天然气制氢氢气成本分析

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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术天然气制氢氢气成本分析刘固基中海油惠州炼化分公司，广东惠州516082摘要：本文介绍了以天然气为原料，烃类+水蒸汽反应法制氢工艺过程，并结合中海油惠州炼化制氢装置的情况对氢气成本进行了核算和分析。关键词：制氢；天然气；氢气；成本中图分类号：TQ116.2文献标识码：A文章编号：1671-5519(2016)11-0287-031前言CH488.790.88793.5516H273.36天然气是一种清洁、高效的能源，在世界能源供应中的C2H67.540.15080.4524CH46.53比列不断

2、上升。氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气C3H82.590.07770.2072CO4.06体和特种气体，在石油化工、航空航天等方面有着广泛的应C4H101.010.04040.101CO216.03用，重要性日益突出。天然气制氢工艺目前发展迅速，做好N20.0700N20.02天然气制氢成本的核算分析，对指导天然气制氢工艺的发展合有着十分重要的作用。合计1001.15684.31223.728100计2惠州炼化制氢工艺2.1工艺概述表2天然气和变换气实际工况从界区来的5.0Mpa（5℃）的天然气引入装置，经过天然变换总碳系

3、总氢系氢碳比实际1.0MPa蒸汽预热，转化炉烟气对流段预热至370℃进入加氢气组%气组数数（H/C）工况%脱硫反应器进行原料净化。净化脱硫干气与3.5MPa蒸汽混分分合组成水碳比2.6的混合原料气在转化炉烟气对流段预热至CH489.940.89943.5977H274.48510℃进入预转化反应器将重质烃类转化为小分子甲烷，并C2H66.990.13980.4195CH45.92产生部分氢气。预转化后的混合原料气经过预热至630℃进C3H81.760.05280.1409CO2.34入转化炉发生主要转化反应，转化出口温度870℃

4、，出口甲C4H100.500.0200.050CO216.47烷浓度7.1%（v）。转化气经过预热回收产生9.8MPa蒸汽后N2…0.8N2…0.79降温至340℃进入变换反应器，变换出口CO浓度4.1%，将转化气中的CO转化成CO2，并进一步多产氢气。416℃的高合计100.001.1124.2083.784合计100变气经发生3.5MPa中压蒸汽和系列冷换后降温至38℃进入3.2以表1设计工况下天然气和变换气组成核算天然气PSA氢提纯装置，得到99.99%的纯氢，PSA尾气送入转化炉产氢率全部燃烧。[1]3.2.1天然气中的

5、H2和C质量惠州炼化制氢采用进口Unde工艺包，由SEI详细设计，根据表1天然气的氢碳比得：装置设计产氢为产纯氢2×105Nm3/h，按年开工8400h计算，1吨天然气中的H2=1*[3.728/(12+3.728)]=0.237t相当于产纯氢15.1×104t/a，装置于2009年4月建成投产。（1）2.2主要节能措施1吨天然气中的C=1*[12/(12+3.728)]=0.763t（1）采用预转化工艺：采用预转化工艺使得进入转化（2）炉的进料组成变得简单（不含C1以上的烃类），从而可以采3.2.21吨天然气中的C所转化生产的

6、氢气用更低的转化水碳比（2.6）和更高的转化进口温度（630℃），根据反应式：C+2H2O→CO2+2H2C+H2O→CO+H2及高有效降低能耗。变气组成得：（2）充分利用装置中的热源：利用装置余热发生蒸汽、（1）C转化成CO2生成的H2=0.763/12*[16.03预热进料、预热锅炉给水，预热除盐水等，转化炉排烟温度降到150℃，中变气进空冷温度降到140℃。/(6.53+16.03+4.06)]*2*2=0.153（3）（3）工艺冷凝液有效回用：工艺冷凝液在转化炉对流（2）C转化成CO生成的H2=0.763/12*[4.0

7、6/段及高变气蒸汽发生器中汽化，所产蒸汽全部用作本装置内（6.53+16.03+4.06）]*2=0.019（4）的工艺蒸汽，真正实现了工艺冷凝液的充分回收。（3）C未反应部分，即高变气中CH4这部分所带走的（4）产高能位的9.8MPa高压过热蒸汽，能量利用更合H2为：理。0.763/12*[6.53/（6.53+16.03+4.06）]*2*2=0.06243天然气制氢原料消耗分析（5）3.1天然气原料及高变气组成3.2.3总计1t天然气对应生成H2质量惠炼制氢原料天天然气和变换气组成数据如下表1、下（1）+（3）+（4）–（

8、5）=0.347t表2：3.2.4PSA损失因素表1天然气和变换气设计工况以PSA收率为88%计算，最终1t天然气原料理论产氢变0.347*88%=0.305t天然总碳系总氢系氢碳比换设计以PSA收率为91%计算，最终1t天然气原料理论产氢气组%数数（H/C）气