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(tǒng)中需要有制純氫的設備,并且產(chǎn)品氣是CO、CO2和H2的混合氣,仍需經(jīng)過變換反應和氫氣的分離過程。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小規(guī)模制氫裝置的需求,研究開發(fā)制氫新工藝,縮短流程,簡化操作單元,可以減少小規(guī)?,F(xiàn)場制氫裝置制氫成本。天然氣制氫工藝的改進通過對轉(zhuǎn)化爐、熱量回收系統(tǒng)等進行改造可以實現(xiàn)成本節(jié)約、降低對天然氣原料的消耗,這種技術(shù)通過對原料的消耗,這種技術(shù)通過對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(zhì)組分在適當?shù)膲毫l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(xiàn)氫氣的提純。 根據(jù)天然氣參加反應的不同,可以分為傳統(tǒng)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(xiàn),常見的氫氣純化技術(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(guī)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(zhì),然后在低壓下解吸的提純方法,適用于大規(guī)模制氫設備。2,膜分離作為一種常用的提純技術(shù),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(guī)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(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,化學提純是指通過化學反應將氫氣中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),從而實現(xiàn)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(fā)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(yè)、半導體、浮法玻璃等超過17個行業(yè)中使用,應用領(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、中間存儲量不大、負荷任意調(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(chǎn)氫氣和氧氣。因此氫能作為、清潔的二次能源,優(yōu)勢突出,越來越收到重視。近年來,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,優(yōu)先于氫氣占據(jù)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(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加氫處理單元的設計和操作有著的影響。通常煉廠基于經(jīng)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(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高純氫等方式來滿足生產(chǎn)需求。很多對氫氣純度和雜質(zhì)要求極為苛刻的廠家還配置了氫氣純化器進一步純化氫氣。創(chuàng)新型天然氣制氫設備推動制氫技術(shù)進步。
氫能可以發(fā)揮清潔無污染、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢,實施傳統(tǒng)化石燃料替代,實現(xiàn)交通運輸行業(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、物流車、拖車等大功率、長續(xù)航商用車相比于純電動汽車,具有加注時間短及續(xù)航里程長等優(yōu)勢。燃料電池有軌電車除具有清潔、環(huán)保、高效等優(yōu)勢外,還無需復雜的地面供電系統(tǒng),可以大幅節(jié)省造價。在船運領(lǐng)域,氫及氫基燃料可實現(xiàn)對長途船運的脫碳改造,滿足國際公約和法規(guī)對船舶日趨嚴格的排放要求。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(yōu)點在于其成本低、穩(wěn)定性高、操作簡便。四川小型天然氣制氫設備
焦爐煤氣副產(chǎn)氫焦爐煤氣是焦炭生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品,通常生產(chǎn)1t焦炭可副產(chǎn)380-420m3的焦爐氣,焦爐煤氣的組成見下表,氫氣體積分數(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年焦爐煤氣副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量約為880萬噸,占氫氣總產(chǎn)量的38%。焦爐煤氣副產(chǎn)的氫氣約55%將繼續(xù)被焦化廠或鋼廠自用,45%對外銷售。焦爐煤氣制氫技術(shù)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(chǎn)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(yōu)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(chǎn)品進行成本分攤,氫氣產(chǎn)品在總產(chǎn)出中的價值占比為,制氫成本為。焦爐煤氣制氫既能實現(xiàn)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(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。 四川小型天然氣制氫設備