天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势
浅谈油田天然气制氢技术及发展方向
关键词 ：天 然 气 ；制 氢 ；技 术 ； 油 田 ；研 究
该技术最突 出的特 色是大部 分原料反应本质为部 分氧化反应 气等行业具有广泛的用途 。近年来，氢作 为燃料电池 的首选燃料 ， 控速步骤 已成为快速部分氧化反应 ，较 大幅度地提高 了天然气 在未来能源结构 中将 占有越来越重要的位置。采用传统制氢 的方 制氢装置的生产能力。天然气绝热转化制氢工艺采用廉价的空气 法， 如轻烃水蒸气转化制氢、水电解制氢 、甲醇裂解制氢、煤汽化 做氧源 ，设计 的含有氧分布器 的反应器可解决催化剂床层热点问 制氢 、氨分解制氢等， 技术相对成 熟，但是 ，存在成本高、产出率 题及能量的合理分配 ，催化材料的反应稳定性也 因床层热点降低 低、人工效率低等 “ 一高两低”的问题 。辽河油 田在油气生产过 而得到较大提高 ，天然气绝热转化制氢在加氢站小规模现场制氢 程中，有干气、石脑油等烃类资源伴生， 采用此类 方法生产氢，可 更能体现其 生产能力强的特点。该新工艺具有流程短和操作单元 以实现资源的利用率最大化 ，而且伴生天然气 的主要成分是甲烷， 简单的优点 ，可明显降低小规模现场制氢装置投资和制氢成本。
Ａ．技术特点
天然气的规模加工需要包括常减压蒸馏 、催化裂化 、催化重 整和芳烃生产。同时，包括天然气开采、集输和净化。在一定的 压力和一定 的高温及催化剂作用下 ，天然气 中烷烃和水蒸气发生 化学反应。转化气经过费锅换热、进入变换炉使 Ｃ Ｏ变换成 Ｈ 和 Ｃ Ｏ 。再经过换热、冷凝、汽水分离 ，通过程序控 制将气体依序通 过装有三种特定吸 附剂的吸附塔 ，由变压 吸附 （ Ｓ ） Ｐ Ａ 升压吸附 Ｎ、Ｃ ： Ｏ、Ｃ－、Ｃ Ｉ ｈ Ｏ 提取 产 品 氢气 。 ３ 天然气水蒸汽重整制氢需解决的核心技术难点 ． 天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热 ，制氢过程 能耗高 ， 燃料成本 占生产成本的 ５ ～ ０ ０ ７ ％。辽河油田在该领域进行 了大量 有成效的研 究工作 ，天然气水蒸气 转化工艺技术不能满足未能满 足大规模制氢 的要求。因此研究和开发更为先进 的天然气制氢新 装置投资和减少生产成本方面应有明显的突破。 ４ ．天然气制氢技术发 展方向
天然气制氢化学方程
天然气制氢化学方程一、天然气制氢的化学反应原理天然气制氢是一种利用天然气资源制备氢气的方法。
天然气主要成分为甲烷（CH4），在催化剂的作用下，甲烷与水蒸气发生化学反应，生成氢气（H2）和二氧化碳（CO2）。
化学方程式为：CH4 + H2O → CO2 + 3H2二、天然气制氢的工艺流程1.天然气预处理：天然气首先经过预处理，去除其中的杂质如硫化氢、氮等，以防止对设备和催化剂造成损害。
2.蒸汽重整：经过预处理的天然气与水蒸气混合，进入蒸汽重整器，在高温（约700-1100℃）和催化剂的作用下进行重整反应。
3.冷却分离：重整后的气体经过冷却，分离出二氧化碳和氢气。
二氧化碳一般被送往碳捕捉与封存设施，氢气则进入下一步处理。
4.氢气提纯：氢气中可能还含有少量的一氧化碳、氮气等杂质，需要通过吸附、膜分离等方法进行提纯，以满足不同应用场景的需求。
5.储存与运输：提纯后的氢气可以储存于气瓶、液氢罐等设备中，用于氢能燃料电池、氢气轮机等领域。
三、天然气制氢的应用领域1.氢能燃料电池：氢气作为燃料，与氧气发生反应产生电能和水，具有高能量密度、零排放和低噪音等优点。
2.氢气轮机：氢气可以替代天然气、石油等化石燃料，在轮机中燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮发电。
3.石油精炼：氢气在石油精炼过程中可作为加氢剂，提高石油产品的品质。
4.化学工业：氢气作为原料，广泛应用于合成氨、甲醇、烃类等化学品的生产。
四、天然气制氢的发展前景1.绿色能源：随着全球碳减排需求日益增强，天然气制氢作为一种清洁能源，将得到更广泛的应用。
2.能源安全：天然气资源相对丰富，且分布广泛，利用天然气制氢有助于保障能源安全。
3.技术创新：未来天然气制氢工艺将不断优化，提高氢气产率、降低能耗和减少碳排放等技术挑战有望逐步解决。
4.政策支持：各国政府纷纷出台政策支持氢能产业发展，天然气制氢项目将获得更多政策扶持。
总之，天然气制氢作为一种清洁、高效的氢能来源，具有广泛的应用前景和发展潜力。
天然气制氢工艺现状及发展
天然气制氢工艺现状及发展随着能源问题日益突出，氢能作为一种清洁、高效的新能源逐渐成为国内外关注的焦点。
而天然气作为一种广泛应用的化石能源，能否转化为氢能源，也成为了研究的热点之一。
本文就天然气制氢工艺的现状及发展进行探讨。
一、天然气制氢工艺现状1. 水蒸气重整法水蒸气重整法是目前天然气制氢的主要工艺之一，其基本原理是将天然气和水蒸气在高温下反应，生成氢气和一定量的二氧化碳。
该工艺具有工艺简单、产氢量大等优点，但同时也存在着能耗高、生产成本较高等缺点。
目前，该工艺已在国内外得到广泛应用。
2. 甲烷裂解法甲烷裂解法是一种新型的天然气制氢工艺，其原理是将天然气在高温下分解为氢气和固体碳。
该工艺具有产氢效率高、反应速度快等优点，但同时也存在着设备复杂、生产成本较高等缺点。
目前，该工艺正在逐步发展和完善。
3. 部分氧化法部分氧化法是将天然气和氧气在高温下反应，生成氢气和一定量的一氧化碳。
该工艺具有反应速度快、产氢量大等优点，但同时也存在着氧气的使用成本高、反应产物中含有一氧化碳等缺点。
目前，该工艺已在国内外得到广泛应用。
二、天然气制氢工艺发展趋势1. 提高产氢效率目前，天然气制氢的工艺效率相对较低，需要消耗大量的能源和化学原料。
因此，提高产氢效率是未来天然气制氢工艺发展的重要方向。
例如，采用新型催化剂、优化反应条件等方法，可有效提高产氢效率。
2. 降低生产成本天然气制氢的生产成本相对较高，这也成为了其应用和推广的难点。
因此，降低生产成本是未来天然气制氢工艺发展的另一个重要方向。
例如，采用新型催化剂、优化反应条件、提高设备利用率等方法，可有效降低生产成本。
3. 推广应用天然气制氢虽然具有广阔的应用前景，但目前在实际应用中仍存在着一定的技术和经济难度。
因此，推广应用是未来天然气制氢工艺发展的又一个重要方向。
例如，加强技术研发、完善政策支持等措施，可有效推广应用天然气制氢工艺。
结语总之，天然气制氢工艺的发展具有重要的战略意义，对于推动能源转型和保障能源安全具有重要作用。
国内外大型制氢技术的现状及进展
