盡管國(guó)際上已有較多天然氫發(fā)現(xiàn)案例,油氣礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)也掌握有著較多天然氫分布相關(guān)的資料,但目前仍未有真正商業(yè)化的天然氫開采項(xiàng)目落地。能景研究認(rèn)為,高濃度天然氫礦藏的勘探定位、法規(guī)配套、市場(chǎng)消納尋找是項(xiàng)目落地慢的三大要素。高濃度天然氫礦藏是項(xiàng)目降低開采難度、降低開采成本的關(guān)鍵。天然氫中往往伴有二氧化碳、甲烷、氮?dú)獾榷喾N雜質(zhì),且不同產(chǎn)地的成分相差較大,某些礦藏中還含有高濃度硫化物等對(duì)氫燃料電池有害的物質(zhì),提高了提純技術(shù)的要求,也提高了開采成本?,F(xiàn)階段,天然氫開采探索尚未完全起步,技術(shù)尚未完全成熟,因此相關(guān)開發(fā)商仍在以勘探高濃度氣源為重心。隨著環(huán)保意識(shí)的提高,越來越多的企業(yè)開始采用天然氣制氫設(shè)備,以減少對(duì)環(huán)境的影響。安徽大型天然氣制氫設(shè)備
天然氣水蒸汽重整制氫、甲醇水蒸汽重整制氫、電解水制氫大型制氫:天然氣水蒸汽重整制氫占主導(dǎo)地位:(1)天然氣既是原料氣也是燃料氣,無需運(yùn)輸,氫能耗低,消耗低,氫氣成本。(2)自動(dòng)化程度高,安全性能高。(3)天然氣制氫投資較高,適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),一般制氫規(guī)模在5000Nm3/h以上時(shí)選擇天然氣制氫工藝更經(jīng)濟(jì)小型制氫、高純氫采用電解水方法:水電解制氫技術(shù)自開發(fā)以來一直進(jìn)展不大,其主要原因是需要耗用大量的電能,電價(jià)的昂貴,用水電解制氫都不經(jīng)濟(jì)。電解水制氫,規(guī)模一般小于200Nm3/h,是較成熟的制氫方法,由于它的電耗較高,致其單位氫氣成本較高。甲醇水蒸汽重整制氫是中小型制氫的(1)甲醇蒸汽重整制氫與大規(guī)模的天然氣制氫或水電解制氫相比,投資省,能耗低。由于反應(yīng)溫度低,工藝條件緩和,燃料消耗也低。與同等規(guī)模的天然氣制氫裝置相比,甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的能耗約是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氫所用的原料甲醇易得,運(yùn)輸,儲(chǔ)存方便。而且所用的原料甲醇純度高,不需要再進(jìn)行凈化處理,反應(yīng)條件溫和,易于操作。廣西推廣天然氣制氫設(shè)備天然氣制氫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)之一是其高效性,可以在較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出大量的氫氣,滿足不同領(lǐng)域的需求。
天然氣水蒸氣重整在合成氨工業(yè)中應(yīng)用十分,但在加氫站規(guī)模,天然氣水蒸氣重整和變壓吸附(PSA)分離凈化氫氣的整套裝置投資以及制氫成本都會(huì)大幅度增加。天然氣的自熱重整,部分氧化重整的共同特點(diǎn)是系統(tǒng)中需要有制純氫的設(shè)備,并且產(chǎn)品氣是CO、CO2和H2的混合氣,仍需經(jīng)過變換反應(yīng)和氫氣的分離過程。因此,現(xiàn)有的天然氣水蒸氣重整制氫和常規(guī)的深冷分離或變壓吸附分離凈化氫技術(shù),不是很適于加氫站對(duì)小規(guī)模制氫裝置的需求,研究開發(fā)制氫新工藝,縮短流程,簡(jiǎn)化操作單元,可以減少小規(guī)?,F(xiàn)場(chǎng)制氫裝置投資和制氫成本。
天然氣制氫工藝的原理就是先對(duì)天然氣進(jìn)行預(yù)處理,然后在轉(zhuǎn)化爐中將甲烷和水蒸氣轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣等,余熱回收后,在變換塔中將一氧化碳變換成二氧化碳和氫氣的過程,這一工藝技術(shù)的基礎(chǔ)是在天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。在變換塔中,在催化劑存在的條件下,控制反應(yīng)溫度,轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳和水反應(yīng),生成氫氣和二氧化碳。天然氣中的烷烴在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认?,就?huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)生成轉(zhuǎn)化氣,轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)過熱換、冷凝等過程,使氣體在自動(dòng)化的控制下通過裝有多種吸附劑的PAS裝置后,一氧化碳、二氧化碳等雜質(zhì)被吸附塔吸附,氫氣送往用氣單位,吸附了雜質(zhì)的吸附劑,經(jīng)解吸后,解析氣可送往變換爐作為燃料,吸附劑也完成再生。天然氣制氫設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域包括燃料電池、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域,為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和碳減排做出了重要貢獻(xiàn)。
天然氣制氫工藝流程主要包括凈化系統(tǒng)與轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和提純系統(tǒng)。凈化系統(tǒng)主要包括對(duì)原料氣的烯烴、含硫進(jìn)行凈化,原因是轉(zhuǎn)化催化劑的敏感。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主要是以凈化氣、蒸汽在轉(zhuǎn)化催化劑的作用下,轉(zhuǎn)化成氫氣、CO/CO2,然后經(jīng)過以Fe3O4為催化劑使得CO轉(zhuǎn)化成C02和氫氣,經(jīng)過凈化系統(tǒng),得到純度較高的氫氣。
天然氣制氫技術(shù)特點(diǎn): (1)技術(shù)成熟,運(yùn)行安全可靠。 (2)操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度高。 (3)運(yùn)行成本低廉,回收期短。 (4)低氮排放技術(shù),滿足環(huán)境保護(hù)要求。 (5)優(yōu)化圓筒爐結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高。 (6)PSA解吸氣全回?zé)档腿剂舷模瑴p少?gòu)U氣排放。 (7)裝置設(shè)備高度集成化,實(shí)現(xiàn)撬塊化,占地小,投,工期短。 天然氣制氫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低、穩(wěn)定性高、操作簡(jiǎn)便,適用于各種規(guī)模的氫能源生產(chǎn)需求。安徽新型天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫設(shè)備的發(fā)展還需要進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)推廣,以提高其生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。安徽大型天然氣制氫設(shè)備
天然氫多分布于煤層、礦石資源周圍,可依據(jù)歷史勘探開采資料定位。相關(guān)研究者在間歇泉、溫泉、煤井、油氣井等中都發(fā)現(xiàn)過富氫氣體,其含量在不同地質(zhì)環(huán)境中在1%-100%之間變化,其中,煤層、鹽巖等具有較好儲(chǔ)氫能力的地層中有多項(xiàng)天然氫發(fā)現(xiàn)案例。同時(shí),油氣、礦產(chǎn)公司手中有較多的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù),其中包含了較多的氫氣礦藏線索。如2023年10月澳大利亞GoldHydrogen公司進(jìn)行天然氫開采試鉆的地點(diǎn)選擇,便是根據(jù)上世紀(jì)初的油氣勘探數(shù)據(jù)決定的。試鉆氫氣濃度高達(dá)73%。安徽大型天然氣制氫設(shè)備