自热式天然气制氢设备设备

天然气制氢是以天然气做原料生产氢气。根据天然气参加反应的不同，可以分为传统水蒸气重整制氢，部分氧化反应制氢，自热重整制氢三种制氢工艺。水蒸气重整制氢由于设备投资低，产氢率较高，是工业上应用多的天然气制氢技术。绿色发展越来越成为全球共同的发展理念。我国天然气制氢位于煤制氢后列第二。我国天然气制氢始于20世纪70年代，主要为合成氨提供氢气。随着催化剂品质的提高、工艺流程的改进、控制水平的提高、设备形式和结构的优化，天然气制氢工艺的可靠性和安全性都得到了保证。其不足之处是原料利用率低，工艺复杂，操作条件苛刻，并且对设计制造、控制水平和对操作人员的理论水平及操作技能均要求高。天然气制氢设备的生产和使用可以促进能源转型和可持续发展，为人类社会的未来发展提供更多的选择和可能性。自热式天然气制氢设备设备

天然气制氢由天然气蒸汽转化制转化气和变压吸附(PSA)提纯氢气(H2)两部分组成，压缩并脱硫后天然气与水蒸汽混合后，在镍催化剂的作用下于750~850℃将天然气物质转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气，转化气可以通过变换将一氧化碳(CO)变换为氢气(H2)，成为变换气，然后，转化气或者变换气通过变压吸附(PSA)过程，得到高纯度的氢气(H2)。反应原理：天然气的主要加工过程包括常减压蒸馏、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。其化学反应式为：CH4+H2O→3H2+CO-QCO+H2O→H2+CO2+Q海南变压吸附天然气制氢设备天然气制氢设备的使用还可以减少对传统能源的依赖，降低对环境的污染，具有良好的环保效益。

天然气蒸汽转化工艺包括原料气处理单元、蒸汽转化单元、CO变换单元和氢气提纯单元、原料气处理单元原料气处理单元是使天然气进一步纯化，以脱除天然气中的硫为主要目的，此外还有将原料气压缩等功能。脱硫一般采用加氢后用ZnO作为脱硫剂脱硫，其中加氢催化剂大都采用Co-Mo催化剂也可用N-Mo催化剂天然气脱采用加氢串ZnO的脱硫工艺通常情况下.使用CO-Mo催化剂加氢设1台设备，使用ZnO脱硫设2台设备，更换脱硫剂时装置不停车。大规模的制氢装置由于原料气的处理量较大.因此在压缩原料气时，需选择较大的离心式压缩机。离心式压缩机可选择电驱动、蒸汽透平驱动和燃气驱动。

工业化制氢现状1三种制氢方案对比（1）天然气水蒸汽重整制氢（2）甲醇水蒸汽重整制氢（3）电解水制氢2大型制氢：天然气水蒸汽重整制氢占主导地位特点：（1）天然气既是原料气也是燃料气，无需运输，氢能耗低，消耗低，氢气成本。（2）自动化程度高，安全性能高。（3）天然气制氢投资较高，适合大规模工业化生产，一般制氢规模在5000Nm3/h以上时选择天然气制氢工艺更经济3小型制氢、高纯氢采用电解水方法（1）多年来，水电解制氢技术自开发以来一直进展不大，其主要原因是需要耗用大量的电能，电价的昂贵，用水电解制氢都不经济。（2）电解水制氢，规模一般小于200Nm3/h，是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高，达到5～8kwh/Nm3H2，其单位氢气成本较高4甲醇水蒸汽重整制氢是中小型制氢的（1）甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比，投资省，能耗低。由于反应温度低（230℃～280℃），工艺条件缓和，燃料消耗也低。与同等规模的天然气制氢装置相比，甲醇蒸汽转化制氢的能耗约是前者的50%。（2）甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得，运输，储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要再进行净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作天然气制氢设备的生产和使用可以促进经济发展和就业增长，为社会创造更多的价值和财富。

天然气与氢能融合主要存在3种途径：上游制备融合。根据原料来源和生产过程不同，可分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中，灰氢主要为煤制氢，低成本；绿氢为新能源制氢，高成本；蓝氢为天然气制氢，成本介于灰氢与绿氢之间。截至2022年底，全国氢气产量为3781万吨，其中天然气制氢占比达18.1%。中游储运融合。氢气与天然气在储运环节具有较高的相似性，可利用管道、罐车、铁路及船舶等方式运输，其中管道掺氢是解决大规模、长距离氢能运输的良好过渡办法。由内蒙古西部天然气股份有限公司投资建设的国内首条掺氢高压输气管道工程已在内蒙古动工。终端利用融合。天然气与氢气在城市燃气、交通运输、电力供应、分布式供能等领域可实现协同发展。截至2022年底，全国投运加氢站274座。天然气制氢设备的生产和使用还需要考虑对环境的影响，采取相应的措施减少对环境的污染。河北天然气天然气制氢设备

在未来，随着清洁能源的需求不断增加，制氢设备将会成为一种重要的清洁能源生产方式。自热式天然气制氢设备设备

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-蒸汽转化反应，主要反应如下CHa+H,O=CO+3Hz-Q(1)一氧化碳产氢CO+HO=CO+Hz+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。自热式天然气制氢设备设备