天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势
浅谈油田天然气制氢技术及发展方向
关键词 ：天 然 气 ；制 氢 ；技 术 ； 油 田 ；研 究
该技术最突 出的特 色是大部 分原料反应本质为部 分氧化反应 气等行业具有广泛的用途 。近年来，氢作 为燃料电池 的首选燃料 ， 控速步骤 已成为快速部分氧化反应 ，较 大幅度地提高 了天然气 在未来能源结构 中将 占有越来越重要的位置。采用传统制氢 的方 制氢装置的生产能力。天然气绝热转化制氢工艺采用廉价的空气 法， 如轻烃水蒸气转化制氢、水电解制氢 、甲醇裂解制氢、煤汽化 做氧源 ，设计 的含有氧分布器 的反应器可解决催化剂床层热点问 制氢 、氨分解制氢等， 技术相对成 熟，但是 ，存在成本高、产出率 题及能量的合理分配 ，催化材料的反应稳定性也 因床层热点降低 低、人工效率低等 “ 一高两低”的问题 。辽河油 田在油气生产过 而得到较大提高 ，天然气绝热转化制氢在加氢站小规模现场制氢 程中，有干气、石脑油等烃类资源伴生， 采用此类 方法生产氢，可 更能体现其 生产能力强的特点。该新工艺具有流程短和操作单元 以实现资源的利用率最大化 ，而且伴生天然气 的主要成分是甲烷， 简单的优点 ，可明显降低小规模现场制氢装置投资和制氢成本。
Ａ．技术特点
天然气的规模加工需要包括常减压蒸馏 、催化裂化 、催化重 整和芳烃生产。同时，包括天然气开采、集输和净化。在一定的 压力和一定 的高温及催化剂作用下 ，天然气 中烷烃和水蒸气发生 化学反应。转化气经过费锅换热、进入变换炉使 Ｃ Ｏ变换成 Ｈ 和 Ｃ Ｏ 。再经过换热、冷凝、汽水分离 ，通过程序控 制将气体依序通 过装有三种特定吸 附剂的吸附塔 ，由变压 吸附 （ Ｓ ） Ｐ Ａ 升压吸附 Ｎ、Ｃ ： Ｏ、Ｃ－、Ｃ Ｉ ｈ Ｏ 提取 产 品 氢气 。 ３ 天然气水蒸汽重整制氢需解决的核心技术难点 ． 天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热 ，制氢过程 能耗高 ， 燃料成本 占生产成本的 ５ ～ ０ ０ ７ ％。辽河油田在该领域进行 了大量 有成效的研 究工作 ，天然气水蒸气 转化工艺技术不能满足未能满 足大规模制氢 的要求。因此研究和开发更为先进 的天然气制氢新 装置投资和减少生产成本方面应有明显的突破。 ４ ．天然气制氢技术发 展方向
天然气制氢化学方程
天然气制氢化学方程一、天然气制氢的化学反应原理天然气制氢是一种利用天然气资源制备氢气的方法。
天然气主要成分为甲烷（CH4），在催化剂的作用下，甲烷与水蒸气发生化学反应，生成氢气（H2）和二氧化碳（CO2）。
化学方程式为：CH4 + H2O → CO2 + 3H2二、天然气制氢的工艺流程1.天然气预处理：天然气首先经过预处理，去除其中的杂质如硫化氢、氮等，以防止对设备和催化剂造成损害。
2.蒸汽重整：经过预处理的天然气与水蒸气混合，进入蒸汽重整器，在高温（约700-1100℃）和催化剂的作用下进行重整反应。
3.冷却分离：重整后的气体经过冷却，分离出二氧化碳和氢气。
二氧化碳一般被送往碳捕捉与封存设施，氢气则进入下一步处理。
4.氢气提纯：氢气中可能还含有少量的一氧化碳、氮气等杂质，需要通过吸附、膜分离等方法进行提纯，以满足不同应用场景的需求。
5.储存与运输：提纯后的氢气可以储存于气瓶、液氢罐等设备中，用于氢能燃料电池、氢气轮机等领域。
三、天然气制氢的应用领域1.氢能燃料电池：氢气作为燃料，与氧气发生反应产生电能和水，具有高能量密度、零排放和低噪音等优点。
2.氢气轮机：氢气可以替代天然气、石油等化石燃料，在轮机中燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮发电。
3.石油精炼：氢气在石油精炼过程中可作为加氢剂，提高石油产品的品质。
4.化学工业：氢气作为原料，广泛应用于合成氨、甲醇、烃类等化学品的生产。
四、天然气制氢的发展前景1.绿色能源：随着全球碳减排需求日益增强，天然气制氢作为一种清洁能源，将得到更广泛的应用。
2.能源安全：天然气资源相对丰富，且分布广泛，利用天然气制氢有助于保障能源安全。
3.技术创新：未来天然气制氢工艺将不断优化，提高氢气产率、降低能耗和减少碳排放等技术挑战有望逐步解决。
4.政策支持：各国政府纷纷出台政策支持氢能产业发展，天然气制氢项目将获得更多政策扶持。