国内外大型制氢技术的现状及进展编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（国内外大型制氢技术的现状及进展）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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国内外大型制氢技术的现状及进展李克兵鄙豫川陈健古共伟(四川天一科技股份有限公司，成都，６１０２２５）摘要：本文介绍了国内外大型制氢系统中的转化工艺、催化剂及变压吸附(ＰＳＡ）提纯氢气技术及关键设备的概况及发展趋势。
关键词：转化催化剂ＰＳＡＴｈｅｓｔａｔｕｓ＆ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＨ。
ｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓＬｉｋｅｂｉｎｇ，ＧａｏＹｕｃｈｕａｎ，ＣｈｅｎＪｉａｕ，ＧｕＧｅｎｇｗｅｉ（ＳｉｃｈｕａｎＴｉａｎｙｅＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．,砌．,Ｃｈｅｎｇｄｕ，ＰＲＣ,６１０２２５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｍｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ｃａｔａｌｙｚｅｒａｎｄＰＳＡｐｕｒｉｆｙｉｎｇｈｙｄｒｏ∞＊ｎｔｅｃｈｎｏｉｎｇｙｉｎｌａｒｇｅ－ＩｓｃａｌｅｍｅｎｕｌａｃｔｕｒｉｎｇＨ，ｓｙｓｔｅｍｓｏｆｄｏｍｅｓｔＳ．ｃａｒｔｄＯＶｅＩ《ｔＳＷｅｒｅｄｃｅｃｒｉｌⅫｉｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＴｈｅＫｅＴｅｑｍｐｍｅｎｔｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｔｍｆｉｏｎｍｉｄｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＨ．ｓｙｓｔｅｍｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｗｅｒｅａｌｓｏｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＴｒａｎａｅｒｒｉｎｇＣａｔａｌｙｚｅｒＰＳＡ一．国外工艺技术概况然气、ＬＰＧ、石脑油或煤油生产氢气，生产能力２００-目前，烃类蒸汽转化约占全球制氢能力的９５％，在２０，０００Ｎｍ３／ｈ，氢气纯度９９．５～９９．９９９％.北美炼厂氢气的需求有４０～４５％来自天然气制氢,西欧进料经脱硫后进入对流式转化炉，烟气和工艺气体有３０－３５％来自天然气制氢.天然气是蒸汽转化制氢的冷却至约６００‘｛【２，废热用于预热进料和发生蒸汽。
2024年天然气制氢市场前景分析
2024年天然气制氢市场前景分析摘要本文对天然气制氢市场的发展前景进行了分析。
首先，介绍了天然气制氢技术的基本原理和优势。
然后，对当前天然气制氢市场现状进行了调研，并分析了市场增长的主要驱动因素。
接着，针对天然气制氢市场面临的挑战，提出了解决方案和发展策略。
最后，对天然气制氢市场的未来发展趋势进行了展望。
1. 引言天然气制氢是一种高效、绿色的制氢技术，具有广阔的市场前景。
随着能源转型和环境保护意识的增强，天然气制氢技术受到了广泛的关注和研究。
本文将从技术、市场和政策层面对天然气制氢市场前景进行深入分析。
2. 天然气制氢技术的基本原理和优势天然气制氢技术是利用天然气作为原料，通过催化剂反应或热解反应将天然气转化为氢气的过程。
与传统的制氢方法相比，天然气制氢具有以下几个优势：•天然气资源丰富：全球范围内天然气资源储量巨大，可持续供应。
•低碳排放：天然气制氢的过程中，相比于传统能源，排放的二氧化碳和尾气污染物较少。
•高效能利用：天然气制氢技术能够实现高能利用率，提高能源利用效率。
•灵活性：天然气制氢可实现大规模和小规模的制氢，适用于不同场景和需求。
3. 当前市场现状和主要驱动因素目前，天然气制氢市场正步入快速增长阶段。
以下是当前市场现状和主要驱动因素的分析：3.1 市场现状•天然气制氢市场规模逐年扩大，各国纷纷加大对天然气制氢技术的研发和应用投入。
•天然气制氢技术已经在工业领域得到了广泛应用，如石化、金属加工等行业。
•部分国家在能源政策方面提供了支持和激励措施，促进了天然气制氢市场的发展。
3.2 驱动因素•环境压力和碳排放要求的提高，促进了天然气制氢市场的发展。
•天然气资源丰富和价格相对稳定，降低了制氢成本。
•国际能源转型和氢能经济政策的推动，为天然气制氢市场提供了有利条件。
4. 面临的挑战和发展策略天然气制氢市场面临以下主要挑战：•技术难题：目前天然气制氢技术还存在一些难题，如催化剂的效率、设备的稳定性等。
天然气制氢工艺现状及发展
我 国在天然气制氢催化剂方 面也取得一些工 业化成果 。国 内现有 的大型 、 特大型天 然气制氢 装置多为 国外 引进技 术 ， 核心 技术蒸汽转化工序 仍需要 采用 因外 的先进 工艺技术 ， 在变 换 但
和 Ｐ Ａ 工 艺 技术 方 面 ， 南 化 工 研 究 设 计 院 开 发 的 Ｐ Ａ技 术 已 Ｓ 西 Ｓ
气管的结构和热补偿方式以及转化管 的固定方式也不 同。虽然 对流段换热器设置不 同 ， 在蒸 汽转化单 元都采 用 了高温转 化和 相对较低水碳 比的 工艺操作 参数设 置有 利于转 化深度 的提 高 ， 从而节约原料消耗 。
具有工业应用 的条件 。中、 小型 规模 的天然气 制氢 装置 也建 有 不少 ， 主要 采用 自主开发 的间歇式 天然气蒸 汽转 化制氢 工艺 、 加 压蒸汽转化工艺 和换 热式 两段 蒸汽转 化工 艺 Ｊ 。其 中， 压 加 蒸汽转化工艺在该领域 内占有相 当的优 势 ， 工艺成熟可 靠 ， 在 并 国内有各种规模 （ 中、 大、 小型 ） 多套工 业化 装置 运行 ； 换热转 化 工艺是一种节约 天然气原 料 的技术 ， 但受 换热转 化反应 器设 计 的限制 ， 目前国内仅 在中 、 小型装置 中使用。
关键 词 ： 天然气制氢； 工艺现状 ； 技术发展
中图分类 号 ：Ｅ４ Ｔ ６
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ — ６７ ２ １）３ ０４ — ２ １ １ ９７ （０２ １ — ０ １ ０ ０
