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。天然气制氢设备的使用还可以减少对传统能源的依赖,降低对环境的污染,具有良好的环保效益。浙江加工天然气制氢设备
天然气部分氧化制氢。天然气催化部分氧化制合成气,相比传统的蒸汽重整方法比,该过程能耗低,采用极其廉价的耐火材料堆砌反应器但天然气催化部分氧化制氢因大量纯氧而增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本。采用高温无机陶瓷透氧膜作为天然气催化部分氧化的反应器,将廉价制氧与天然气催化部分氧化制氨结合同时进行。初步技术经济评估结果表明同常规生产过程相比其装置投资将降低约25——30%生产成本将降低30-50%。陕西甲醇天然气制氢设备近年来,随着氢能源的发展,天然气制氢设备逐渐成为了研究的热点,其具有的高效、低成本等优势备受关注。
天然气制氢是以天然气做原料生产氢气。根据天然气参加反应的不同,可以分为传统水蒸气重整制氢,部分氧化反应制氢,自热重整制氢三种制氢工艺。水蒸气重整制氢由于设备投资低,产氢率较高,是工业上应用多的天然气制氢技术。绿色发展越来越成为全球共同的发展理念。我国天然气制氢位于煤制氢后列第二。我国天然气制氢始于20世纪70年代,主要为合成氨提供氢气。随着催化剂品质的提高、工艺流程的改进、控制水平的提高、设备形式和结构的优化,天然气制氢工艺的可靠性和安全性都得到了保证。其不足之处是原料利用率低,工艺复杂,操作条件苛刻,并且对设计制造、控制水平和对操作人员的理论水平及操作技能均要求高。
工业化制氢现状1三种制氢方案对比(1)天然气水蒸汽重整制氢(2)甲醇水蒸汽重整制氢(3)电解水制氢2大型制氢:天然气水蒸汽重整制氢占主导地位特点:(1)天然气既是原料气也是燃料气,无需运输,氢能耗低,消耗低,氢气成本。(2)自动化程度高,安全性能高。(3)天然气制氢投资较高,适合大规模工业化生产,一般制氢规模在5000Nm3/h以上时选择天然气制氢工艺更经济3小型制氢、高纯氢采用电解水方法(1)多年来,水电解制氢技术自开发以来一直进展不大,其主要原因是需要耗用大量的电能,电价的昂贵,用水电解制氢都不经济。(2)电解水制氢,规模一般小于200Nm3/h,是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高,达到5~8kwh/Nm3H2,其单位氢气成本较高4甲醇水蒸汽重整制氢是中小型制氢的(1)甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比,投资省,能耗低。由于反应温度低(230℃~280℃),工艺条件缓和,燃料消耗也低。与同等规模的天然气制氢装置相比,甲醇蒸汽转化制氢的能耗约是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得,运输,储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高,不需要再进行净化处理,反应条件温和,流程简单,故易于操作天然气制氢设备的未来发展前景广阔,可以为氢能源的发展提供更多的选择和支持。
天然气制氢是把天然气通过化学反应转化为氢气的过程。大型天然气制氢反应器较为成熟,但适用于燃料电池的小微型天然气制氢反应器需将原料气预热、脱盐水加热及工艺蒸汽生产、空气预热、燃料及燃烧器、催化重整转化、烟气与工艺气换热等多个系统高度集成,设计和加工制造难度较大。每一个或几个固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆发电,就需要至少匹配1台小微型天然气制氢反应器。小微型天然气制氢反应器还可经进一步处理,匹配质子交换膜燃料电池(PEFC)热电联供系统,适用于电厂冷却用氢及实验室用氢等小规模工业用氢场景,市场应用前景广阔。制氢设备在生产过程中会产生大量的副产物,需要进行分离和处理,以避免对环境造成污染。重庆大型天然气制氢设备
制氢设备需要精确控制温度和压力,以确保反应的顺利进行和氢气的纯度。浙江加工天然气制氢设备
天然气脱硫:本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫,采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂,并在原料气中加入约1-5%的氢,在约400C高温下发生下述反应:RSH+Hz=HzS+RHHS+MnO=MnS+HO经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后,剩余的硫化氢,再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收:HS+ZnO=ZnO+HOCHsSH+ZnS+CHs+H0氧化锌吸硫速度极快,因而脱硫沿气体流动方向逐层进行,硫被脱除至0.1ppm以下,以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。浙江加工天然气制氢设备