天然氢是一种自然生成的、可持续的氢源自上世纪初以来,进行石油矿物开采时常发现有天然生成的氢气逸出,地质勘探界称之为“天然氢”。天然氢分布于在自然界大气圈、地壳、地幔、地下水等系统中。其中,分布在大陆壳、洋壳和火山热液等地质环境中、且可在地表检测到较高浓度的氢源,也称之为“地质氢”,即地质成因的氢。另外为与氢能中的“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”区分开,也有报告中使用“金氢”或“白氢”来描述天然氢。相对电解制氢,天然氢开采拥有较低的成本下限。尤其对高浓度天然氢矿藏,其开采成本可远低于其他制氢途径。天然气制氢工艺的改进通过对转化炉、热量回收系统等进行改造可以实现成本节约、降低对天然气原料的消耗,这种技术通过对原料的消耗,这种技术通过对天然气加氢脱硫和在转化炉中放置适量的特殊催化剂进行裂解重整,生成二氧化碳、氢气和一氧化碳的转化气,之后再进行热量回收,经一氧化碳变换降低转化气中一氧化碳的含量、再通过PSA变压吸附提纯就可以得到纯净的氢气。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。上海自热式天然气制氢设备
我们日常生产生活中用到的氨能,主要是氣和氧进行化学反应释放出的化学能。氢能是“多彩”的。根据不同制取方式,氢能可分为绿氢、灰氢、蓝、紫、金氨等。其中,灰氢来自煤炭制复、天然气制氢、工业副产氢气,属于直接制复,成本较低,但需要消耗煤、天然气等化石能源,会产生大量氧化碳。目前,灰产量约占全球氢气产量的九成以上。蓝复则是在灰家基础上,将制备过程中排放的二氧化球副产品捕获、利用和封存。紫复是利用核能进行大规模电解水制复。近年来,地质学家还发现了金氛,它由地下水与地下橄模石(一种呈绿色的模铁砖酸盐)等矿物相互作用,使水被还原为氧气和表气。在这一过程中,氧气与矿物中的铁结合,复气则跳挽到周围的岩石中,并利用地下矿石的石化过程不新再牛复气。金氨因其地质储道。勘测和开采难度极大,目前尚未得到充分开发利用河南变压吸附天然气制氢设备天然气制氢设备的生产和使用可以促进能源和环境的协调发展,实现经济、社会和环境的可持续发展。
阴离子交换膜电解水技术(AEM):能够生产低成本的氢气,需突破关键材料技术限制。电解槽结构类似于PEM电解槽,主要由阴离子交换膜、过渡金属催化电极极板、气体扩散层和垫片等组成,常使用纯水或低浓度碱溶液作为电解质。阴离子交换膜可以传导氢氧根离子,并阻隔气体和电子直接在电极间传递。AEM电解水技术工作原理为,水从阳极过阴离子交换膜到阴极,接受电子产生氢气和氢氧根离子,氢氧根离子穿过阴离子交换膜到阳极,释放电子生成氧气。氢氧根穿过阴离子交换膜回到阳极并放出电子产生氧气,氧气随后通过气体扩散层与电解液一起流出。AEM电解水技术使用廉价的非贵金属催化剂和碳氢膜,具有成本低、电流密度较大等,并且可以与可再生能源耦合。目前AEM技术还处于研发阶段,发展程度将取决于催化剂、聚合物膜、膜电极等关键材料技术的突破情况。
天然气制氢主要有热裂解法、催化裂解法和重整法等。热裂解法热裂解法是将天然气在高温下分解为氢气和碳。具有局限性。催化裂解法催化裂解法是在催化剂的作用下将天然气在低温下分解为氢气和碳。由于反应温度较低,能量损失小。催化剂通常是钜、铂、铭等贵金属催化剂。重整法是利用天然气进行催化重整反应,其原理是将天然气与水蒸气加热至高温,经过反应后得到大量的氢气和一定量的CO2。重整反应通常采用镍为催化剂。天然气制氢工艺的改进通过对转化炉、热量回收系统等进行改造可以实现成本节约、降低对天然气原料的消耗,这种技术通过对原料的消耗,这种技术通过对天然气加氢脱硫和在转化炉中放置适量的特殊催化剂进行裂解重整,生成二氧化碳、氢气和一氧化碳的转化气,之后再进行热量回收,经一氧化碳变换降低转化气中一氧化碳的含量、再通过PSA变压吸附提纯就可以得到纯净的氢气。天然气制氢装置中氢气提纯工艺主要是在适当条件下,将活性炭、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行吸附,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。 天然气制氢设备的另一个优点是其低成本,相比其他氢气生产方式,其生产成本较低,可以降低氢能源的价格。
焦炉煤气副产氢焦炉煤气是焦炭生产过程中的副产品,通常生产1t焦炭可副产380-420m3的焦炉气,焦炉煤气的组成见下表,氢气体积分数约为54-59%。变压吸附(PSA)氢气回收率为75-90%。根据2019年***焦炭产量,2019年焦炉煤气副产的氢气产量约为880万吨,占氢气总产量的38%。焦炉煤气副产的氢气约55%将继续被焦化厂或钢厂自用,45%对外销售。焦炉煤气制氢技术成本较低,如果考虑焦炉煤气外购成本,焦炉煤气制氢工艺成本为。如果不考虑焦炉煤气外购成本,则氢气产品的平均成本为。原材料焦炉煤气的成本占总成本的80%,焦炉煤气价格越氢成本优势越明显。如果从煤焦化过程开始分析制氢成本,苯、煤焦油、焦炭和氢四种产品进行成本分摊,氢气产品在总产出中的价值占比为,制氢成本为。焦炉煤气制氢既能实现的资源回收利用,又能弥补能源供应缺口,有助于形成良好的循环经济产业链。 天然气制氢设备的生产和使用可以促进能源转型和可持续发展,为人类社会的未来发展提供更多的选择和可能性。云南新能源天然气制氢设备
制氢设备的生产成本受到多种因素的影响,如原料价格、设备投资、运营成本等。上海自热式天然气制氢设备
目前全球绝大多数能量需求来源于化石燃料,必将导致化石燃料的枯竭,而其使用也导致严重的环境污染,因此,可持续发展、无污染的非化石能源的开发利用是未来能源发展的必然趋势。氢气的应用领域很广,其中作为一种重要的石油化工原料,用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。此外,在电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细化工合成、航空航天工业等领域也有应用。在石油炼制过程中,石油产品的加氢裂化和加氢精制过程需要应用大量的氢气作为一种反应原料;另外,氢气在电子工业、冶金工业、浮法玻璃等行业中主要作为还原气体上海自热式天然气制氢设备