天然气制氢工艺及成本分析

自然气制氢工艺及本钱分析自然气制氢工艺及本钱分析随着能源消耗地加剧，查找的能源已经成为当前的一个重要任务。氢作为现今最具有进展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛。利用自然气制取氢气，可以在肯定程度上缓解我国能源危机，进一步促进我国能源利用构造的转变。随着能源消耗地加剧，查找的能源已经成为当前的一个重要任务。氢作为现今最具有进展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛。利用自然气制取氢气，可以在肯定程度上缓解我国能源危机，进一步促进我国能源利用构造的转变。本文将重点就自然气制氢的原理、自然气制氢工艺和技术、自然气制氢技术的分类自然气制氢的本钱核算等几个方面进展具体的争论和探讨。1自然气制氢的原理和流程1.1自然气制氢原理自然气制氢工艺的原理就是先对自然气进展预处理，然后在转化炉中将甲烷和自然气制氢工艺的原理就是先对自然气进展预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽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水蒸汽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，这一工艺技术的根底是在自然气蒸汽转化技术的根底上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，掌握反响温度，转化气中的二氧化碳和氢气的过程，这一工艺技术的根底是在自然气蒸汽转化技术的根底上实现的。在变换塔中，在催化剂存在的条件下，掌握反响温度，转化气中的一氧化碳和水反响，生成氢气和二氧化碳。一氧化碳和水反响，生成氢气和二氧化碳。自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响生成转化气，转化气再经过热换、冷凝等过程，使气体在自动化的掌握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。其主要反响式如下 ：自然气和水在 800~900℃高温顺氧化镍催化剂的条件下反响生成一氧化碳和氢气。反响式为：CH4+H2O→CO+H2-Q一氧化碳和水在300400℃条件下和三氧化二铁催化剂的条件下反响生成二氧化碳和氢气。反响式为：CO+H2O→CO2+H2+Q另外，在制取过程相关的技术指标要求如下：压力一般在1.5~2.5MPa，自然气单耗为0.4~0.5m3/m3氢气；运行时间：>8000h；工业规模：1000m3/h~100000m3/h。1.2 自然气制氢流程自然气的制取氢流程主要包括四个：原料气预处理、自然气蒸汽转化、一氧化碳变换、氢气提纯。首先是原料预处理步骤，这里的预处理主要指的就是原料气的脱硫，实际工艺运行当中一般承受自然气钴钼加氢串联氧化锌作为脱硫剂将自然气中的有机硫转化为无机硫再进展去除。这里处理的原料自然气的流量较大，所以可承受压力较高的自然气气源或者在选择自然气压缩机的时候考虑较大的余量。其次就是进展自然气蒸汽转化的步骤，在转化炉中承受镍系催化剂，将自然气中的烷烃转化成为主要成分是一氧化碳和氢气的原料气。然后就是一氧化碳变换，使其在催化剂存在的条件下和水蒸气发生反响，从而生成氢气和二氧化碳，得到主要成分是氢气和二氧化碳的变换气。依据变换温度的不同可以将一氧化碳的变换工艺分为两种 ：中温变换、高温变换。其中高温变换的温度或许在 360℃左右，中温变换的工艺或许在 左右。随着技术对策进展，近年来开头承受一氧化碳高温变换加低温变换的两段工艺设置，这样可以近一步节约对资源的消耗，但对于转化气中一氧化碳含量不高的状况，可只承受中温变换。最终一个步骤就是提纯氢气，现在最常用的一种氢气提纯系统就是 统，又叫变压吸附净化分别系统，这种系统能耗低、流程简洁、制取氢气的纯度较高，最高时氢气的纯度可达99.99%。自然气制氢工艺和技术绝热条件下，自然气制氢这种自然气制氢方式更适用于小规模的制取氢。