Ｐｒ ｓ ｎ ｉｕａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｙ ｒ ｇ ｎ Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｆ ｏ ｔ ｒ ｌＧａ ｅ ｅ ｔＳ ｔ ｔｏ ｎ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆＨ ｄ ｏ ｅ ｏ ｕ ｔｏ ｒ ｍ Ｎａ ｕ ａ ｓ
天然气制氢工艺现状及发展
天然气制氢工艺现状及发展1.简介天然气是一种传统的能源资源，被广泛应用于能源供应和工业生产中。
然而，随着环境问题的日益突出和可再生能源的发展，天然气制氢工艺成为了人们关注的焦点。
本文将介绍天然气制氢工艺的现状及其发展方向。
2.天然气制氢工艺现状目前，天然气制氢的主要工艺是热裂解法和催化裂解法。
2.1热裂解法热裂解法是通过在高温下将天然气加热分解，生成氢气和固体副产物。
这种方法可以单独使用或与其他工艺结合，如气体再生循环和碳捕获。
热裂解法具有高效能的特点，但其能耗和成本较高，同时也产生大量的二氧化碳。
2.2催化裂解法催化裂解法是在适当催化剂的作用下，将天然气分解为氢气和一氧化碳。
该方法相对于热裂解法具有更低的温度和能量消耗，同时产生的副产品也较少。
然而，催化裂解法的催化剂稳定性、寿命和选择性等问题仍然需要解决。
3.天然气制氢工艺的发展趋势3.1智能化和自动化随着科技的发展，天然气制氢工艺将趋向于智能化和自动化。
通过使用先进的控制系统和自动化设备，可以实现无人值守的生产过程，并提高工艺的稳定性和效率。
3.2氢气储存和运输技术的改进天然气制氢工艺不仅需要在生产环节有所突破，还需要解决氢气的储存和运输问题。
当前的氢气储存技术包括液化和高压气体储存，但都存在能耗高和安全隐患大的问题。
因此，未来的发展方向可能会集中在新型储氢材料和技术的研究上，以提高储氢效率和安全性。
3.3能源转型和碳中和天然气制氢工艺将成为未来能源转型和碳中和的重要组成部分。
随着全球对于碳排放的限制越来越严格，天然气制氢可以借助碳捕获和储存技术来减少二氧化碳的排放，并以清洁能源的形式应用于燃料电池、氢能源和化工等领域。
4.结论天然气制氢工艺目前主要有热裂解法和催化裂解法两种工艺，但都存在一定的局限性。
未来的发展方向将集中在智能化和自动化、氢气储存和运输技术的改进，以及能源转型和碳中和方面。
这些发展将推动天然气制氢工艺向更高效、可持续和环保的方向发展。
氢气制取技术应用现状及发展趋势分析
要实现风电制氢技术的广泛应用，需要攻克一系列关键技术。其中，风电场的 建设和运营是其中的重要一环。未来风电场将朝着更大规模、更高效率、更低 成本的方向发展，为风电制氢提供稳定、充足的电力供应。此外，制氢工艺和 催化剂材料的研发也是关键，只有提高制氢效率和降低制氢成本的工艺和材料 才能更好地满足市场需求。
然而，氢气制取技术在工业领域的应用也存在一些问题。首先，制取氢气的成 本较高，限制了其在工业领域的大规模应用。其次，氢气制取过程中需要消耗 大量能源，且排放的二氧化碳也不利于环保。
2、化学领域
在化学领域，氢气制取技术主要用于合成氨、生产甲醇、合成石油等过程。此 外，氢气还可用于制备有机物、合成高分子材料等。在这些应用中，氢气作为 反应物或催化剂，能够提高反应效率和产物质量。
接下来，我们将详细介绍800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气的工艺流程。该 流程包括反应器、催化剂、加热炉、冷凝器等主要设备。反应器是整个工艺的 核心，甲醇和水在这里进行化学反应。催化剂可以降低反应的活化能，提高反 应速率。加热炉用于提供反应所需的热量。冷凝器则用于将反应生成的气体冷 却并分离出液体水。
800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气工程在实际应用中有许多优势。首先，该 工艺具有较高的氢气产率，可以满足大规模工业生产的需求。其次，甲醇作为 原料具有易于运输和储存的优势，可以适应各种复杂的环境条件。此外，该工 艺的能量利用率较高，可以有效降低生产成本。
在实际应用中，800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气工程已经取得了良好的效 果。例如，某大型化工企业采用该工艺进行氢气生产，不仅满足了自身生产需 求，还通过对外供应氢气获得了良好的经济效益。该工艺的应用也推动了相关 领域的技术进步和发展。
然而，环保领域中的氢气制取技术应用仍存在技术和成本难题。一方面，与传 统能源相比，氢气的生产成本仍然较高；另一方面，氢气的储存和运输技术还 需要进一步完善。
天然气制氢技术研究进展
天然气制氢技术研究进展随着全球对清洁能源需求的不断增长，氢能作为一种无污染、高效的能源形式，正日益受到人们的。
氢气的制备是氢能利用的关键环节之一，其中天然气制氢技术因具有原料丰富、成本低廉、易于运输等优点而备受。
本文将综述近年来天然气制氢技术的研究现状、关键技术和研究方法，以期为相关领域的研究提供参考。
研究现状天然气制氢技术的主要方法包括蒸汽重整、部分氧化、热分解和自热重整等。
其中，蒸汽重整是最常用的方法，约占总产氢量的70%以上。
该方法是将天然气与水蒸气在高温下反应，生成氢气和二氧化碳。
部分氧化方法是在较低的温度下，通过天然气与氧气不完全燃烧制备氢气。
热分解方法则是将天然气在高温下裂解生成氢气和碳纳米管。
自热重整方法则通过天然气与自身反应，在较低的温度下制备氢气。
每种方法均有其优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。
关键技术1：蒸汽重整蒸汽重整是天然气制氢技术的核心，其主要原理是将天然气与水蒸气在高温下进行反应，生成氢气和二氧化碳。
具体流程为：天然气经过预处理后，与水蒸气在加热的催化剂作用下进行反应，生成氢气和二氧化碳，再经过分离提纯得到高纯度氢气。
该方法具有较高的氢气产率和纯度，但能耗较高，且催化剂易受硫、氮等杂质影响。
关键技术2：自热重整自热重整是一种新型的天然气制氢技术，其主要原理是利用天然气与自身反应，在较低的温度下制备氢气。
具体流程为：天然气经过预处理后，进入自热重整反应器，与自身在催化剂作用下进行反应，生成氢气、一氧化碳和碳纳米管。
该方法具有较低的操作温度和较好的能源利用效率，但催化剂易受碳沉积和硫、氮等杂质影响。
研究方法研究天然气制氢技术的主要方法包括文献调研、案例分析、实验研究和数值模拟等。
