天然氣制氫設(shè)備根據(jù)工藝需求分為多種類型。大型制氫裝置主要采用頂燒爐、側(cè)燒爐和梯臺爐等重整爐型。頂燒爐因燃燒器布置在輻射室頂部,具有熱效率高、占地面積小、操作簡便等優(yōu)勢,成為新建工廠的優(yōu)先。側(cè)燒爐和梯臺爐因歷史原因在存量裝置中仍有應用,但新建項目已較少采用。此外,部分氧化制氫設(shè)備通過天然氣與氧氣不完全氧化反應,在1300-1400℃高溫下生成合成氣,具有能耗低、設(shè)備投資高的特點;自熱重整制氫設(shè)備則耦合放熱燃燒反應與吸熱重整反應,實現(xiàn)自供熱,簡化工藝流程。天然氣制氫的副產(chǎn)品有從氯堿工業(yè)副產(chǎn)氣、煤化工焦爐煤氣、合成氨產(chǎn)生的尾氣。上海天然氣天然氣制氫設(shè)備
安全風險防控與標準體系天然氣制氫裝置的安全管理需覆蓋原料儲運、反應控制及尾氣處理全鏈條。甲烷-空氣混合物極限為5-15%(V/V),需采用氮氣置換系統(tǒng)和激光甲烷檢測儀(檢測限1ppm)實現(xiàn)雙重防護。重整爐超溫是主要風險源,通過在催化劑床層布置20組熱電偶,配合緊急噴淋系統(tǒng)(響應時間<1秒),可將飛溫事故概率降低至10??次/年。尾氣處理方面,采用催化氧化裝置將未轉(zhuǎn)化甲烷和CO氧化為CO?,VOCs排放濃度可控制在5mg/Nm3以下。國內(nèi)已發(fā)布《天然氣制氫裝置安全規(guī)范》(GB/T 37562-2019),對裝置耐壓等級、防爆區(qū)域劃分及應急預案編制作出明確規(guī)定,推動行業(yè)安全水平提升。江蘇國內(nèi)天然氣制氫設(shè)備未來應聚焦氫能領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù),著眼于氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展路徑。
天然氣制氫技術(shù)正朝著**碳化、智能化和模塊化方向演進。催化劑領(lǐng)域,單原子合金催化劑(Ni-Cu SAAs)將甲烷轉(zhuǎn)化溫度壓低至650℃,同時將貴金屬用量減少95%。反應器設(shè)計方面,微通道重整器(通道尺寸<500μm)通過強化傳熱傳質(zhì),使氫氣產(chǎn)率提升30%,設(shè)備體積縮小80%。系統(tǒng)集成層面,太陽能光熱耦合SMR裝置利用槽式集熱器提供反應熱,能耗接近零。產(chǎn)業(yè)布局上,中東地區(qū)依托廉價天然氣資源建設(shè)大型出口基地,歐洲則發(fā)展分布式藍氫網(wǎng)絡。預計到2030年,全球天然氣制氫產(chǎn)能將突破8000萬噸/年,占氫氣總供給量的45%,形成"天然氣制氫-CCUS-氫能儲運"的完整價值鏈。
天然氣制氫是當前相當有規(guī)?;瘧们熬暗闹茪浼夹g(shù)之一,其**原理是通過重整反應將甲烷(CH?)轉(zhuǎn)化為氫氣(H?)和一氧化碳(CO),再通過后續(xù)工藝提純氫氣。主流工藝包括蒸汽重整(SMR)、部分氧化(POX)和自熱重整(ATR)。其中,蒸汽重整技術(shù)成熟度比較高,占據(jù)全球90%以上的天然氣制氫產(chǎn)能。該過程的**反應為:CH?+H?O→CO+3H?(重整反應)CO+H?O→CO?+H?(水煤氣變換反應)典型設(shè)備系統(tǒng)由預處理單元、重整裝置、換熱網(wǎng)絡、壓力擺動吸附(PSA)單元及尾氣處理系統(tǒng)構(gòu)成。預處理單元通過脫硫、脫氯等工藝保護下游催化劑;重整裝置在700-900℃高溫下運行,采用鎳基催化劑促進甲烷轉(zhuǎn)化;PSA單元通過周期性吸附/解吸循環(huán),將氫氣純度提升至。技術(shù)創(chuàng)新方面,托普索公司的SynCOR甲烷三重整工藝通過集成CO?循環(huán),將能效提升至85%;西門子能源開發(fā)的Silyzer技術(shù),采用微通道反應器實現(xiàn)體積縮小50%。科瑞工程天然氣制氫設(shè)備具備良好的能源利用效率。
天然氣制氫在化工行業(yè)應用:在化工領(lǐng)域,天然氣制氫應用極為廣。以合成氨生產(chǎn)為例,氫氣是合成氨的關(guān)鍵原料,約占合成氨原料氣的 75% 。天然氣制氫裝置能為合成氨工廠提供大規(guī)模、穩(wěn)定的氫氣供應。在煉**業(yè),氫氣用于油品加氫精制,可去除油品中的硫、氮等雜質(zhì),提高油品質(zhì)量,滿足日益嚴格的環(huán)保標準。通過天然氣制氫為煉油廠配套,能高效提升油品品質(zhì),生產(chǎn)出清潔燃料。此外,在甲醇生產(chǎn)中,氫氣與一氧化碳反應合成甲醇,天然氣制氫提供的大量氫氣保障了甲醇的規(guī)?;a(chǎn),有力推動了化工行業(yè)眾多產(chǎn)品的生產(chǎn)與升級,促進了化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。天然氣制氫設(shè)備的安全系統(tǒng)為生產(chǎn)保駕護航。安徽變壓吸附天然氣制氫設(shè)備
蘇州科瑞天然氣制氫設(shè)備擁有穩(wěn)定的制氫工藝。上海天然氣天然氣制氫設(shè)備
然氣蒸汽重整制氫,是當前大規(guī)模制取氫氣**為常用的方法。其基本原理基于甲烷與水蒸氣在高溫、催化劑作用下發(fā)生重整反應,生成氫氣和一氧化碳,化學方程式為CH?+H?O?CO+3H?。由于該反應為強吸熱反應,需在800℃-1000℃的高溫環(huán)境下進行,同時還需鎳基催化劑以降低反應活化能,加速反應進程。反應過程中,首先將天然氣進行脫硫處理,防止硫雜質(zhì)致使催化劑中毒。隨后,脫硫后的天然氣與水蒸氣混合,進入轉(zhuǎn)化爐段進行重整反應。生成的粗合成氣包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及未反應的甲烷和水蒸氣,經(jīng)變換反應,將一氧化碳進一步轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳,提高氫氣產(chǎn)率。**后,通過變壓吸附或膜分離技術(shù),對混合氣進行提純,獲取高純度氫氣。盡管該工藝技術(shù)成熟,氫氣產(chǎn)量大,但存在能耗高、碳排放量大的問題,未來需在節(jié)能降碳技術(shù)研發(fā)上持續(xù)發(fā)力。 上海天然氣天然氣制氫設(shè)備