变压吸附天然气制氢设备设计

天然气水蒸汽重整制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、电解水制氢大型制氢：天然气水蒸汽重整制氢占主导地位：（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小型制氢、高纯氢采用电解水方法：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。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，致其单位氢气成本较高。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，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，易于操作。天然气制氢设备采用先进的催化剂和反应器技术，能够实现高效的氢气产出和纯度控制。变压吸附天然气制氢设备设计

天然气制氢工艺流程主要包括净化系统与转化系统和提纯系统。净化系统主要包括对原料气的烯烃、含硫进行净化，原因是转化催化剂的敏感。转化系统主要是以净化气、蒸汽在转化催化剂的作用下，转化成氢气、CO/CO2，然后经过以Fe3O4为催化剂使得CO转化成C02和氢气，经过净化系统，得到纯度较高的氢气。

天然气制氢技术特点：     （1）技术成熟，运行安全可靠。     （2）操作简单，自动化程度高。     （3）运行成本低廉，回收期短。     （4）低氮排放技术，满足环境保护要求。     （5）优化圆筒炉结构，结构简单，可靠性高。     （6）PSA解吸气全回烧，降低燃料消耗，减少废气排放。     （7）装置设备高度集成化，实现撬块化，占地小，投，工期短。 陕西自热式天然气制氢设备近年来，随着氢能源的发展，天然气制氢设备逐渐成为了研究的热点，其具有的高效、低成本等优势备受关注。

    配套法规完善是项目落地、正常运营的前提。天然氢与石油、天然气类似，理论上属于矿产资源，开采、出售等均需受到相关部门把控。但与石油、天然气已具有相对完善的项目登记、管理体系不同，天然氢的资源类型定位、管理方法、管理部门等均未明确。因此，现阶段天然氢项目面临落地审批无法可依、即使落地后也存在因政策变动而终止运营的风险。典型如西班牙2021通过的气候变化和能源转型法案禁止新建碳氢化合物开采项目，而导致其国内天然氢项目因天然氢分类不明而难以推进。氢能市场规模尚未完全展开也是天然氢项目保持观望的一大原因。油气井开发属于高成本投入项目，项目建设前需充分考量消纳市场。以天然气气田为例，根据中石油某气田数据，单气井建设成本在5000万元以上，单井采气量50万方/天以上。

天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸气转化为一氧化碳和氢气等，余热回收后，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程，这一工艺技术的基础是在天然气蒸汽转化技术的基础上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，控制反应温度，转化气中的一氧化碳和水反应，生成氢气和二氧化碳。天然气中的烷烃在适当的压力和温度下，就会发生一系列化学反应生成转化气，转化气再经过热换、冷凝等过程，使气体在自动化的控制下通过装有多种吸附剂的PAS装置后，一氧化碳、二氧化碳等杂质被吸附塔吸附，氢气送往用气单位，吸附了杂质的吸附剂，经解吸后，解析气可送往变换炉作为燃料，吸附剂也完成再生。天然气制氢设备的未来发展前景广阔，可以为氢能源的发展提供更多的选择和支持。

天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。原料气处理单元主要是天然气的脱硫，采用MnO和ZnO脱硫剂脱去H2S和SO2。。水蒸气为氧化剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，得到制取氢气的转化气。转化炉的型式、结构各有特点，上、下集气管的结构和热补偿方式以及转化管的固定方式也不同。虽然对流段换热器设置不同，在蒸汽转化单元都采用了高温转化和相对较低水碳比的工艺操作参数设置有利于转化深度的提高，从而节约原料消耗。CO变换单元。转化炉送來的原料气，含一定量的CO，变换的作用是使CO在催化剂存在的条件下，与水蒸汽反应而生成CO2和H2。按照变换温度分，变换工艺可分为高温变换（350～400℃）和中温变换（低于300～350℃）。近年来，由于注重对资源的节约，在变换单元的工艺设置上，开始采用CO高温变换加低温变换的两段变换工艺设置，以近一步降低原料的消耗。天然气制氢设备的生产和使用还需要加强国际合作和交流，推动氢能源的全球化发展。宁夏国内天然气制氢设备

天然气制氢设备的优点在于其成本低、稳定性高、操作简便，适用于各种规模的氢能源生产需求。变压吸附天然气制氢设备设计

催化剂的保护1、在任何情况下，催化剂层温度禁止超过300℃。2、还原后的催化剂禁止与氧气或空气接触。3、催化剂使用中应尽量避免中途停车。每停一次车，尽管采取了钝化或氮气保护操作，还是会影响催化剂使用寿命。4、催化剂的升温和降温都必须缓慢进行，禁止急速升温和降温。5、在满足生产能力、产率的前提下，催化剂应在低温下操作，有利于延长催化剂使用寿命。6、禁止含硫、磷、卤素元素等有毒物质混入系统，以免造成催化剂中毒。7、对装置使用的原料甲醇、脱盐水、氮气、氢气等必须符合要求，严格规范检测程序。8、如发现有异常特别是反应系统异常，应立即停车分析检查，排除后再开车。变压吸附天然气制氢设备设计