文献调研可以了解国内外的研究现状和发展趋势；案例分析可以深入剖析不同工艺路线的优缺点和应用场景；实验研究可以探究不同工艺条件下的制氢效果和影响因素；数值模拟可以预测不同操作条件下的制氢性能和优化工艺流程。
催化制氢的发展现状
催化制氢的发展现状
催化制氢是一种使用催化剂来加速氢气产生反应的方法。
它是一种可持续的制氢技术，可以通过多种原料如天然气、生物质、水等来产生氢气。
催化制氢的发展正在取得一系列重要进展。
以下是一些关键的发展现状：
1. 催化剂研究：研究人员正在不断开发新型的催化剂，以提高制氢反应的效率和选择性。
例如，铂、钯、铑等贵金属催化剂被广泛用于催化制氢反应，但高成本限制了其大规模应用。
因此，研究人员正在寻找更廉价、高效的催化剂替代品，如非贵金属催化剂、过渡金属氧化物等。
2. 光催化制氢：光催化制氢是一种利用光能来促进制氢反应的技术。
研究人员正在开发新型的光催化剂，以提高光催化制氢的效率和稳定性。
例如，半导体材料如二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)被广泛研究，它们可以吸收光能并在催化剂表面产生电子-空穴对，从而促进水分解反应生成氢气。
3. 电催化制氢：电催化制氢是一种利用电能来促进制氢反应的技术。
研究人员正在研究新型的电催化剂，以提高电催化制氢的效率和稳定性。
例如，金属合金催化剂、有机催化剂和无机催化剂等被广泛研究。
4. 催化剂载体：催化剂载体是催化剂的载体材料，它可以提高催化剂的稳定性和活性。
研究人员正在探索新型的催化剂载体材料，如碳纳米管、氧化铝、氧化锆等，以提高催化制氢的效率和稳定性。
总的来说，催化制氢的发展正朝着更高效、更稳定、更廉价的方向发展。
这将为氢能产业的发展提供更可持续、环保的解决方案。
天然气制氢方案
天然气制氢方案1. 简介天然气作为一种清洁、高效、广泛应用的能源，其可持续利用的方式一直备受关注。
本文讨论了一种利用天然气制氢的方案，通过分析其原理、技术路线和应用前景，探讨了其在能源转型中的关键作用。
2. 原理天然气制氢是通过将天然气与水蒸气经过催化剂反应，产生含有氢气的气体。
该反应过程称为蒸汽重整反应。
天然气中的甲烷和水蒸气在高温条件下通过反应生成氢气和一氧化碳。
蒸汽重整反应的化学方程式如下所示：CH4 + H2O -> CO + 3H2可见，甲烷和水蒸气通过反应生成一氧化碳和氢气。
制氢反应需要适宜的温度和催化剂以保证反应的高效进行。
3. 技术路线天然气制氢主要有两种技术路线：蒸汽重整和部分氧化。
3.1 蒸汽重整蒸汽重整是目前最成熟的天然气制氢技术路线。
该路线通过直接将天然气和水蒸气经过催化剂反应，生成含有氢气的气体。
蒸汽重整技术路线具有操作稳定、氢气纯度高等优点，被广泛应用于工业生产和燃料电池等领域。
3.2 部分氧化部分氧化是另一种常见的天然气制氢技术路线，通过在天然气中加入氧气并经过催化剂反应，产生氢气和一氧化碳。
这种技术路线操作相对简单，但氢气纯度较低，需要进一步的纯化处理。
4. 应用前景天然气制氢方案在能源转型中具有重要作用。
4.1 温室气体减排天然气制氢是一种低碳能源生产方式，相较于传统煤炭和石油氢气生产方式，其减排潜力更大。
通过采用天然气制氢方案，可以有效减少CO2、SOX等温室气体的排放，为应对气候变化做出贡献。
4.2 新能源利用制氢技术对于新能源的利用具有重要意义。
利用可再生能源（如风能、太阳能等）产生电力，再通过电解水制氢，可实现清洁能源的转化储存。
天然气制氢方案在新能源开发和利用方面具有巨大潜力。
4.3 燃料电池应用天然气制氢方案与燃料电池技术相结合，可以实现高效的清洁能源利用。
燃料电池将氢气与氧气进行反应，产生电能和水，在交通、家庭和工业领域等多个领域具有广阔的应用前景。
制氢技术的现状及发展前景
制氢技术的现状及发展前景摘要：近些年，我国科技水平迅速发展，工业制氢技术也有了很大进步。
通过对制氢技术的现状分析，了解目前我国制氢技术的发展前景。
要想推动制氢技术快速发展，我国需加大支持力度，加强国内外研究院之间的研发合作，最大化开发和投入制氢技术，使制氢技术在当今社会快速发展。
关键词：制氢技术；现状；发展前景引言氢能作为一种清洁的二次能源正在世界范围内掀起一场能源革命，同时我国的资源现状导致一次能源进口依存度较高，不利于我国的能源安全。
而氢能作为一种来源广泛的二次能源，制备手段多样且可以做到清洁低碳，是我国实现能源自主安全可控的希望。
一方面，传统工业用氢市场不断扩充;另一方面，氢燃料电池产业的兴起也进一步扩大了氢能消费市场，巨大的氢气需求对氢能产业链中的制氢环节提出了当务之急要解决的两点问题:经济性和规模化。
当前主流的制氢路线有工业副产氢、化石能源制氢以及水电解制氢。
结合工程经验，本文依据以上几大制氢路线的固有特性展开分析，研究其在我国氢能产业发展的不同阶段所承担的历史责任。
1新能源制氢技术的发展现状化学链制氢技术最早是在1983年德国科学家Richter和Knoche二人首次提出的化学链燃烧概念，经过后期的研究使其与蒸汽铁法制氢相结合形成现在的化学链制氢技术。
所谓化学链制氢技术就是通过燃料反应器、蒸汽反应器以及空气反应器这三个反应器组成的。
整个制作过程就是通过烃类水蒸气反应生成二氧化碳及氢气。
目前，我国化学链制氢技术的主要燃料是天然气，相对于水蒸气重整制氢来说，化学链制氢技术装置简单、无需更换设备即可完成氢碳分离，污染物的排放量较低，投资少、消耗低，但在实际应用当中还是存在诸多问题有待我们解决。
我国传统的制氢技术采用的都是化石原料，在生产过程中会产生大量的污染物以及二氧化碳，对环境造成严重的影响。
新能源制氢技术的发展则有效的改善化石原料所带来的不良影响。
制氢技术的发展现状主要通过化学链制氢技术、生物质制氢技术以及风电、光电制氢技术三方面进行分析。
天然气论文制氢工艺论文
天然气论文制氢工艺论文摘要：天然气部分氧化法、天然气自热转化法、天然气催化裂解法作为蒸气重整过程的替代工艺，明显降低了制氢成本。
但现阶段，这些工艺都存在限制其发展和应用的问题。
逐渐解决这些问题，发展流程简单、能耗低的工艺将是发展研究天然气制氢技术的趋势所在。
天然气制氢就是众多天然气产品中的一种，中原油田，本身就具有丰富的天然气资源，特别是从事油气集中处理企业，在油气生产过程中，能够生产出相当规模的伴生干气，对于天然气深加工具有得天独厚的条件，对于推进天然气制氢工艺的开发推广具有更为广泛的实际意义。
1天然气蒸气转化法制氢目前，约有1/2的氢气是通过天然气蒸气转化法（SRM）制取的。
世界上甲烷蒸气转化法主要工艺技术提供方有Technip（KTI）、Uhde、Linde、FosterWheeler、Topsoe和HpweBaker等。
