天然气制氢技术简介及应用中的关键问题

大型化工行业中以天然气为原料的制氢工艺主要是天然气蒸汽转化，该工艺流程主要由原料气预处理、蒸汽转化、一氧化碳变换和氢气净化提纯四大单元组成，其中转化炉是蒸汽转化的技术核心和关键设备。本文主要对上述四个单元的作用原理、工艺流程及关键操作参数进行了详细的介绍，并依据作者的工作经验，提出了天然气蒸汽转化制氢技术在工程化和试车过程中要注意的关键问题。     

凯洛格公司关于川化600吨氨/日装置的建议流程

一、粗合成气制备由天然气生产粗合成气有以下四个主要工序: 原料天然气脱硫; 经脱硫的原料天然气在一段转化炉中使烃类部份转化;在二段转化炉中继续转化,于此添加足够的空气,使残余甲烷含量降得很低,并提供氨合成所需化学计量的氮; 在变换炉中,使转化气中的一氧化碳与水蒸汽反应变换成二氧化碳,并生成等量的氢。     

天然气蒸汽转化制氢工艺研究

天然气属于新能源的一种,天然气的应用,可极大程度降低石油及煤炭的应用量,解决环境污染问题.由于天然气属于清洁能源的一种,天然气的应用,可缩减粉尘及二氧化硫的排放量,天然气属于高效环保制氢原料的一种,其在生产生活中广泛应用.天然气蒸汽转化制氢工艺应用中,必须开展天然气的脱硫干预,并将其制成一氧化碳、氢气及二氧化碳,最终对...     

合成气装置工艺气废热锅炉出口温度变化原因探讨

使用天然气为原料经蒸汽转化法联产一氧化碳及氢气时,国内外多套类似装置的工艺气废热锅炉在运行初期出现了出口工艺气温度不断上升的现象,分析其主要原因为高温引起的碱金属离子及硅的流失,提出了解决方法。     

天然气蒸汽转化制氢装置开工时的催化剂活化工艺

天然气蒸汽转化制氢装置开工过程中,通常利用氨在转化炉中裂解的方法为转化、一氧化碳变换催化剂还原及加氢催化剂硫化提供所需的氢气,本文阐述利用该方法开工的一种流程设置及开工过程中的注意事项。     

铜氨液中残余一氧化碳电导分析方法

<正>氮肥生产铜氨液中残余一氧化碳的分析,以往采用氰化钾或疏氰化钾破坏铜氨液络盐,放出一氧化碳气体,以定氮计测定出结果。这种方法所用氰化物有剧毒,水银蒸汽对人也有毒性。 铜氨液中残余一氧化碳的含量,对精炼气质量影响很大,这是因为一氧化碳含量在气、液两相间有一个平衡关系。通过二十多年的氮肥生产实践,我们选用了电导法测定铜氨液中残余一氧化碳的含量。本方法检测气体含量可达到1毫克/升铜氨液。 1.测定原理 电导法是使用氧气瓶的纯氧氧化一价铜离子并兼作载气,把反应后释放出的一氧化碳夹带出来,再经除氨、脱水,使之通过五氧化二碘,于是一氧化碳氧化成二氧化碳。 反应式如下:     

半水煤气中一氧化碳含量低的原因分析

半水煤气中有效的气体成分为一氧化碳和氢气,一氧化碳含量的高低是衡量半水煤气质量的主要指标之一,也是体现造气水平的重要标志。提高一氧化碳含量降低二氧化碳含量是造气工段的主要任务之一,也是合成氨厂提高产量、降低煤电消耗的关键所在。     

冶金工业用还原气的制取方法

１用蒸汽转化法制取还原气在焦化生产条件下，可以采用转化焦炉煤气中甲烷和其它炭氢化合物物方法生产含有９２％～９５％氢和一氧化碳碳还原气。转化过程是在干熄焦装置中，通过赤热的焦炭表面与焦炉煤气和氧化剂的混合物完成。焦炉煤气的甲烷转化方法有两种：第一种用水蒸汽，第二种用高炉煤气的二氧化碳。在这两种工艺方案中，都是在专门的干熄焦装置中利用赤热焦炭作为运动性填充材料完成转化过程。人们认为第一种方法最适合工业应用。可以利用（建筑）特殊结构的干熄焦装置，采用第一种方法制取１０万ｍ～３／ｈ还原气。用于生产还原气…     

