天然气与氢能融合主要存在3种途径:上游制备融合。根据原料来源和生产过程不同,可分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中,灰氢主要为煤制氢,低成本;绿氢为新能源制氢,高成本;蓝氢为天然气制氢,成本介于灰氢与绿氢之间。截至2022年底,全国氢气产量为3781万吨,其中天然气制氢占比达18.1%。中游储运融合。氢气与天然气在储运环节具有较高的相似性,可利用管道、罐车、铁路及船舶等方式运输,其中管道掺氢是解决大规模、长距离氢能运输的良好过渡办法。由内蒙古西部天然气股份有限公司投资建设的国内首条掺氢高压输气管道工程已在内蒙古动工。终端利用融合。天然气与氢气在城市燃气、交通运输、电力供应、分布式供能等领域可实现协同发展。截至2022年底,全国投运加氢站274座。天然气制氢设备的运行成本相对较低,因能源便宜,且维护和运营成本较低,使得它成为许多企业的理想选择。山东新型天然气制氢设备
天然气制氢是一种通过利用化学反应来将天然气转化为氢气的技术。这种技术在工业和能源领域得到广泛应用,在生产出高质量的氢气的同时,也能够为环境保护事业作出贡献。1、提取天然气第一步就是从天然气井中提取天然气。长庆石化公司的天然气储备量很大,为了能够利用这些储备,公司从天然气井中提取出来天然气。据统计,公司每天从天然气井中提取的天然气量达到了120万立方米,这些天然气主要是由甲烷和少量的乙烷组成的。2、脱硫天然气中含有一定的硫化氢气体,这些气体会影响到后续的制氢工艺同时也会对环境造成污染。3、脱碳这一步是将天然气中的二氧化碳去除,也是为了减少二氧化碳对后续制氢过程的影响。4、制氢将经过脱硫和脱碳的天然气送入蒸汽重整反应器中与蒸汽进行作用,反应生成氢气。在这一步中,天然气中的甲烷与水化合反应,产生氢气和氧化碳。 山东新型天然气制氢设备氢气是一种清洁能源,可以用于燃料电池、化工等领域,因此制氢设备具有广泛的应用前景。
天然气水蒸气重整在合成氨工业中应用十分,但在加氢站规模,天然气水蒸气重整和变压吸附(PSA)分离净化氢气的整套装置投资以及制氢成本都会大幅度增加。天然气的自热重整,部分氧化重整的共同特点是系统中需要有制纯氢的设备,并且产品气是CO、CO2和H2的混合气,仍需经过变换反应和氢气的分离过程。因此,现有的天然气水蒸气重整制氢和常规的深冷分离或变压吸附分离净化氢技术,不是很适于加氢站对小规模制氢装置的需求,研究开发制氢新工艺,缩短流程,简化操作单元,可以减少小规模现场制氢装置投资和制氢成本。
目前,约有1/2的氢气是通过天然气蒸气转化法(SRM)制取的。整个工艺流程是由原料气处理、蒸气转化、CO变换和氢气提纯4大单元组成。原料气,原料气处理-蒸转化CO化气提纯原料气处理主要是采用加氢催化脱除天然气中的硫,普遍采用的方法是Co-Mo加氢转化串ZnO脱硫技术:原料气先在转化炉对流段预热到约350-400C,先采用Co-Mo催化剂加氢法在加氢反应器中将气体原料中的有机硫转化为无机硫H,S,再用ZnO吸附脱硫槽脱除H,S.此技术能将气体中的总硫含量降到0.1mg/mm3以下。制氢设备在生产过程中需要严格控制反应条件,如温度、压力、时间等,以确保产品的质量和稳定性。
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是一种环保的制氢方式,不会产生有害物质,符合可持续发展的要求。内蒙古耐高温天然气制氢设备
制氢设备在燃料电池领域也具有广泛的应用前景,可以用于为汽车、飞机等提供清洁能源。山东新型天然气制氢设备
天然气部分氧化制氢天然气部分氧化制氢的反应器采用的是高温无机陶瓷透氧膜,与传统的蒸汽重整制氢的方式相比较来说,天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少,因为它采用的是一些价格低廉的耐火材料组成的反应器。这种天然气制氢工艺比一般的生产工艺在设备投资方面的成本降低了25%左右,生产的成本降低了40%左右,可以在一定程度上降低投资成本。天然气高温裂解制氢天然气高温裂解制氢主要在高温条件下,天然气催化分解成为碳和氢,但是在这一过程中并不产生任何二氧化碳,所以一般将其认为是从化石燃料使用到可再生能源利用的过渡工艺。这种工艺目前还在研究当中,但是可以预见的是这种天然气制氢工艺具有良好的应用前景。山东新型天然气制氢设备