Профессиональные «основы» в нефтехимической отрасли: производство водорода путем конверсии природного газа с использованием пара

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано Итайлунэром 12.03.2016 в 21:41. В качестве сырья используется природный газ; с его помощью с помощью пара воды получается смесь, богатая водородом. Для этой цели применяется зрелая технология производства газа в печах, используемая в производстве синтетического аммиака. Этот процесс включает два этапа: десульфуризацию природного газа и паровую конверсию углеводородов. Десульфуризация — это процесс, при котором сырой природный газ под действием определенного давления и температуры проходит через средства для десульфуризации, такие как оксид марганца и оксид цинка, в результате чего органический и неорганический сера удаляются до уровня, не превышающего 0,12 × 10^-6, что является допустимым значением согласно требованиям катализатора. Паровая трансформация углеводородов происходит с использованием водяного пара в качестве окислителя под действием никелевого катализатора. В результате этого происходят следующие основные реакции, в ходе которых образуется смесь газов, богатая водородом:
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂; энергия реакции – 210 кДж/моль.
CO + H₂O → CO₂ + H₂; энергия реакции – 431,5 кДж/моль.
Температура проведения этих реакций превышает 800 °C. Общий энергетический эффект обеих реакций является эндотермическим; тепло обеспечивается за счет сгорания природного газа. Снижение давления способствует повышению степени преобразования метана, однако для удовлетворения требований к очистке с помощью процесса адсорбции при изменяющемся давлении, а также для соблюдения требуемого давления чистого водорода, а также с учетом экономичности оборудования, давление в реакторе обычно контролируется на уровне 115 МПа и выше. С помощью устройств на основе трансформативной адсорбции можно получить водород чистотой от 99,19% до 99,1999%. Выход водорода может составлять более 70%. Основные нормы расхода (исходя из продукта в виде водорода с плотностью 1 Нм³ и чистотой 99–99%, далее аналогично): сырой природный газ – 0,148 Нм³, топливный природный газ – 0,112 Нм³, вода для котла – 1,17 кг, электроэнергия – 0,12 кВт·ч. Содержание метана в природном газе составляет 96,19% (по объему).