自然气绝热转化制氢将空气作为氧气来源，同时利用含氧分布器可以有效解决催化剂床层热点问题和能量的安排，随着床层热点的降低，催化材料的反响稳定性也得到较大的提高。自然气绝热转化制氢工艺流程简洁、操作便利，当制氢规模较小的时候可以降低制氢本钱和相应的制氢设备的投资。自然气局部氧化制氢自然气局部氧化制氢的反响器承受的是高温无机陶瓷透氧膜，与传统的蒸汽重整制氢的方式相比较来说，自然气局部氧化制氢工艺所消耗的能量更加少，因为它承受的是一些价格低廉的耐火材料组成的反响器。这种自然气制氢工艺比一般的生产工艺在设备投资方面的本钱降低了25%左右，生产的本钱降低了40%左右，可以在肯定程度上降低投资本钱。自然气高温裂解制氢自然气高温裂解制氢主要在高温条件下，自然气催化分解成为碳和氢，但是在这一过程中并不产生任何二氧化碳，所以一般将其认为是从化石燃料使用到可再生能源利用的过渡工艺。这种工艺目前还在争论当中，但是可以预见的是这种自然气制氢工艺具有良好的应用前景。自然气自热重整制氢自然气自热重整制氢的原理就是在反响器中进展放热的自然气燃烧反响和强吸热的自然气水蒸汽重整反响的耦合，这样一来，反响器本身就要可以实现供热，无需外界供热，这在肯定程度上降低了工艺本钱。与传统的重整工艺的外界供热相比，它变成了自供热，实现了反响热量的科学利用。自然气制氢工艺的改进通过对转化炉、热量回收系统等进展改造可以实现本钱节约、降低对自然气原料的消耗，这种技术通过对自然气加氢脱硫和在转化炉中放置适量的特别催化剂进展裂解重整，生成二氧化碳、氢气和一氧化碳的转化气，之后再进展热量回收，经一氧化碳变换降低转化气中一氧化碳的含量、再通过 变压吸附提纯就可以得到纯洁的氢气。自然气制氢装置中氢气提纯工艺主要是在适当条件下，将硅胶、活性炭、氧化铝等组成吸附床，并用吸附床将变换气中各杂质组分在适当的压力条件下进展吸附，不易被吸附的氢气就从吸附塔的出口输出，从而实现氢气的提纯。这一工艺的主要性能指标和技术指标如下 ：1〕生产力量一般在 500~100000m3/h99.99%，产品的压力在1.5MPa左右；2〕处理原料的量在20-5000m3/h99.980%左右。自然气制氢工艺的本钱分析自然气制氢本钱主要包括两个方面 ：一个是可变本钱，这种可变本钱主要指的就是电费、冷却水费用、去离子水费用等等 ；另一个就是不行变本钱，这主要包括维护费、办公费、工资等等，下面本文将进展具体的介绍。可变本钱去离子水费用这主要就是依据实际的运行状况来确定去离子水费用，以某工厂为例，此工厂每产生1m3氢气就会消耗1.4kg去离子水，然后依据当前的市场价知道每千克去离子水为0.05元，那么该工厂每生产 1m3的氢气就要耗去离子水的费用为0.07元。冷却水费用冷却水费用也是依据实际的运行状况来确定的，以某工厂为例，此工厂每产生1m3氢气就会消耗 5kg冷却水，然后依据当前的市场价知道每千克冷却水的价格为 0.003 元，那么该工厂每生产 1m3的氢气就要耗冷却水的费用为0.015元。电费以某工厂为例，依据实际的运行状况，此工厂每产生1m3氢气就会消耗0.34kW·h的电，电价依据0.6元/kW·h取，那么该工厂每生产1m3的氢气就要耗电的费用为0.204元。自然气费用以某工厂为例，依据实际的运行状况，此工厂每产生 1m3氢气就会消耗0.49m3的自然气，该工厂生产 1m3的氢气要耗的自然气的费用的计算公式如下：1C1=0.49P1其中，C1表示标准工况下，单位量的氢气所消耗的自然气的费用， P1表示单位体积自然气的价格。最终，将上述几个方面的花费相加，我们可以得到总的可变本钱的公式 ：C2=0.39+0.49P1不行变本钱折旧费还是以上面的工厂为例，假设此工厂的总投资 I为5×107元，运行时间 t为18年，折现率i取5%，总的折旧费可以依据下述公式进展计算 ：C3=I〔1+i〕n/t通过上式子，再代入计算公式，得到每年折旧费为 292万元。修理费每生产单位量的氢气所需的维护费是 0.005元，依据下述公式对每年的维护费进展计算C4=0.005V其中V是每年工厂所产的氢气量。员工工资假设该工程需要 15人，每个人每年的总工资包括奖金大约为 100000 元，那么这一年的员工工资为1500000元。营销费和治理费营销费为可变本钱的 0.025，治理费为 0.035。所以，每年的治理费和营销费的计算公