总之，天然气制氢作为一种清洁、高效的氢能来源，具有广泛的应用前景和发展潜力。
天然气制氢工艺现状及发展
天然气制氢工艺现状及发展随着能源问题日益突出，氢能作为一种清洁、高效的新能源逐渐成为国内外关注的焦点。
而天然气作为一种广泛应用的化石能源，能否转化为氢能源，也成为了研究的热点之一。
本文就天然气制氢工艺的现状及发展进行探讨。
一、天然气制氢工艺现状1. 水蒸气重整法水蒸气重整法是目前天然气制氢的主要工艺之一，其基本原理是将天然气和水蒸气在高温下反应，生成氢气和一定量的二氧化碳。
该工艺具有工艺简单、产氢量大等优点，但同时也存在着能耗高、生产成本较高等缺点。
目前，该工艺已在国内外得到广泛应用。
2. 甲烷裂解法甲烷裂解法是一种新型的天然气制氢工艺，其原理是将天然气在高温下分解为氢气和固体碳。
该工艺具有产氢效率高、反应速度快等优点，但同时也存在着设备复杂、生产成本较高等缺点。
目前，该工艺正在逐步发展和完善。
3. 部分氧化法部分氧化法是将天然气和氧气在高温下反应，生成氢气和一定量的一氧化碳。
该工艺具有反应速度快、产氢量大等优点，但同时也存在着氧气的使用成本高、反应产物中含有一氧化碳等缺点。
目前，该工艺已在国内外得到广泛应用。
二、天然气制氢工艺发展趋势1. 提高产氢效率目前，天然气制氢的工艺效率相对较低，需要消耗大量的能源和化学原料。
因此，提高产氢效率是未来天然气制氢工艺发展的重要方向。
例如，采用新型催化剂、优化反应条件等方法，可有效提高产氢效率。
2. 降低生产成本天然气制氢的生产成本相对较高，这也成为了其应用和推广的难点。
因此，降低生产成本是未来天然气制氢工艺发展的另一个重要方向。
例如，采用新型催化剂、优化反应条件、提高设备利用率等方法，可有效降低生产成本。
3. 推广应用天然气制氢虽然具有广阔的应用前景，但目前在实际应用中仍存在着一定的技术和经济难度。
因此，推广应用是未来天然气制氢工艺发展的又一个重要方向。
例如，加强技术研发、完善政策支持等措施，可有效推广应用天然气制氢工艺。
结语总之，天然气制氢工艺的发展具有重要的战略意义，对于推动能源转型和保障能源安全具有重要作用。
国内外大型制氢技术的现状及进展
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国内外大型制氢技术的现状及进展李克兵鄙豫川陈健古共伟(四川天一科技股份有限公司，成都，６１０２２５）摘要：本文介绍了国内外大型制氢系统中的转化工艺、催化剂及变压吸附(ＰＳＡ）提纯氢气技术及关键设备的概况及发展趋势。
关键词：转化催化剂ＰＳＡＴｈｅｓｔａｔｕｓ＆ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＨ。
ｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓＬｉｋｅｂｉｎｇ，ＧａｏＹｕｃｈｕａｎ，ＣｈｅｎＪｉａｕ，ＧｕＧｅｎｇｗｅｉ（ＳｉｃｈｕａｎＴｉａｎｙｅＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．,砌．,Ｃｈｅｎｇｄｕ，ＰＲＣ,６１０２２５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｍｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ｃａｔａｌｙｚｅｒａｎｄＰＳＡｐｕｒｉｆｙｉｎｇｈｙｄｒｏ∞＊ｎｔｅｃｈｎｏｉｎｇｙｉｎｌａｒｇｅ－ＩｓｃａｌｅｍｅｎｕｌａｃｔｕｒｉｎｇＨ，ｓｙｓｔｅｍｓｏｆｄｏｍｅｓｔＳ．ｃａｒｔｄＯＶｅＩ《ｔＳＷｅｒｅｄｃｅｃｒｉｌⅫｉｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＴｈｅＫｅＴｅｑｍｐｍｅｎｔｇｅｎｅｒａｌｓｉｔｔｍｆｉｏｎｍｉｄｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＨ．ｓｙｓｔｅｍｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｗｅｒｅａｌｓｏｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＴｒａｎａｅｒｒｉｎｇＣａｔａｌｙｚｅｒＰＳＡ一．国外工艺技术概况然气、ＬＰＧ、石脑油或煤油生产氢气，生产能力２００-目前，烃类蒸汽转化约占全球制氢能力的９５％，在２０，０００Ｎｍ３／ｈ，氢气纯度９９．５～９９．９９９％.北美炼厂氢气的需求有４０～４５％来自天然气制氢,西欧进料经脱硫后进入对流式转化炉，烟气和工艺气体有３０－３５％来自天然气制氢.天然气是蒸汽转化制氢的冷却至约６００‘｛【２，废热用于预热进料和发生蒸汽。
