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《天然氣制氫技術(shù)的研究與展望》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、天然氣制氫技術(shù)的研究與展望從事油氣集中處理企業(yè)，油田在生產(chǎn)過程中，能夠生產(chǎn)出相當(dāng)規(guī)模的伴生干氣，對(duì)于天然氣深加工具有得天獨(dú)厚的條件，對(duì)于推進(jìn)天然氣制氫工藝的開發(fā)推廣具有更為廣泛的實(shí)際意義。 一、規(guī)?；茪湓怼 ?.1天然氣的主要加工過程包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整和芳烴生產(chǎn)。同時(shí)，包括天然氣開采、集輸和凈化。在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下，天然氣中烷烴和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過費(fèi)鍋換熱、進(jìn)入變換爐使CO變換成H2和CO2。再經(jīng)過換熱、冷凝、汽水分離，通過程序控制將氣體依序通
2、過裝有三種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附（PSA）升壓吸附N2、CO、CH4、CO2提取產(chǎn)品氫氣。降壓解析放出雜質(zhì)并使吸附劑得到再生. 天然氣的規(guī)模加工需要包括常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整和芳烴生產(chǎn)。同時(shí)，包括天然氣開采、集輸和凈化。在一定的壓力和一定的高溫及催化劑作用下，天然氣中烷烴和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過費(fèi)鍋換熱、進(jìn)入變換爐使CO變換成H2和CO2。再經(jīng)過換熱、冷凝、汽水分離，通過程序控制將氣體依序通過裝有三種特定吸附劑的吸附塔，由變壓吸附（PSA）升壓吸附N2、CO、CH4、CO
3、2提取產(chǎn)品氫氣。 二、天然氣制氫規(guī)模生產(chǎn) 氫作為一種二次化工產(chǎn)品，在現(xiàn)代的醫(yī)藥、精細(xì)化工、電子電氣等行業(yè)具有廣泛的用途。近年來，氫作為燃料電池的首選燃料，在未來能源結(jié)構(gòu)中將占有越來越重要的位置。采用傳統(tǒng)制氫的方法，如輕烴水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫、水電解制氫、甲醇裂解制氫、煤汽化制氫、氨分解制氫等，技術(shù)相對(duì)成熟，但必須要解決成本高、產(chǎn)出率低、人工效率低等“一高兩低”的問題?！ ∪⑻烊粴馑羝卣茪湫杞鉀Q的核心技術(shù)難點(diǎn) 天然氣水蒸汽重整制氫需吸收大量的熱，制氫過程能耗高，燃料成本占生產(chǎn)成本的50－70
4、％。遼河油田在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量有成效的研究工作，天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)不能滿足未能滿足大規(guī)模制氫的要求。因此研究和開發(fā)更為先進(jìn)的天然氣制氫新工藝技術(shù)是解決廉價(jià)氫源的重要保證，新工藝技術(shù)應(yīng)在降低生產(chǎn)裝置投資和減少生產(chǎn)成本方面應(yīng)有明顯的突破?！ ∷?、天然氣制氫技術(shù)發(fā)展方向 1.高溫裂解制氫技術(shù) 天然氣高溫裂解制氫是天然氣經(jīng)高溫催化分解為氫和碳該過程由于不產(chǎn)生二氧化碳，被認(rèn)為是連接化石燃料和可再生能源之間的過渡工藝過程。遼河油田對(duì)于天然氣高溫催化裂解制氫，廣泛開展了大量研究工作，所產(chǎn)生的碳能夠具有
5、特定的重要用途和廣闊的市場前景。 2.自熱重整制氫 該工藝同重整工藝相比，變外供熱為自供熱，反應(yīng)熱量利用較為合理，原理是在反應(yīng)器中耦合了放熱的天然氣燃燒反應(yīng)和強(qiáng)吸熱的天然氣水蒸汽重整反應(yīng)，反應(yīng)體系本身可實(shí)現(xiàn)自供熱。另外，由于自熱重整反應(yīng)器中強(qiáng)放熱反應(yīng)和強(qiáng)吸熱反應(yīng)分步進(jìn)行，因此反應(yīng)器仍需耐高溫的不修銹鋼管做反應(yīng)器，這就使得天然氣自熱重整反應(yīng)過程具有裝置投資高，生產(chǎn)能力低等缺點(diǎn)?！ ?.絕熱轉(zhuǎn)化制氫技術(shù) 天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫工藝采用廉價(jià)的空氣做氧源，設(shè)計(jì)的含有氧分布器的反應(yīng)器可解決催化劑床層熱點(diǎn)問
6、題及能量的合理分配，催化材料的反應(yīng)穩(wěn)定性也因床層熱點(diǎn)降低而得到較大提高，天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫在加氫站小規(guī)模現(xiàn)場制氫更能體現(xiàn)其生產(chǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。該新工藝具有流程短和操作單元簡單的優(yōu)點(diǎn)，可明顯降低小規(guī)?，F(xiàn)場制氫裝置投資和制氫成本?！ ?.天然氣部分氧化制氫技術(shù) 天然氣催化部分氧化制合成氣，相比傳統(tǒng)的蒸汽重整方法比，該過程能耗低，采用極其廉價(jià)的耐火材料堆砌反應(yīng)器，但天然氣催化部分氧化制氫因大量純氧而增加了昂貴的空分裝置投資和制氧成本。采用高溫?zé)o機(jī)陶瓷透氧膜作為天然氣催化部分氧化的反應(yīng)器，將廉價(jià)制氧與天然
7、氣催化部分氧化制氫結(jié)合同時(shí)進(jìn)行。初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估結(jié)果表明，同常規(guī)生產(chǎn)過程相比，其裝置投資將降低約25——30％，生產(chǎn)成本將降低30－50％?！ ∥?、天然氣脫硫工藝 1.遼河油田在原合成氨造氣工藝基礎(chǔ)上對(duì)轉(zhuǎn)化爐、脫硫變換、熱量回收系統(tǒng)等進(jìn)行了大膽改革，采用創(chuàng)新裝置，比老工藝大為減少，天然氣消耗也降低約1／3。技術(shù)特點(diǎn)：天然氣加壓脫硫后與水蒸汽在裝填有催化劑的特殊轉(zhuǎn)化爐裂解重整，生成氫氣、二氧化碳和一氧化碳的轉(zhuǎn)化氣，回收部分熱量后，經(jīng)變換降低轉(zhuǎn)化氣中CO含量、變換氣再通過變壓吸附（PSA）提純得到氫
8、氣。 2.主要性能指標(biāo) 在一定壓力下，利用活性碳、硅膠、分子篩、氧化鋁多種吸附劑組成的復(fù)合吸附床，將甲醇裂解氣、合成氨馳放氣、煉油廠的催化裂化干氣、變換氣、水煤氣和半水煤氣等各種含氫氣源中雜質(zhì)組分在較低壓力下選擇吸附，難吸附的氫從吸附塔出口作為產(chǎn)品氣輸出，以達(dá)到提純氫氣目的?！ ×?、提純與分離 吸附塔是交替進(jìn)行吸附、解吸和吸附準(zhǔn)備過程來達(dá)到連續(xù)產(chǎn)出氫氣。氫氣在壓力一定下進(jìn)入PSA-H2系統(tǒng).富氫氣自下而上通過裝填有專用吸附劑的吸附塔，從吸附塔頂部收集到的產(chǎn)品氫氣輸出界外.當(dāng)床
