然气蒸汽重整制氢,是当前大规模制取氢气**为常用的方法。其基本原理基于甲烷与水蒸气在高温、催化剂作用下发生重整反应,生成氢气和一氧化碳,化学方程式为CH₄+H₂O⇌CO+3H₂。由于该反应为强吸热反应,需在800℃-1000℃的高温环境下进行,同时还需镍基催化剂以降低反应活化能,加速反应进程。反应过程中,首先将天然气进行脱硫处理,防止硫杂质致使催化剂中毒。随后,脱硫后的天然气与水蒸气混合,进入转化炉段进行重整反应。生成的粗合成气包含氢气、一氧化碳、二氧化碳以及未反应的甲烷和水蒸气,经变换反应,将一氧化碳进一步转化为氢气和二氧化碳,提高氢气产率。**后,通过变压吸附或膜分离技术,对混合气进行提纯,获取高纯度氢气。尽管该工艺技术成熟,氢气产量大,但存在能耗高、碳排放量大的问题,未来需在节能降碳技术研发上持续发力。 机载存储是氢能源的关键组成部分。新疆变压吸附天然气制氢设备
传统大型天然气制氢装置(单套产能>10万标方/小时)受限于固定高(>10亿元)、建设周期长(2-3年)等问题,难以满足分布式能源场景需求。小型模块化设备的崛起将打破这一格局:采用紧凑式重整炉设计(体积缩小至传统设备的1/5),集成微通道换热器(换热效率>5000W/(m²・K))与一体化PSA单元,单套设备产能可灵活配置(50-5000标方/小时),建设周期压缩至3-6个月。这类设备尤其适合三类场景:一是氢能重卡加注站,通过撬装式集成实现“即插即用”,配**场制氢-加氢一体化系统,降低氢气运输成本30%-50%;二是偏远油气田伴生气制氢,利用废弃甲烷资源(热值>30MJ/Nm³)现场制氢,为钻井平台提供绿色能源,同时减少火炬造成的碳排放;三是工业园区分布式供氢,通过多模块并联(比较大产能可达2万标方/小时),为燃料电池叉车、化工原料氢等提供灵活供氢方案。预计到2030年,小型模块化设备将占天然气制氢领域的35%以上。黑龙江制造天然气制氢设备科瑞工程天然气制氢设备具备良好的能源利用效率。
催化剂研发与性能优化催化剂是天然气制氢技术的突破口。传统镍基催化剂通过载体改性(添加MgO、La₂O₃)提升抗烧结能力,使用寿命从2年延长至5年。纳米结构催化剂(Ni粒径<10nm)使甲烷转化率提高20%,反应温度降低50℃。贵金属掺杂(如Ru)可抑制积碳生成,延长再生周期至18个月。新型核壳结构催化剂(Ni@SiO₂)通过物理限域效应,将积碳速率降低至·h。膜反应器技术将重整与分离耦合,采用Pd-Ag合金膜(厚度<10μm)实现氢气原位提纯,推动反应平衡正向移动,甲烷单耗降至³H₂。催化剂再生工艺(450℃空气烧焦+氢气还原)可使活性恢复率达95%。
天然气制氢过程会产生大量二氧化碳排放,对环境造成负面影响。据估算,每生产 1 千克氢气,蒸汽重整制氢约排放 10-12 千克二氧化碳。为应对这一挑战,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术逐渐应用于天然气制氢领域。通过在制氢过程中捕集二氧化碳,并将其运输到合适的地点进行封存或利用,可***降低碳排放。此外,开发新型制氢工艺,如化学链重整制氢,可实现二氧化碳的内分离,降低捕集成本。化学链重整利用载氧体在不同反应器间循环,实现天然气的重整和二氧化碳的分离。同时,**出台相关政策,对碳排放进行严格管控,鼓励企业采用低碳制氢技术,推动天然气制氢行业向绿色低碳方向发展。天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少。
天然气制氢项目落地,助力地方能源结构优化某地区**与一家能源企业签署投资协议,共同建设大型天然气制氢项目。该项目总投资达 10 亿元,规划建设规模为日产氢气 20 吨,预计明年建成投产。项目采用先进的天然气自热重整制氢工艺,具有占地面积小、启动速度快、能源利用效率高等优点。投产后,所产氢气将主要供应给当地的化工企业和新兴的燃料电池产业,满足其对清洁氢能源的需求。地方**相关负责人表示,该项目的落地将有助于优化地区能源结构,减少对传统化石能源的依赖,推动当地绿色能源产业发展。同时,项目还将带动上下游产业链的协同发展,创造大量就业机会。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。青海甲醇重整天然气制氢设备
氢能作为各个能源之间的桥梁,正迎来重大发展机遇。.新疆变压吸附天然气制氢设备
工艺流程与关键设备技术典型SMR装置包含原料预处理、重整反应、变换调整及气体提纯四大模块。原料天然气需经脱硫(ZnO吸附剂,硫含量<)、脱氯(活性炭床层)及预热(至500℃)后进入重整炉。重整反应器采用顶部燃烧-径向流动结构,内置多层镍基催化剂床层,热效率达92%。产物气经两级废热锅炉回收热量,生成中压蒸汽()驱动汽轮机发电,能量回收率超40%。变换单元采用高-中温串联工艺,铁铬催化剂(350-450℃)与铜锌催化剂(200-250℃)组合,使CO浓度从12%降至。气体提纯依赖变压吸附(PSA),采用13X分子筛在,回收率88%。全球单线比较大装置规模达60万Nm³/h,服务于炼化一体化项目。 新疆变压吸附天然气制氢设备