天然氣制氫設(shè)備根據(jù)工藝需求分為多種類型。大型制氫裝置主要采用頂燒爐、側(cè)燒爐和梯臺爐等重整爐型。頂燒爐因燃燒器布置在輻射室頂部,具有熱效率高、占地面積小、操作簡便等優(yōu)勢,成為新建工廠的優(yōu)先。側(cè)燒爐和梯臺爐因歷史原因在存量裝置中仍有應(yīng)用,但新建項目已較少采用。此外,部分氧化制氫設(shè)備通過天然氣與氧氣不完全氧化反應(yīng),在1300-1400℃高溫下生成合成氣,具有能耗低、設(shè)備投資高的特點;自熱重整制氫設(shè)備則耦合放熱燃燒反應(yīng)與吸熱重整反應(yīng),實現(xiàn)自供熱,簡化工藝流程。當(dāng)前,突破綠氫的關(guān)鍵技術(shù)并降低其成本是推動氫能需求增長的因素。福建資質(zhì)天然氣制氫設(shè)備
自熱重整制氫將部分天然氣釋放的熱量,直接用于重整反應(yīng),實現(xiàn)熱量自給自足。此過程通過氧氣與天然氣的比例,使反應(yīng)與重整反應(yīng)在同一反應(yīng)器內(nèi)同時發(fā)生。相較于蒸汽重整,自熱重整反應(yīng)溫度更高,一般在900℃-1100℃,反應(yīng)速率更快,裝置體積更小。該工藝能在降低外部供熱需求的同時,提高生產(chǎn)效率。在反應(yīng)中,除甲烷與水蒸氣的重整反應(yīng)外,還發(fā)生甲烷與氧氣的部分氧化反應(yīng)2CH?+O??2CO+4H?。由于反應(yīng)涉過程,自熱重整制氫所得合成氣中氫氣含量相對較低,二氧化碳和氮?dú)夂肯鄬^高。自熱重整制氫適用于對氫氣產(chǎn)量要求高,且對氫氣純度要求相對寬松的工業(yè)場景,如煉油廠、合成氨廠等,可降低生產(chǎn)成本,提升生產(chǎn)效益。 海南自熱式天然氣制氫設(shè)備天然氣制氫設(shè)備是氫氣工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備。
天然氣制氫的碳排放主要來自原料生產(chǎn)(1.8kg CO?/kg H?)和工藝過程(0.5kg CO?/kg H?),全生命周期碳強(qiáng)度為2.3kg CO?e/kg H?,較煤制氫降低55%。采用CCUS技術(shù)后,碳排放可降至0.3kg CO?e/kg H?,接近藍(lán)氫標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理方面,工藝?yán)淠汉}量達(dá)5000mg/L,經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可實現(xiàn)零排放,同時副產(chǎn)氯化鈉(純度>99%)。固廢主要為失效催化劑,含鎳量達(dá)12-18%,可通過濕法冶金實現(xiàn)資源化回收。生命周期評價(LCA)顯示,天然氣制氫在沿海地區(qū)的環(huán)境效益優(yōu)于內(nèi)陸煤制氫,尤其適用于碳捕集成本較低的區(qū)域。
天然氣制氫優(yōu)勢 - 成本效益:天然氣制氫在成本方面具有較強(qiáng)競爭力。首先,天然氣價格相對穩(wěn)定,與石油等能源價格波動相關(guān)性較弱。在許多地區(qū),天然氣供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施完善,采購成本可控。其運(yùn)輸和儲存也較為成熟,可通過管道、壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNG)等多種方式便捷輸送。與部分新興制氫技術(shù)相比,天然氣制氫裝置的建設(shè)和運(yùn)營成本相對較低。一套中等規(guī)模的天然氣制氫設(shè)備,建設(shè)周期較短,投資回收較快。并且,通過優(yōu)化反應(yīng)工藝、提高能源利用效率,還能進(jìn)一步減少制氫成本,使得產(chǎn)出的氫氣在市場上具有價格優(yōu)勢,吸引眾多企業(yè)采用該技術(shù)獲取氫氣,用于化工生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。機(jī)載存儲是氫能源的關(guān)鍵組成部分。
天然氣制氫項目的經(jīng)濟(jì)性取決于原料成本、裝置規(guī)模及碳價三重因素。以年產(chǎn)10萬噸氫氣裝置為例,當(dāng)天然氣價格3時,完全成本約為3,其中原料占比70%、能耗18%、碳成本12%。敏感性分析顯示,天然氣價格每上漲10%,制氫成本增加3;碳價從50元/噸升至200元/噸時,成本增幅達(dá)3。規(guī)模效應(yīng),5萬Nm3/h裝置單位投資成本為3,而50萬Nm3/h裝置可降至3。對比煤制氫(3)和電解水制氫(3),天然氣制氫在中等規(guī)模場景中更具競爭力。某煉化項目測算表明,當(dāng)氫氣售價3時,投資回收期*需,內(nèi)部收益率達(dá)18%。 天然氣制氫的副產(chǎn)品有從氯堿工業(yè)副產(chǎn)氣、煤化工焦?fàn)t煤氣、合成氨產(chǎn)生的尾氣。海南甲醇重整天然氣制氫設(shè)備
氫能作為各個能源之間的橋梁,正迎來重大發(fā)展機(jī)遇。福建資質(zhì)天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫設(shè)備的**升級方向在于提升氫氣產(chǎn)率的同時降低碳排放強(qiáng)度。當(dāng)前主流的蒸汽甲烷重整(SMR)技術(shù)仍面臨能效瓶頸(單程轉(zhuǎn)化率約70%-85%)與高碳排放(每噸氫氣伴隨5-10噸CO?排放)的雙重挑戰(zhàn)。未來,設(shè)備將通過多技術(shù)耦合實現(xiàn)突破:一方面,引入膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)重整爐集成,利用鈀合金膜對氫氣的高選擇性滲透(分離系數(shù)>10?),使氫氣純度提升至的同時,推動反應(yīng)平衡向生成物方向移動,將甲烷轉(zhuǎn)化率提升至95%以上;另一方面,碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用將重構(gòu)設(shè)備架構(gòu)——新型重整反應(yīng)器內(nèi)置CO?吸附劑(如鋰基復(fù)合氧化物),在制氫過程中同步捕獲CO?,實現(xiàn)“負(fù)碳”制氫(凈碳排放量<1噸/噸H?)。此外,等離子體輔助重整技術(shù)通過高能電子激發(fā)甲烷分子(活化能降低30%),可在400℃低溫下實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,較傳統(tǒng)工藝節(jié)能25%以上,這類顛覆性技術(shù)正從實驗室走向中試階段。 福建資質(zhì)天然氣制氫設(shè)備