其基本工艺流程大致相同，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。
工艺流程如下图所示。
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 ～400℃，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H2S，再用ZnO吸附脱硫槽脱除H2S。
此技术能将气体中的总硫含量降到0.1mg·m-3以下。
蒸气转化是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷与水蒸气反应，生成H2、CO等混和气，该反应是强吸热的，需要外界供热。
蒸气转化工序的关键设备是主转化炉，它包括辐射段和对流段。
原料在进入主转化炉之前需要在预转化炉中进行预转化。
预转化可将天然气中的重碳氢化合物全部转化为甲烷和CO2，从而可大大降低主转化炉结焦的可能性。
同时可将原料气中残余的硫全部除去，使转化炉催化剂不会发生硫中毒，延长催化剂的使用寿命。
CO变化是使来自蒸气转化单元的混和气体在装有催化剂的变换炉中进行水煤气反应，CO进一步与水蒸气反应，大部分CO转化为CO2和H2。
当前制氢的关键技术进展、前景及建议
当前制氢的关键技术进展、前景及建议氢气制备主要技术工艺有热化学制氢和水电解制氢，其中热化学制氢技术主要有化石能源制氢及化工原料制氢。
化石能源制氢包括水煤气制氢、天然气重整制氢等，目前已经进行工业生产，技术相对成熟，但能量的产出大于投入，若用此法制氢发电，能量转换效率低，经济性差，因此传统能源制氢并非理想的制氢技术。
化工原料制氢主要有醇类裂解制氢、醇类重整制氢，如甲醇水蒸气重整制氢。
水电解制氢法即利用光伏、风电等新能源电力电解水制氢，这种制氢方式近零碳排放，可充分利用“三弃”（弃风、弃光、弃水）能源水解制氢，还可以大大降低制氢成本，是实现“绿氢”生产的重要技术环节，也是氢能领域投资的重点领域。
化石能源制氢技术虽然成熟度较高且经济性较好，但碳排放量较大，违背了氢能作为清洁能源的本质，不适合长期发展；可再生能源电力电解水制氢技术成熟，且环保性好、碳排放少，但是其制氢成本较高，可以考虑采取“三弃”能源制氢，以大幅降低制氢成本。
不同制氢技术所使用的制氢原料及制氢工艺大有不同。
一、制氢原料全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢和化工原料制氢，这主要是由于化石能源制氢和化工原料制氢的成本较低。
此外，由于清洁性好、效率高、成本低，采用天然气重整制氢具有较大利润空间。
采用电解水制氢是当前制氢环节的研究热点，技术也较为成熟，其他新型制氢法尚未应用于大规模制氢。
从制氢原料占比来看，近期我国仍将主要采用化石能源制氢和工业副产氢+碳捕集、利用与封存（CCUS）技术（即“蓝氢”），助力化石能源制氢降低碳排放。
而随着我国可再生能源装机容量不断增大，在西北地区出现大量弃风弃光现象，如果能够将弃风弃光所发电力用于电解水制氢（“绿氢”，即采用风电、光伏等可再生能源电解水制氢），“绿氢”制取经济性也非常可观。
因此，长远来看，随着碳达峰、碳中和工作的推进，“绿氢”将成为氢能应用的主流选择。
二、制氢工艺较为成熟的技术路线有3种，即使用煤炭、天然气等化石能源重整制氢，以醇类裂解制氢技术为代表的化工原料高温分解重整制氢，以及电解水制氢；光解水和生物质气化制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段，相关技术难以突破，尚未达到规模化制氢的需求。
天然气化工工艺与产品的研发与创新
天然气化工工艺与产品的研发与创新天然气是一种重要的能源资源，其化学属性非常稳定，含氢量高，是非常理想的燃料。
近年来，随着国家对能源结构的要求和天然气价格的逐渐降低，越来越多的企业开始关注天然气化工领域的研发与创新。
本文将介绍天然气化工工艺和产品的研发与创新，分析该领域的现状和未来发展趋势。
一、天然气化工的生产工艺天然气化工工艺主要包括天然气液化、化学品制造、气体分离和加工利用等方面。
其中，天然气液化技术是天然气工业最重要的技术之一，液化后的天然气可用作燃料和工业气体。
天然气液化通过将低温和高压下的天然气转化为液态，使其体积减小，从而便于储存和运输。
高压加热使得天然气达到液化状态后，需要进行恒压膨胀，使液体变成气体，从而得到液态天然气和气态天然气。
天然气液化技术已经成为国际天然气行业的关键技术，几乎所有的天然气产出国都在其生产线上投入了大量的资金和技术研究，在天然气运输和市场化领域处于主导地位。
化学品制造方面，天然气通常会通过催化裂化、气相氧化和水蒸气重整等方式进行化学转化，得到乙烯、丙烯、甲醇、氢气等重要的气体和液体化学原料。
这些化学原料可以被用于生产许多重要的化学品、塑料、橡胶、化肥等产品。
除了化学品制造，气体分离和加工利用也是天然气化工领域的重要方向，其中气体分离主要是通过压力变化、温度变化及分子量差异等方式进行分离，并将气体进行精细处理，提高气体的纯度和质量，从而使其具有更多的应用领域和市场需求。
二、天然气化工领域的发展现状在天然气液化方面，随着瓶颈问题的逐渐解决，液化费用的下降以及天然气液化工厂的规模化生产，天然气液化技术的竞争已经进入了白热化的阶段，国际上已经形成了一个由数十个液化厂共同组成的国际天然气液化市场。
在化学品制造方面，国际化学品市场上，乙烯和甲醇的市场占有率比较高，而中国天然气化工市场，以乙烯为中心的石化行业占据了主导地位。
未来，随着石油资源的日益枯竭，化工行业将逐渐转向天然气，特别是用天然气生产甲醇、乙醇等低碳化学品，成为化工行业发展的重要趋势。
天然气制氢技术及经济性分析
天然气制氢技术及经济性分析随着全球对清洁能源的需求日益增长，氢能作为一种无污染、高效的能源形式，正逐渐受到广泛。
天然气制氢技术作为一种重要的制氢途径，在能源转型和新能源发展过程中具有重要意义。
本文将对天然气制氢技术及其经济性进行分析和探讨。
天然气制氢技术主要是通过化学反应将天然气转化为氢气。
最基本的反应过程包括天然气和水蒸气的催化转化、蒸汽重整和部分氧化等。
这些反应过程均需要催化剂的参与，常用的催化剂包括镍、铂和钯等贵金属催化剂以及一些贱金属催化剂。
在天然气制氢技术中，蒸汽重整是最常用的方法，其反应温度一般在700-1000℃之间，反应压力为1-5bar。
该方法的优点是工艺成熟、产氢量大，但也存在耗能较大、催化剂易中毒等问题。
