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                氫氣作為一種重要的化工原料,你知道它都有哪些生產方法嗎?

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                氫氣作為一種重要的化工原料,你知道它都有哪些生產方法嗎?

                發布日期:2020-04-07 作者:甘肅化工原料 點擊:

                我們日常生活中用的很多東西基本都是化學合成的,那你氫氣知道它都有哪些生產方法嗎?甘肅化工原料的技術人員給您介紹一下,氫氣是一種清潔的二次能源,氫氣來源是能源產業發展的首要問題,因此制氫技術備受行業關注。目前業內研究提出的制氫方式很多,包括采用化石資源(煤、石油、天然氣)和可再生資源(水、生物質、太陽能等)生產氫氣,但在工業上能夠實現規?;?、具有經濟性、占據主導地位的制氫原料仍是煤和天然氣等化石原料,如何利用我國現有的化石資源稟賦條件,研究開發工業上切實可行的制氫工藝技術,具有十分重要的現實意義。

                工業制氫生產技術有煤氣化法、甲烷蒸汽轉化法、重油部分氧化法、甲醇蒸汽轉化法、水電解法、副產含氫氣體回收法以及生物質氣化制氫等。

                目前,大規模制氫仍以煤和天然氣為主,全球氫氣生產92%采用煤和天然氣,約7%來自于工業副產物,只有1%來自于電解水。近年來由于煤制氫、天然氣制氫技術的大規模應用,基于石油替代及經濟性方面的原因,重油(常、減壓渣油及燃料油等)部分氧化制氫技術在工業上已經很少采用。

                煤制氫

                煤氣化制氫是工業大規模制氫的首選方式之一,其具體工藝過程是煤炭經過高溫氣化生成合成氣(H2+CO)、CO與水蒸氣經變換轉變為H2+CO2、脫除酸性氣體(CO2+SO2)、氫氣提純等工藝環節,可以得到不同純度的氫氣。

                傳統煤氣化制氫工藝具有技術成熟、原料成本低、裝置規模大等特點,但其設備結構復雜、運轉周期相對短、配套裝置多、裝置投資成本大,而且氣體分離成本高、產氫效率偏低、CO2排放量大。與煤氣化工藝一樣,煉廠生產的石油焦也能作為氣化制氫的原料,這是石油焦高附加值利用的重要途徑之一。煤/石油焦制氫工藝還能與煤整體氣化聯合循環工藝(IGCC)有效結合,實現氫氣、蒸汽、發電一體化生產,提升煉廠效益。

                煤氣化制氫技術已有一百余年發展歷史,可分為三代技術:

                第一代技術是德國在20世紀20~30年代開發的常壓煤氣化工藝,典型工藝包括碎煤加壓氣化Lurgi爐的固定床工藝、常壓Winkler爐的流化床和常壓KT爐的氣流床等,這些工藝都以氧氣為氣化劑,實行連續操作,氣化強度和冷煤氣效率得到極大提高。

                甘肅化工原料

                第二代技術是20世紀70年代由德國、美國等國家在第一代技術的基礎上開發的加壓氣化工藝,典型工藝包括Shell、Texaco、BGL、HTW、KRW氣化工藝等。我國煤氣化制氫工藝主要用于合成氨的生產,多年來開發了一批具有自主知識產權的先進煤氣化技術,如多噴嘴水煤漿氣化技術、航天爐技術、清華爐技術等。

                第三代技術主要有煤催化氣化、煤等離子體氣化、煤太陽能氣化和煤核能余熱氣化等,目前仍處于實驗室研究階段。

                天然氣蒸汽轉化制氫

                天然氣制氫是北美、中東等地區普遍采用的制氫路線。工業上由天然氣制氫的技術主要有蒸汽轉化法、部分氧化法以及天然氣催化裂解制氫。

                01、天然氣蒸汽轉化制氫

                蒸汽轉化法是在催化劑存在及高溫條件下,使甲烷等烴類與水蒸氣發生重整反應,生成H2、CO等混合氣體,該反應是強吸熱反應,需要外界供熱(天然氣燃燒)

                天然氣水蒸氣重整制氫技術成熟,廣泛應用于生產合成氣、純氫和合成氨原料氣的生產,是工業上最常用的制氫方法。天然氣蒸汽重整反應要求在750~920℃高溫下進行,反應壓力2~3MPa,催化劑通常采用Ni/Al2O3。工業生產過程中的水蒸氣和甲烷的摩爾比一般為3~5,生成的H2/CO比約為3,甲烷蒸汽轉化制得的合成氣進入水氣變換反應器,經過高低溫變換反應將CO轉化為CO2和額外的氫氣,以提高氫氣產率。

                02、甲烷部分氧化法制氫

                部分氧化法是由甲烷等烴類與氧氣進行不完全氧化生成合成氣:

                該過程可自熱進行,無需外界供熱,熱效率較高。但若用傳統的空氣液化分離法制取氧氣,則能耗太高,近年來國外開發出用富氧空氣代替純氧的工藝。

                天然氣經過壓縮、脫硫后,先與蒸汽混合預熱到約500℃,再與氧或富氧空氣(也預熱到約500℃)分兩股氣流分別從反應器頂部進入反應器進行部分氧化反應,反應器下部出轉化氣,溫度為900~1000℃,氫含量50%~60%。該工藝是利用反應器內熱進行烴類蒸汽轉化反應,因而能廣泛地選擇烴類原料并允許較多雜質存在(重油及渣油的轉化大都采用部分氧化法),但需要配置空分裝置或變壓吸附制氧裝置,投資高于天然氣蒸汽轉化法。

                甘肅化工原料的技術人員總結:天然氣部分氧化制氫的反應器采用的是高溫無機陶瓷透氧膜,可在高溫下從空氣中分離出純氧,避免氮氣進入合成氣,這與傳統的蒸汽重整制氫相比,工藝能耗顯著降低,可在一定程度上降低投資成本。

                本文網址:http://www.starsportsimage.com/news/499.html

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