龙亭集

概述

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820~950℃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)。

天然气制氢气也是一个比较传统的技术，以前常用于大规模的氢气供应场合，例如5000m³/h以上的氢气供应量。我们根据中国氢气用户分散而且规模较小的特点，开发了低投资和低消耗的天然气蒸汽转化制氢技术，非常适合中小规模的氢气需求场合。在天然气丰富的地区，天然气制氢是最好的选择。我公司已经为国内和国外用户建设了这类装置和转让了技术。

典型装置

中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司天然气制氢装置

天然气制氢的主要技术：

1. 天然气蒸汽一段转化技术，适合中小规模的制氢。
2. 天然气蒸汽一段转化串接纯氧二段转化技术，适合于中大规模的制氢。
3. 天然气两段换热式转化技术，适合中等规模的制氢技术。
4. 天然气部分氧化制氢，适合大规模的制氢。
5. 焦炉气部分氧化制氢，适合焦炉气资源丰富的地区。

产品特点

氢气规模：200~100,000m³/h

氢气纯度：99~99.999%

氢气压力：0.5~3.5MPa

适用领域：双氧水、山梨醇、TDI、MDI、苯胺加氢等精细化工或医药中间体加氢过程，炼油厂加氢过程等。

技术特点

1. 采用独特的热能回收技术，将转化炉的热效率提高;
2. 设计优良的废热锅炉，为制氢装置的长周期运转，提供可靠的保障;
3. 专有的转化炉烟气流动方式，燃料气的消耗更低。
4. 无扰动切换吸附塔的变压吸附(PSA)提纯氢气大大提高了系统的可靠性。

技术原理

1 天然气的蒸汽转化

天然气的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将天然气转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气。这一过程为吸热过程故需外供热量，转化所需的热量由转化炉辐射段燃烧燃料气提供。

在镍催化剂存在下其主要反应如下：

CH₄+H₂O→CO+3H₂+Q

CO+H₂O→CO₂+H₂+Q

2  变压吸附

变压吸附(PSA)循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。
在变压吸附(PSA)过程中吸附器内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，在工业装置上可以采用的方法有：
1)降低吸附器压力(泄压)？
2)对吸附器抽真空？
    3)用产品组分冲洗

转化炉示意图