部分氧化法相对于蒸汽重整法具有较低的能耗和较高的氢气选择性，但反应条件较为苛刻，需要高温高压条件，对设备要求较高。
对于天然气制氢技术的经济性分析，主要考虑原料成本、设备投资、运行成本、氢气售价等因素。
在原料成本方面，天然气价格相对稳定，但在设备投资和运行成本方面，蒸汽重整法由于工艺成熟、设备简单，具有较大优势。
不同地区、不同企业的氢气售价也存在差异，需结合实际情况进行考虑。
在对比不同天然气制氢技术的优缺点时，可以根据具体情况选择最合适的方法。
例如，对于产氢量大、对氢气纯度要求不高的场景，可选用蒸汽重整法；对于耗能低、规模较小的场景，可选用部分氧化法。
同时，对于不同地区和企业，也可以根据自身特点和市场需求进行选择。
经济因素对天然气制氢技术选择的影响主要体现在以下几个方面：原料成本：天然气是制氢的主要原料，其价格波动会对制氢成本产生直接影响。
在选择制氢技术时，需要考虑不同地区的天然气价格差异，以便选择具有竞争力的制氢方案。
设备投资和运行成本：不同制氢技术的设备投资和运行成本存在较大差异。
对于大型制氢项目，需要充分考虑设备投资规模和运行维护成本；对于小型项目，则需要考虑设备机动性和适应性。
制氢技术的研究现状及发展前景
制氢技术的研究现状及发展前景摘要：文章对化石能源角度与非化石能源角度对制氢技术进行了研究，其中包括多种不同能源的制氢方法，如天然气、液体燃料、水等，并细致了分析不同能源制氢的成本、工艺、效率，以及在未来的发展前景，希望能够为制氢的发展提供参考。
关键词：制氢技术；研究现状；发展前景随着我国经济的发展，对于氢能源的需求量逐渐上升，但传统制氢主要依靠的是不可再生资源，这中制氢技术不仅严重了造成了资源浪费，还造成了环境污染，因此，我国亟需从可持续发展的角度研制清洁型的制氢技术。
氢能源是一种具有高效热能转化、高能量、高密度、不排放温室气体等优势的能源类型。
从开发至今一直广受社会和各国的关注，但当前的制氢技术多样，要想实现最经济、最科学、最高效率的制氢方法还需要对当前的制氢技术进行时深入的研究，并分析其在未来的发展前景，使其能够更好的进行应用。
一、利用化石能源的制氢技术现状以及发展前景（一）天然气制氢技术这种技术是指在高温、高压条件下利用催化剂与天然气中的水蒸气成分以及烷烃成分产生化学反应，其中产生的化学气体会通过沸锅进行换热，使其中的一氧化碳转化成为氢气和二氧化碳。
再通过中不同的化学技术，如分离、换热、冷凝等，将产生的气体利用吸附剂回收至特定按照的吸附塔，并使用变压和升压吸附功能从氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷中提取出氢气产品，最后经过降压和解析将氢气产品中的杂质排除，而且能够让吸附剂得到再生[1]。
这种制氢技术可以在天然气中进行脱硫，然后使脱硫后的天然气与含有催化剂的水蒸气发生转化，产生含有氢气与其它气体的转化器，这样在通过变压吸附就能降低转化气体中一氧化碳以及二氧化碳的含量，从而提取中体积分数接近百分之百的氢气。
这些制氢技术在使用过程中可以提取七成至九成的氢气，提取率受原料质量的影响较大；每小时需要10—5000立方米的原料量，原料的消耗量大，但其提取率高、质量好，产生的气体较为清洁，不会对环境和人体造成一定的影响。
催化重整技术发展趋势
催化重整技术发展趋势引言在当前全球能源转型的背景下，催化重整技术作为一种高效、清洁的氢气制备方法，受到越来越多的关注。
催化重整技术通过将天然气、石油等碳基原料转化为氢气和二氧化碳，为氢能源的生产提供了重要支持。
随着科技的不断进步，催化重整技术也在不断发展，本文将对催化重整技术的发展趋势进行分析和展望。
1. 催化剂设计与优化催化剂是催化重整技术的核心组成部分，其性能直接影响到重整反应的效果和产氢的效率。
为了提高催化重整反应的选择性和活性，催化剂的设计和优化是一个重要的研究方向。
目前，钯、铂、铑等贵金属催化剂被广泛应用于催化重整反应中，但由于成本高和稳定性差的问题，研究人员正在寻找更具经济性和高效的催化剂替代品。
传统的催化剂设计主要关注其物理性质和化学性质，但随着计算机技术的进步，机器学习和人工智能等方法在催化剂设计中的应用也逐渐得到了重视。
2. 进一步降低碳排放催化重整技术虽然可以高效制备氢气，但同时也伴随着二氧化碳的产生。
随着全球对环境保护的日益重视，催化重整技术在降低碳排放方面面临着挑战。
近年来，研究人员通过改进催化反应条件和优化催化剂结构，成功地降低了重整反应中二氧化碳的产量。
此外，与催化重整技术相结合的二氧化碳捕集和储存技术也为降低碳排放提供了新的途径。
3. 多功能催化剂的研究传统的催化重整技术主要用于氢气的制备，但随着氢能源的不断发展，新的应用需求也不断涌现。
为了满足不同领域对氢气的需求，研究人员正在开发多功能催化剂。
这些催化剂不仅能够高效制备氢气，还可以在其他化工过程中具有催化作用，实现多种反应的集成。
例如，将催化重整技术与电解水制氢技术相结合，可以实现能源的高效转换和储存。
4. 催化过程的优化与模拟随着计算机技术的飞速发展，催化过程的优化和模拟成为了可能。
通过建立适当的催化反应模型和动力学模型，研究人员可以更好地理解催化重整反应的机理和动力学过程，从而指导催化过程的优化。
此外，模拟技术还可以用于预测新催化剂的性能和筛选催化剂候选物，从而加速新催化剂的开发。
天然气制氢工艺现状及发展
天然气制氢工艺现状及发展目前，常用的天然气制氢工艺有蒸汽重整法、自热蒸汽重整法、部分氧化法和电解法。
1.蒸汽重整法：这是最常见的天然气制氢工艺。
在高温和催化剂的作用下，将天然气与蒸汽进行重整反应，生成一氧化碳和氢气的混合气体。
然后使用水蒸汽转变反应将一氧化碳转变为二氧化碳，最终得到纯净的氢气。
这种工艺具有成熟的技术和设备，能够高效地制取氢气。
但同时会产生大量的二氧化碳。
2.自热蒸汽重整法：这种方法在蒸汽重整法的基础上进行了改进。
为了提高能源利用效率，蒸汽重整反应中产生的热能被充分利用，用于支持反应过程中所需的热能，从而减少外部能源的消耗。
这种工艺能够更高效地制取氢气，减少二氧化碳的排放。
3.部分氧化法：部分氧化法是将天然气与氧气进行部分氧化反应，生成一氧化碳和氢气的混合气体。
然后通过水蒸气转变反应将一氧化碳转变为二氧化碳，得到纯净的氢气。
与蒸汽重整法相比，这种工艺可以使得工艺过程更加简单，但二氧化碳的排放量较大。
4.电解法：电解法是通过电解水来制取氢气，而不是利用天然气作为原料。
这种工艺可以实现零排放，得到高纯度的氢气，不涉及燃烧和化学反应。
但电解法的能耗较高，需要大量的电力支持，目前主要在可再生能源发电方面应用较多。
随着氢能经济的快速发展和对清洁能源的需求增加，天然气制氢工艺也在不断发展。