论变压吸附制氢六塔的工艺优势

天然气生产甲醇过程中,采用六塔的甲烷转化气(其中包括一氧化碳、二氧化碳等)的变压吸附制设备进行制氢方案的研究,与传统的五塔制氢工艺进行工艺方案的对比,从二种制氢工艺的程序与生产配置进行分析对比,得出变压吸附制氢六塔的工艺优势。     

中国燃料天然气二氧化碳排放因子的初步计算

通过对燃料天然气各主要使用领域进行的现场调研和气体取样分析,计算得到我国天然气的平均碳含量、碳氧化因子和二氧化碳排放因子。结果表明,我国天然气的碳含量与IPCC给出的缺省值基本一致,碳氧化因子比IPCC缺省值略低,因此计算出的二氧化碳排放因子也比IPCC缺省值低。碳氧化因子小于1表示燃烧不充分,主要是由于一部分碳被氧化成为一氧化碳。由于一氧化碳在大气中可以稳定存在,且会造成环境污染,故燃烧时产生的一氧化碳排放应该单独报告,而不是折算后并入二氧化碳排放量。     

Kinetic and CFD Modeling of Exhaust Gas Reforming of Natural Gas in a Catalytic Fixed-Bed Reactor for Spark Ignition Engines

Fuel reforming is an attractive method for performance enhancement of internal combustion engines fueled by natural gas, since the syngas can be generated inline from the reforming process. In this study, 1D and 2D steady-state modeling of exhaust gas reforming of natural gas in a catalytic fixed-bed reactor were conducted under different conditions. With increasing engine speed, methane conversion and hydrogen production increased. Similarly, increasing the fraction of recirculated exhaust gas resulted in higher consumption of methane and generation of H₂ and CO. Steam addition enhanced methane conversion. However, when the amount of steam exceeded that of methane, less hydrogen was produced. Increasing the wall temperature increased the methane conversion and reduced the H₂/CO ratio.     

钙钛矿型复合氧化物LaNiO_3的制备及其在CH_4/CO_2重整反应中的应用

采用溶胶-凝胶法制备钙钛矿型复合氧化物LaN iO3,采用XRD、TG-DTA作为表征手段,并且研究其在CH4/CO2重整反应中的应用。结果表明:经800℃焙烧,钙钛矿型复合氧化物的结构已经完全形成。在CH4/CO2重整反应中,H2/CO的比值总是小于1,这是因为存在逆水煤气反应。     

气煤联产甲醇天然气转化工艺方案选择

介绍了气煤联产甲醇氢碳互补和天然气转化工艺原理,分析了不同转化工艺的过剩氢,对一段与二段转化的天然气消耗、煤气变换率、CO2排放、动力消耗、投资进行了比较,指出了一段蒸汽转化能起到很好的补氢作用,可使水煤气的变换率为最低,一段蒸汽转化无论是在天然气消耗、动力消耗、CO2排放,还是投资上均优于二段转化,是气煤联产甲醇的最佳转化方案。     

天然气制甲醇合成气工艺及进展

论述了国内外天然气制甲醇合成气各工艺的研究现状,进展及发展方向。天然气制合成气的典型工艺是水蒸气催化转化法,其技术成熟,但投资大,能耗高,生产的合成气不适于直接用来合成甲醇。天然气与CO2催化转化工艺可制得富含CO的合成气,解决蒸气转化法氢过剩的问题,实现CO2的减排,目前对该法的研究主要集中在开发新型催化剂和优化反应条件等。两段转化法即一段炉采用蒸气转化,两段炉用富氧或纯氧转化,无需经转化炉前或炉后添加二氧化碳,就可达到合成甲醇原料气成分的要求。甲烷部分氧化法能耗低,反应易控制,可制得符合比例要求的甲醇合成气,但尚未见到该技术工业化的相关报道。甲烷自热转化工艺是在反应器中耦合了放热的甲烷部分氧化反应和强吸热的甲烷蒸气转化反应,反应体系本身可实现自供热,该工艺一般采用富氧空气或氧气,因此需氧气分离装置,增加了投资,这是制约其发展和应用的主要障碍。     

