。如果從煤焦化過程開始分析制氫成本,苯、煤焦油、焦炭和氫四種產品進行成本分攤,氫氣產品在總產出中的價值占比為,制氫成本為。焦爐煤氣制氫既能實現的資源回收利用,又能彌補能源供應缺口,有助于形成良好的循環經濟產業鏈。 四川小型天然氣制氫設備