一方面，各种传统的工艺不断优化和改进，以提高能源利用率、减少二氧化碳排放量、降低成本等方面进行突破。
另一方面，还出现了一些新的工艺和技术路线，如甲烷脱氢工艺、光电催化制氢技术等。
这些新的工艺具有能耗低、成本低、环境友好等优势，具有较大的应用潜力。
总体而言，天然气制氢工艺在能源转型和清洁能源领域扮演着重要角色。
未来的发展方向主要是提高工艺的能源利用效率，减少二氧化碳的排放量，降低制氢成本。
同时，也需要加大对新技术和新工艺的研究和开发，以满足不同领域对氢气的需求，促进氢能在能源领域的应用。
天然气制氢技术及经济性分析
天然气制氢技术及经济性分析摘要：天然气制氢技术的研究背景可以追溯到对氢能源的广泛关注和需求增加。
氢能源作为一种清洁、高效、可再生的能源形式，被视为未来能源体系的重要组成部分，具有潜力推动能源转型和减缓气候变化。
然而，氢气在自然界中并不常见，通常需要通过特定的技术手段进行生产。
天然气制氢技术是指利用天然气作为原料，通过化学反应将其转化为氢气的过程。
天然气中丰富的甲烷成分可用作制氢的主要原料。
天然气制氢技术可以与可再生能源相结合，利用可再生能源发电产生的电力来驱动制氢过程，实现绿色、可持续的氢气生产。
制氢技术可以将电能转化为氢气储存起来，随后在需要时再转化为电能供应，解决可再生能源波动性和间断性的问题，促进能源的高效利用。
天然气制氢技术可以提供代替传统燃料的清洁能源选择，将氢气应用于燃料电池车辆、工业生产等领域，减少对化石燃料的依赖，降低碳排放和空气污染。
综上所述，天然气制氢技术的研究背景主要基于对氢能源的需求和可再生能源的发展，旨在开发可持续、高效的氢气生产方法，推动能源转型和可持续发展。
关键词：氢能;制氢技术;天然气制氢;技术经济性;1 天然气制氢技术的概述天然气制氢技术是一种利用天然气作为原料，通过化学反应将其转化为氢气的技术。
天然气中主要含有甲烷(CH4)这一丰富的成分，因此天然气成为制氢的重要原料之一。
天然气制氢的主要过程包括蒸汽重整、部分氧化和自热重整等。
其中，蒸汽重整是最常用的方法，它通过在高温和高压下，将天然气与蒸汽反应，产生氢气和一氧化碳。
部分氧化方法则是在缺氧条件下，将天然气与氧气反应，生成氢气和二氧化碳。
自热重整是一种结合了蒸汽重整和部分氧化的方法，利用部分氧化产生的热量来促进蒸汽重整反应。
天然气制氢技术具有以下特点和优势：高效能源转化：天然气制氢过程中，甲烷能够高效转化为氢气，产率较高。
丰富的资源：天然气作为一种广泛存在的化石燃料，具有丰富的资源储量，可以提供可靠的原料供应。
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专论与综述天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势催化剂厂谢建川摘 要 介绍了以天然气为原料的转化制氢工艺技术的发展概况以及天然气蒸汽转化用催化剂的发展趋势。
关键词 天然气 转化 催化剂自从20世纪中期天然气在美国得以发展,壳牌化学公司首次在世界上用天然气生产合成氨以来,转化制氢工艺在世界范围内迅速发展。
天然气、油田伴生气、焦炉气、石脑油(国内称为轻油)、渣油、炼厂气和煤等成为了当今制氢、制氨原料的主流。
就转化制氢制氨工艺而言,其发展主要是以节能、降耗、扩产、缩小装置尺寸、降低投资费用以及延长运转周期等为目标进行工艺改进。
而在转化催化剂方面,国内外研究人员也进行了大量的研究开发工作,主要是围绕不同原料和不同工艺开发新型转化催化剂,并且还要保证开发的新催化剂在适合于不同原料和工艺的前提下,提高催化剂的活性、抗压强度、抗碳性和抗毒性等。
1 天然气转化制氢工艺进展我国自20世纪70年代从国外引进大型合成氨装置,现已有14套以天然气或炼厂气为原料的大型合成氨装置。
近年来国外推出了一系列节能型工艺,如美国Kellogg公司MEAP节能流程, Tops e公司低能耗流程;美国Braun低能耗深冷净化工艺,I CI的AMV节能工艺以及德国UHDE-I C I-AMV工艺等,主要从以下几方面达到节能降耗的目的。
(1)将传统流程转化炉的热效率从原有的85%提高到90%~92%,烟气排出温度降至120 ~125 ,增加燃烧空气预热器等。
(2)提高一段炉操作压力,由原来的2.8M Pa 提高到4.0~4.8MPa。
(3)降低一段炉出口温度,由原来的820 降到695~780 。
(4)转化炉管采用新型材料MANAUR I T E (25C r-35N-i Nb-T i),使管壁厚度降低,并使管壁中因温度梯度造成的热应力降低至接近内部压力的水平,与HK-40转化管相比,工作寿命更长,性能更稳定。
(5)降低水碳比,由原来的3.5降到2.5~ 2.7。
(6)增加二段炉燃烧空气量,提高燃烧空气温度至610~630 ,采用性能更好的二段燃烧器。
(7)降低一段炉负荷,增加预转化工艺,将一段炉负荷部分转移到二段炉。
预转化工艺是在一段炉前,在较低的水碳比下进行原料的预转化,主要用于以石脑油等高碳烃为原料的转化制氢工艺。
但近年来为了降低一段炉负荷,达到增产节能,提高效益,以天然气为原料的装置,在新建和改造中也开始采用预转化工艺技术。
国内锦西大化就率先采用了该技术。
Tops e公司首次在合成氨装置中采用预转化技术是在20世纪80年代,使现有制氢装置在增产节能方面取得了明显效果:减少了一段炉燃烧量,增加生产能力,延长了炉管使用周期,降低了工艺蒸汽使用量,减少了设备投资以及在装置改造中的所谓瓶颈问题。
国外使用预转化工艺除了在制氢制氨厂使一部分甲烷转化成氢或使部分石脑油预转化为较低级的甲烷外;另一方面是用石脑油制取富甲烷气,可直接作城市煤气使用,也可进一步转化成氢后作为制取甲醇或合成氨的原料气。
预转化反应在装有低温活性的镍催化剂的绝热固定床反应器内进行。
400~500 的预转化入口气中的高碳烃经催化吸热分解为C O、CO2和H2等,然后部分碳氧化物甲烷化放出热量,最后反应达到平衡。
对于天然气,其反应的热效应为吸热,表现为床层出口温度下降;对于石脑油和液化石油气等高碳烃原料,其反应的热效应为放热,表现为床层出口温度上升。
预转化催化剂是预转化技术的关键之所在。
就工艺本身而言,要求催化剂具有良好的低温活性、抗毒性、抗聚合性、高强度和长寿命。
国外从20世纪中期开始进行预转化催化剂的研究开发,英国首先开发出以石脑油等重碳烃为原料制取富甲烷气的工艺(CRG),并首次采用了预转化催化剂。
国内对预转化催化剂的研究开发始于20世纪90年代,催化剂主要用于用石脑油制取富甲烷。
迄今为止,国内外已有数十个型号的预转化催化剂投放市场。
