威利雅带您详细了解天然气制氢
发布日期:2022-01-08 16:26:54 访问次数:1120
天然气是一种石油化工燃料资源,目前已经探明的世界天然气储量有140多万亿m³,没有被探明的天然气储量也相当可观。利用天然气资源进行优化制氢得到了高度的重视,可以减少甲烷、二氧化碳等温室气体的排放,对于节约能源和保护环境具有双重意义。
利用甲烷为原料进行制氢的方法有:通过制备H2和CO的混合气后,得到氢气;通过甲烷的直接分解得到氢气。传统的方法(SMR,POX,ATR)等在生成氢气的同时也产生了大量CO,为了得到纯氢气,需要将合成气中的CO去除,这对于整个过程而言不够经济。甲烷裂解反应可以直接得到氢气,这个反应的主产物是氢气,幅产物是碳。
甲烷制氢反应器类型:固定床反应器、蜂窝状反应器、流动床反应器、膜反应器。
天然气甲烷制氢已经实现了工业化,国际上具有影响力的制氢公司有美国空气化工产品 司(Air Production)、法国的德希尼布(Tcchnip)、德国的鲁奇(Lurgi)、林德(Linde)等公司。国内天然气制氢公司主要是常州蓝博净化公司、其与齐鲁石化院联合开发的中小规模制氢工艺技术、装置流程、运营管理模式,整体水平达到了国际技术水平。
目前利用富含甲烷气体作为制氢原料气的研究才刚起步,国内外学者对以甲烷和CO2混合气为主体成分进行重整制氢展开了研究,制氢技术手段有CO2干重整制氢、水蒸气重整制氢、自热重整制氢。
对于CO2干重整制氢法,研究多的是重整过程中催化剂的使用,合适的催化剂可以加速重整制氢过程,提高气体转化率,减少幅产物的生成等。在甲烷/CO2干重整过程中钉、铱、铂、铑等贵金属催化剂都可促进天然气转化,生成的H2和CO,产物中只有少量CO2存在;整个重整过程催化剂没有明显失活症状,催化剂表面的积碳量也少。
Ni/La2O3/γAl2O3催化剂作为甲烷/CO2重整过程的催化剂,其中适量La2O3的加入可以增强Ni与载天Al2O3的相互作用,提高催化剂的还原温度,增强催化剂的还原性,提高催化剂的抗积碳性,从而使催化剂的活性和稳定性有所提高。
对于甲烷水蒸气重整制氢过程,人们对重整制氢的热力学进行了分析,研究了反应温度、甲烷和氧气摩尔比以及水蒸气加入量等因素对重整性能的影响。研究发现,甲烷的转化率均随着甲烷和氧气的摩尔比、水蒸气的加入量、反应温度的升高而增加。当体系中有NiO/MgO固溶体催化时,将具有较好的催化重整性能。
甲烷的自热重整制氢过程是根据甲烷催化氧化的放热过程与甲烷水蒸气重整的吸热过程可以耦合作用的原理,实现整个过程自供热。整个过程在高温下进行,燃烧区的温度远大于催化区的温度,燃烧区的积碳问题将破坏整个反应平衡,影响传热过程等。为了解决在重整制氢过程中存在的问题,人们对重整工艺进行了研究,例如将重整过程与深冷分离技术结合,分阶段分别去除水蒸气、CO2,将高纯的H2从混合气体中分离出来。
利用甲烷为原料进行制氢的方法有:通过制备H2和CO的混合气后,得到氢气;通过甲烷的直接分解得到氢气。传统的方法(SMR,POX,ATR)等在生成氢气的同时也产生了大量CO,为了得到纯氢气,需要将合成气中的CO去除,这对于整个过程而言不够经济。甲烷裂解反应可以直接得到氢气,这个反应的主产物是氢气,幅产物是碳。
甲烷制氢反应器类型:固定床反应器、蜂窝状反应器、流动床反应器、膜反应器。
天然气甲烷制氢已经实现了工业化,国际上具有影响力的制氢公司有美国空气化工产品 司(Air Production)、法国的德希尼布(Tcchnip)、德国的鲁奇(Lurgi)、林德(Linde)等公司。国内天然气制氢公司主要是常州蓝博净化公司、其与齐鲁石化院联合开发的中小规模制氢工艺技术、装置流程、运营管理模式,整体水平达到了国际技术水平。
目前利用富含甲烷气体作为制氢原料气的研究才刚起步,国内外学者对以甲烷和CO2混合气为主体成分进行重整制氢展开了研究,制氢技术手段有CO2干重整制氢、水蒸气重整制氢、自热重整制氢。
对于CO2干重整制氢法,研究多的是重整过程中催化剂的使用,合适的催化剂可以加速重整制氢过程,提高气体转化率,减少幅产物的生成等。在甲烷/CO2干重整过程中钉、铱、铂、铑等贵金属催化剂都可促进天然气转化,生成的H2和CO,产物中只有少量CO2存在;整个重整过程催化剂没有明显失活症状,催化剂表面的积碳量也少。
Ni/La2O3/γAl2O3催化剂作为甲烷/CO2重整过程的催化剂,其中适量La2O3的加入可以增强Ni与载天Al2O3的相互作用,提高催化剂的还原温度,增强催化剂的还原性,提高催化剂的抗积碳性,从而使催化剂的活性和稳定性有所提高。
对于甲烷水蒸气重整制氢过程,人们对重整制氢的热力学进行了分析,研究了反应温度、甲烷和氧气摩尔比以及水蒸气加入量等因素对重整性能的影响。研究发现,甲烷的转化率均随着甲烷和氧气的摩尔比、水蒸气的加入量、反应温度的升高而增加。当体系中有NiO/MgO固溶体催化时,将具有较好的催化重整性能。
甲烷的自热重整制氢过程是根据甲烷催化氧化的放热过程与甲烷水蒸气重整的吸热过程可以耦合作用的原理,实现整个过程自供热。整个过程在高温下进行,燃烧区的温度远大于催化区的温度,燃烧区的积碳问题将破坏整个反应平衡,影响传热过程等。为了解决在重整制氢过程中存在的问题,人们对重整工艺进行了研究,例如将重整过程与深冷分离技术结合,分阶段分别去除水蒸气、CO2,将高纯的H2从混合气体中分离出来。