天然气制氢成本

精品文档

天然气制氢

一、装置概况

20 万吨/年天然气制硝酸铵装置配套，10万吨/年合成氨装置，需要氢气量25625Nn3/h.

本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成，工艺路线及产品规格

该制氢装置已天然气为原料，采用干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换，PSA工艺制得产品氢气。

二、天然气制氢工艺原理

2.1天然气脱硫

本装置采用干法脱硫来处理该原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸收型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400C高温下发生下述反应：RSH+H2=H2S+RH

H2S+M nO=Mn S+H2O

经铁锰系脱硫剂初步转化吸收后，剩余的硫化氢，再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收：

H2S+ZnO=ZnO+H2O

C2H5SH+ZnS+C2H5+H2O

氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求。

2.2蒸汽转化和变换原理

原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃一蒸汽转化反应，主要反应如

下：

CH4+H2O= CO+3H2-Q ⑴

一氧化碳产氢 CO+H2O=CO2+H2+Q (2)

前一反应需大量吸热，高温有利于反应进行；后一反应是微放热反应，高温不利于反应进行。因此在转化炉中反应是不完全的。

在发生上述反应的同时还伴有一系列复杂的付反应。包括烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。

在转化反应中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反应温度要高，但要考虑设备承受能

力和能耗，所以炉温不宜太高。为缓和积碳，增加收率，要控制较大的水碳比。

精品文档

2.3变化反应的反应方程式如下：

CO+H2O=CO2+H2+Q

这是一个可逆的放热反应，降低温度和增加过量的水蒸气，均有利于变换反应向右侧进行，变换反应如果不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反应速度。使

最终CO浓度降到低的程度，且为生产过程中的废热利用创造了良好的条件

2.4变压吸附原理

变压吸附简称PSA是对气体混合物进行提纯的工艺过程。该工艺是以多孔性固体物质（吸附剂）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，在两种压力状态直接工作的可逆的物理

吸附过程。它是根据混合气体中杂质组分在高压下具有较大的吸附能力，在低压下又有较小

的吸附能力，而理想组分 H2无论在高压下还是在低压下都具有较小的吸附能力的原理。在高压下，增加杂质分压以便将其尽量多的吸附于吸附剂上，从而达到高的产品纯度；吸附剂

的解析或再生在低压下进行，尽量减少吸附剂上杂质的残余量，以便在下个循环再次吸附杂

质

精品文档

欢迎您的下载，

资料仅供参考!

致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等

打造全网一站式需求