催化剂的制备工艺与传统催化剂生产并没有太大区别,最初的预转化催化剂是以由氧化铝作为载体附载活性组分氧化镍,如I C I 公司的C150型系列产品。
目前预转化催化剂根据原料气的不同,其载体组成也不完全相同,有Ca A l2O4(I C I65-2)、M gO(R67GR系列)、M gSi O3 (G1-180,CN-14,CZ506)以及M g A l2O4(RNKGR 系列,CZ505)等。
生产预转化催化剂的有I C I、UC I、Tops e、Sud-che m ie以及国内的川化、西南院和齐鲁院。
表1是几种预转化催化剂的主要物化性能数据。
表1 预转化催化剂主要物化性能型号生产公司原料种类外观尺寸/mm N i O/%堆密度/t m-3 AR301Top s e天然气7孔11 6280.9片状 4.3 4.330 1.15 RKNGR Top s e天然气,石脑油片状 4.3 4.325 1.15R-67GR Top s e天然气,石脑油片状4 414 1.3 CGR-LHR Syneti x天然气,石脑油片状 3.4 3.5451.35~1.55 CRG-PG Syneti x天然气,石脑油片状8.5 8.585 1.45C150UCI液化石油气片状500.96 65-2I C I液化石油气,石脑油片状50 1.36G1-180BASF石脑油片状5 5470.92CZ505川化天然气,石脑油片状5 5501.0~1.2 CZ506川化天然气球状4~6301.0~1.2 CN-14西南院石脑油片状5 5501.1~1.2Z501齐鲁院石脑油片状 3.5 (3~4)50Z103H辽河石脑油环状16 6 817 1.02 转化工艺现状2.1 K ellogg传统工艺K ellogg传统工艺的应用较为广泛,约占世界氨产量的50%,我国在70年代引进的大型合成氨装置中有10套属于K ellogg的传统工艺。
一段炉采用顶烧炉,二段炉为固定床绝热反应器。
尽管如此,该工艺却是现有大型制氨装置能耗最高的,吨氨综合能耗39~41G J。
2.2 K ellogg MEAP工艺M EAP工艺是K ell o gg公司针对传统工艺存在的天然气消耗高问题推出的节能型流程,在加拿大和荷兰首先采用,我国有两套200kt/a合成氨装置(川化和泽普)也采用了MEAP节能工艺。
该工艺主要是通过提高转化压力来平衡一、二段炉负荷,改进换热和冷量利用,减少合成回路循环比和完善蒸汽系统等措施来达到节能降耗,吨氨综合能耗为28~30G J。
2.3 Tops e低能耗工艺Tops e低能耗工艺采用侧烧式一段炉。
一段炉使用高活性、低水碳比、低压转化催化剂,操作水碳比由3.5降至2.0。
2.4 B raun低能耗深冷净化工艺B raun工艺是将约50%的一段炉负荷转移到二段炉,因为在绝热式二段炉内加入过量50%~ 60%的空气以释放更多的热量,其热效率接近100%,形成 温和的一段转化、二段转化加入过量空气、深冷净化 的基本工艺,燃料消耗下降约1/3。
由于转化要求降低,因而一段转化炉设备投资可降低1/3;操作温度降低了约100 ,转化炉管和催化剂寿命相应增长。
另外,该工艺采用燃气透平驱动工艺空气压缩机,燃气透平排出的乏气用作一段炉的燃烧空气,系统的综合热效率得以提高,可达85%以上,比用蒸汽透平吨氨节能2.1GJ。
2.5 I C I-AMV工艺I C I-AMV工艺与B raun工艺相似,是由英国I C I公司负责工艺设计,德国UHDE公司负责工程设计,引用了K ell o gg和Braun工艺的部分先进技术。
原料气用回收的工艺冷凝液饱和,节省了工艺蒸汽用量;温和的一段转化和过量20%空气的二段转化,降低了一段炉负荷。
弛放气采用与氨合成回路等压的深冷装置除去惰性气体,废气送一段炉作燃料气。
德国UHDE的UHDE-I CI-AMV工艺是UH DE公司与I C I公司签订了使用I C I-AMV合同后,在多年实践中进行改进而形成的工艺技术。
2.6 KRES工艺KRES工艺是K ell o gg-Braun(KBR)公司推出的专利技术,是以节能、节气为技术核心的转化新工艺。
该工艺将传统的直热式一段炉改为开口管换热式转化炉与自热式转化炉(ATR)并行,换热式转化炉所需的热量通过与自热式转化炉的高温转化工艺气进行热交换而获取;取消原转化部分热能回收系统,从而实现低能耗高效运行,简化了流程,降低了投资。
传统的一段转化炉燃料天然气燃烧的热量有50%用于转化反应,其余50%热量由烟气带走,故在对流段设计了一系列预热盘管以回收废热,热效率低,造价高。
在ATR中使用富氧空气来满足工艺热平衡和物料平衡的要求。
KRES工艺换热式转化炉采用开口管设计,每根转化管都悬挂于固定在换热式转化炉冷端的单管板上,可以自由膨胀。
目前该工艺已在辽河化肥厂投入使用。
原料天然气与蒸汽混合后经工艺加热炉加热分别进入换热式转化炉和自热式转化炉,经压缩的富氧空气进入自热式转化炉的顶部混合区,在自热式转化炉顶部与原料气中含烃气体燃烧,为自热式转化炉提供必要的热量。
自热式转化炉的出口气体进入换热式转化炉的管侧。
3 转化催化剂现状目前,全球化肥催化剂(合成气、氨、甲醇)年产值约8900万美元,仅占催化剂工业总产值的3.4%,在化工催化剂产值中也仅占6.7%。
美国氮肥产量略低于我国,年产化肥催化剂12000t 左右,仅为我国的一半,催化剂生产厂曾有20多家,目前只剩下两家。
西欧有20余家公司生产化肥催化剂。
跨国经营并组建垄断集团是目前国外化肥催化剂工业的突出特点,国外主要的化肥催化剂生产厂商只剩下由Sud-che m i e公司控股的UC I、I C I(Johnson M atthey)和Tops e。
2002年11月,Johnson M att h ey公司斥资4.26亿元收购了I C I的Syneti x业务部门,并在美国成立了催化剂服务业务部,Johnson M a tthey公司用了一年的时间,实现了自己公司催化剂业务与Syneti x的整合。
国内现有催化剂生产厂近50家,转化催化剂的生产厂有川化股份有限公司催化剂厂及西南院、齐鲁院和辽河催化剂厂等。
天然气转化催化剂在合成氨、制氢、甲醇等工业上一直占据着重要的地位。
世界知名的催化剂制造商和国内催化剂生产企业都在对其催化剂进行不断的改进,以使其能够更好地适应多变的工况和原料气。
现阶段以镍作为活性组分的天然气蒸汽转化催化剂在工业上被广泛采用。
3.1 国外转化催化剂在北美、东欧及俄罗斯、中东和东南亚以及一些西欧国家均采用天然气为原料,经蒸汽转化制取氨合成气。
由于近年国外天然气资源日益高硫化和重质化,工艺上采取节能型流程,因而要求催化剂具有良好的抗碳性能,更低的阻力,并能在低水碳比下运行。