석화단지 전문 “기초지식” 중 천연가스 증기전환을 통한 수소 생산

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이 게시글은 마지막으로 이태룡아가 2016-3-12 21:41에 수정했습니다. 천연가스를 원료로 하여 수증기를 이용해 수소가 풍부한 혼합기를 만드는 방식으로, 이는 합성암모니아 생산 분야에서 이미 활용되고 있는 공정입니다.이 공정은 두 단계로 구성됩니다: 천연가스의 탈황과 탄화수소의 증기 전환입니다.탈황이란 특정한 압력과 온도 하에서 원료인 천연가스를 망가니즈 산화물 및 아연 산화물과 같은 탈황제를 통해 처리함으로써, 그 안에 포함된 유기황과 무기황을 변환 촉매가 허용하는 0.12×10^-6 이하의 수준으로 줄이는 과정입니다.탄화수소의 증기 전환은 수증기를 산화제로 사용하여 니켈 촉매의 작용 하에 다음과 같은 주요 반응들이 일어나며, 수소가 풍부한 혼합 가스가 생성됩니다:
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ – 210 kJ·mol⁻¹
CO + H₂O → CO₂ + H₂ + 43.5 kJ·mol⁻¹
위의 반응들은 모두 800℃ 이상의 온도에서 일어나며, 두 반응의 총 열효과는 강한 흡열 반응입니다. 이때 필요한 열은 천연가스를 연소시켜 얻습니다.압력을 낮추면 메탄의 전환율이 향상되지만, 변압 흡착 정제의 요구사항과 순수 수소 제품의 압력 조건을 충족시키기 위해, 또한 장비의 경제성을 고려하여 일반적으로 반응 압력을 115 MPa 이상으로 유지합니다.변압 흡착 장치를 통해 99.19% ~ 99.1999%의 순수 수소를 얻을 수 있으며, H2의 수율은 70% 이상에 달합니다.주요 소비량 기준값 (1 Nm³, 순도 99.199%인 수소 제품을 기준으로 함. 같음): 원료 천연가스 0.148 Nm³, 연료용 천연가스 0.112 Nm³, 보일러 공급수 11.7 kg, 전력 0.12 kW·h.천연가스의 메탄 함량은 부피비로 96.19%입니다.