能量系統(tǒng)集成與能效提升天然氣制氫的能效優(yōu)化需實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)平衡與過程集成的協(xié)同。通過熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)技術(shù),將重整爐煙氣余熱(600-800℃)用于發(fā)電和蒸汽生產(chǎn),系統(tǒng)綜合能效從65%提升至82%。新型化學(xué)鏈重整(CLR)工藝采用載氧體(如Fe?O?/Al?O?)替代傳統(tǒng)燃燒供熱,減少顯熱損失,能耗降低18%。動(dòng)態(tài)模擬表明,采用多級預(yù)重整器可將甲烷轉(zhuǎn)化率提高12%,同時(shí)降低主反應(yīng)器體積30%。實(shí)際案例中,巴斯夫路德維希港工廠通過集成有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC),將低品位余熱(120-180℃)轉(zhuǎn)化為電力,年節(jié)能量達(dá)15萬噸標(biāo)煤。天然氣部分氧化制氫工藝所消耗的能量更加少。甲醇天然氣制氫設(shè)備生產(chǎn)廠家
近日,國內(nèi)某能源巨頭宣布,旗下位于西部地區(qū)的天然氣制氫工廠完成技術(shù)升級與產(chǎn)能擴(kuò)建項(xiàng)目。該工廠采用全新的高效轉(zhuǎn)化爐技術(shù),結(jié)合自主研發(fā)的高性能催化劑,使得天然氣制氫效率大幅提高。升級后,工廠日產(chǎn)氫氣量從原來的 5 噸提升至 8 噸,產(chǎn)能增長 60%。據(jù)了解,新技術(shù)優(yōu)化了天然氣蒸汽重整反應(yīng)過程,降低了反應(yīng)所需能耗,同時(shí)提高了甲烷的轉(zhuǎn)化率。與傳統(tǒng)工藝相比,新系統(tǒng)可將每立方米天然氣轉(zhuǎn)化為氫氣的產(chǎn)量提高 15%。能源公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,此次技術(shù)升級不僅提升了產(chǎn)能,還降低了生產(chǎn)成本,增強(qiáng)了公司在氫氣市場的競爭力。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,該工廠計(jì)劃在未來兩年內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能,滿足日益增長的市場需求。寧夏大型天然氣制氫設(shè)備天然氣制氫的成本主要由天然氣、燃料氣和制造成本構(gòu)成,其中天然氣價(jià)格是主要因素。
設(shè)備投資成本:制氫設(shè)備購置:制氫設(shè)備的采購成本較高,尤其是關(guān)鍵設(shè)備,如轉(zhuǎn)化爐、凈化裝置等,需要大量資金投入。不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備在質(zhì)量、性能以及價(jià)格上存在差異,先進(jìn)高效的設(shè)備初期投入大,但從長期運(yùn)營看,能提高氫氣產(chǎn)率、降低能耗,可降低單位制氫成本4。設(shè)備維護(hù)與折舊:設(shè)備在日常運(yùn)行過程中需要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、更換易損件等,這些維護(hù)成本會(huì)增加制氫的總成本。而且,設(shè)備隨著使用年限的增加會(huì)逐漸產(chǎn)生折舊,折舊費(fèi)用也會(huì)計(jì)入制造成本4。
天然氣制氫設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新聚焦高效化、低成本化和低碳化。在高效化方面,高溫?zé)o機(jī)陶瓷透氧膜技術(shù)用于部分氧化制氫,可替代空分裝置,降低氧氣成本,使裝置投資降低25-30%,生產(chǎn)成本降低30-50%。自熱重整技術(shù)通過耦合放熱與吸熱反應(yīng),優(yōu)化能量利用,解決催化劑床層熱點(diǎn)問題。在低碳化方面,干重整技術(shù)利用CO?與CH?反應(yīng)制氫,實(shí)現(xiàn)CO?消納,適用于高CO?含量氣源。此外,設(shè)備材料創(chuàng)新如微合金鋼爐管的應(yīng)用,提高了爐管強(qiáng)度和傳熱效率,降低了設(shè)備厚度和投資成本。在全球氣候加速變化的情境下,氫能逐漸被視為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵燃料。
天然氣制氫設(shè)備面臨碳排放和成本兩大挑戰(zhàn)。盡管天然氣制氫碳排放低于煤制氫,但仍屬化石燃料制氫,需結(jié)合碳捕集與封存(CCUS)技術(shù)進(jìn)一步減排。成本方面,部分氧化制氫因需純氧和高溫設(shè)備,投資成本較高;蒸汽重整制氫則能耗較大,燃料成本占生產(chǎn)成本的50-70%。解決方案包括:優(yōu)化工藝流程,如自熱重整技術(shù)減少外部能耗;研發(fā)低成本催化劑和新型反應(yīng)材料,如耐積碳催化劑用于裂解制氫;推廣模塊化小型制氫設(shè)備,降低投資門檻,適應(yīng)分布式能源需求。同時(shí),政策引導(dǎo)如碳交易市場機(jī)制,可激勵(lì)企業(yè)投資CCUS技術(shù),推動(dòng)天然氣制氫向低碳化發(fā)展。我國天然氣制氫始于20世紀(jì)70年代,主要為合成氨提供氫氣。寧夏大型天然氣制氫設(shè)備
。氫是宇宙中儲(chǔ)量為豐富的元素,也是普通燃料中能量高密度的綠色能源之一。甲醇天然氣制氫設(shè)備生產(chǎn)廠家
天然氣蒸汽重整制氫設(shè)備是當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模制取氫氣的主流裝置,其**由原料預(yù)處理系統(tǒng)、蒸汽重整反應(yīng)系統(tǒng)、變換反應(yīng)系統(tǒng)和氫氣提純系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。在原料預(yù)處理階段,天然氣需先通過脫硫塔,利用氧化鋅、活性炭等脫硫劑脫除其中的硫化氫等含硫雜質(zhì),避免后續(xù)催化劑中毒。經(jīng)預(yù)處理后的天然氣與水蒸氣按一定比例混合,進(jìn)入蒸汽重整反應(yīng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的設(shè)備為轉(zhuǎn)化爐,轉(zhuǎn)化爐內(nèi)設(shè)有多根反應(yīng)管,管內(nèi)裝填鎳基催化劑,外部通過天然氣或其他燃料供熱,使反應(yīng)溫度維持在800℃-1000℃,在此高溫下,天然氣中的甲烷與水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳。反應(yīng)后的粗合成氣進(jìn)入變換反應(yīng)系統(tǒng),在鐵-鉻系或銅-鋅系催化劑作用下,一氧化碳與水蒸氣發(fā)生變換反應(yīng),進(jìn)一步生成氫氣和二氧化碳,提高氫氣產(chǎn)率。通過變壓吸附(PSA)裝置或膜分離設(shè)備對混合氣進(jìn)行提純,去除二氧化碳、一氧化碳、甲烷等雜質(zhì),獲取純度高達(dá)的氫氣。這類設(shè)備的優(yōu)勢在于產(chǎn)能大,單套裝置日產(chǎn)氫氣可達(dá)數(shù)千立方米,但能耗較高且碳排放量大,通常需要配套碳捕集裝置以降低環(huán)境影響,適用于對氫氣需求量巨大的化工、煉油等行業(yè)。 甲醇天然氣制氫設(shè)備生產(chǎn)廠家