天然气-煤共气化制备合成气热态模拟

天然气-煤共气化制备通用合成气技术是基于天然气蒸汽转化法和煤气化过程开发的新工艺，通过技术原理分析，可以直接制备出H₂/CO在1.0～2.0之间可调的粗合成气.应用移动床反应器进行热态模拟实验，主要研究了不同操作参数对火焰区温度及合成气有效成分(H₂＋CO)和H₂/CO的影响.结果表明：天然气与氧气在同一位置喷入反应器，控制喷吹参数H₂O/CH₄/O₂以及流量，在气化炉炉温不低于1000 ℃的条件下，煤或焦炭中挥发分基本裂解，可以直接制备出H₂/CO在1.0～2.0之间，有效成分大于90.0%，残留的CH₄小于2.0%的粗合成气.     

放散高炉煤气的碳减排利用途径研究

针对高炉煤气中氮气与CO、CO_2分离困难,开发出回收其中CO和CO_2的变压吸附新技术.CO和CO_2与变压吸附从焦炉煤气中提取的H_2配合,可获得满足要求的甲醇合成气,并同时保证钢铁生产的物质平衡和能量平衡.新工艺为物理分离、混合过程,不包含转化等反应步骤,过程简单,是一种高炉煤气碳减排利用的有效方法.     

Modelling and simulation of two-bed PSA process for separating H_2 from methane steam reforming

Methane steam reforming is the main hydrogen production method in the industry. The product of methane steam reforming contains H_2, CH_4, CO and CO_2 and is then purified by pressure swing adsorption(PSA) technology. In this study, a layered two-bed PSA process was designed theoretically to purify H_2 from methane steam reforming off gas. The effects of adsorption pressure, adsorption time and purgeto-feed ratio(P/F ratio) on process performance were investigated to design a PSA process with more than99.95% purity and 80% recovery. Since the feed composition of the PSA process changes with the upstream process, the effect of the feed composition on the process performance was discussed as well.The result showed that the increase of CH_4 concentration, which was the weakest adsorbate, would have a negative impact on product purity.     

钯银合金膜反应器中二甲醚水蒸汽重整体系的透氢性能研究

二甲醚(DME)由于其清洁环保特性成为燃料电池电动汽车的理想氢源之一。在200~300℃温度范围,1.0×105~4.0×105Pa的压力范围内,Pd-Ag-Au-Ni合金膜对H2与Ar和N2的分离系数接近无穷大,同时,膜具有较好的透氢稳定性。通过实验研究了膜反应器中Ar、N2、CO、CO2、H2O和DME等气体存在时对钯银合金膜透氢性能的影响。实验结果表明,Ar、N2、DME基本对透氢性能无影响,CO2、CO、H2O存在时,会影响氢气的渗透性。三者当中,CO2的影响最小,混合气中H2O比CO对透氢性能的影响大,这是由于H2O在钯膜表面有更大的竞争吸附作用。本研究结果为更详细地研究二甲醚水蒸气重整制氢过程提供了重要参考依据。     

真空紫外光化学反应器的研究

设计了能产生波长小于200 nm的真空紫外光化学反应器,通过工作气体氮气进行光强标定表明,其主要产生109 nm,120 nm,149 nm,174 nm波长的光(N原子谱线)。首次在该光化学反应器中进行了CO2光解反应的研究,实验结果表明该实验条件下CO2光解后生成产物CO,当光源电流300 mA时,生成CO的相对量与光源内工作气体的真空度相关。提出了光化学反应器设计时存在的问题、影响因素及考虑因素,为光化学反应器设计放大和操作条件优化提供实验依据和理论思路。     

固定式质子交换膜燃料电池的天然气重整制氢

介绍了固定式质子交换膜燃料电池用氢气的各种天然气重整方法,其中包括水蒸气重整法、自热重整法和化学闭合燃烧法。同时简述了氢气进一步纯化的水煤气变换反应、选择氧化、变压吸附和气体膜分离脱一氧化碳的方法。通过上述重整和提纯的处理,最终能制备出满足固定式质子交换膜燃料电池要求的氢气。