2024年天然气制氢市场前景分析
2024年天然气制氢市场前景分析摘要本文对天然气制氢市场的发展前景进行了分析。
首先，介绍了天然气制氢技术的基本原理和优势。
然后，对当前天然气制氢市场现状进行了调研，并分析了市场增长的主要驱动因素。
接着，针对天然气制氢市场面临的挑战，提出了解决方案和发展策略。
最后，对天然气制氢市场的未来发展趋势进行了展望。
1. 引言天然气制氢是一种高效、绿色的制氢技术，具有广阔的市场前景。
随着能源转型和环境保护意识的增强，天然气制氢技术受到了广泛的关注和研究。
本文将从技术、市场和政策层面对天然气制氢市场前景进行深入分析。
2. 天然气制氢技术的基本原理和优势天然气制氢技术是利用天然气作为原料，通过催化剂反应或热解反应将天然气转化为氢气的过程。
与传统的制氢方法相比，天然气制氢具有以下几个优势：•天然气资源丰富：全球范围内天然气资源储量巨大，可持续供应。
•低碳排放：天然气制氢的过程中，相比于传统能源，排放的二氧化碳和尾气污染物较少。
•高效能利用：天然气制氢技术能够实现高能利用率，提高能源利用效率。
•灵活性：天然气制氢可实现大规模和小规模的制氢，适用于不同场景和需求。
3. 当前市场现状和主要驱动因素目前，天然气制氢市场正步入快速增长阶段。
以下是当前市场现状和主要驱动因素的分析：3.1 市场现状•天然气制氢市场规模逐年扩大，各国纷纷加大对天然气制氢技术的研发和应用投入。
•天然气制氢技术已经在工业领域得到了广泛应用，如石化、金属加工等行业。
•部分国家在能源政策方面提供了支持和激励措施，促进了天然气制氢市场的发展。
3.2 驱动因素•环境压力和碳排放要求的提高，促进了天然气制氢市场的发展。
•天然气资源丰富和价格相对稳定，降低了制氢成本。
•国际能源转型和氢能经济政策的推动，为天然气制氢市场提供了有利条件。
4. 面临的挑战和发展策略天然气制氢市场面临以下主要挑战：•技术难题：目前天然气制氢技术还存在一些难题，如催化剂的效率、设备的稳定性等。
天然气制氢工艺现状及发展
我 国在天然气制氢催化剂方 面也取得一些工 业化成果 。国 内现有 的大型 、 特大型天 然气制氢 装置多为 国外 引进技 术 ， 核心 技术蒸汽转化工序 仍需要 采用 因外 的先进 工艺技术 ， 在变 换 但
和 Ｐ Ａ 工 艺 技术 方 面 ， 南 化 工 研 究 设 计 院 开 发 的 Ｐ Ａ技 术 已 Ｓ 西 Ｓ
气管的结构和热补偿方式以及转化管 的固定方式也不 同。虽然 对流段换热器设置不 同 ， 在蒸 汽转化单 元都采 用 了高温转 化和 相对较低水碳 比的 工艺操作 参数设 置有 利于转 化深度 的提 高 ， 从而节约原料消耗 。
具有工业应用 的条件 。中、 小型 规模 的天然气 制氢 装置 也建 有 不少 ， 主要 采用 自主开发 的间歇式 天然气蒸 汽转 化制氢 工艺 、 加 压蒸汽转化工艺 和换 热式 两段 蒸汽转 化工 艺 Ｊ 。其 中， 压 加 蒸汽转化工艺在该领域 内占有相 当的优 势 ， 工艺成熟可 靠 ， 在 并 国内有各种规模 （ 中、 大、 小型 ） 多套工 业化 装置 运行 ； 换热转 化 工艺是一种节约 天然气原 料 的技术 ， 但受 换热转 化反应 器设 计 的限制 ， 目前国内仅 在中 、 小型装置 中使用。
关键 词 ： 天然气制氢； 工艺现状 ； 技术发展
中图分类 号 ：Ｅ４ Ｔ ６
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ： ０ — ６７ ２ １）３ ０４ — ２ １ １ ９７ （０２ １ — ０ １ ０ ０
Ｐｒ ｓ ｎ ｉｕａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｙ ｒ ｇ ｎ Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｆ ｏ ｔ ｒ ｌＧａ ｅ ｅ ｔＳ ｔ ｔｏ ｎ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆＨ ｄ ｏ ｅ ｏ ｕ ｔｏ ｒ ｍ Ｎａ ｕ ａ ｓ
天然气制氢工艺现状及发展
天然气制氢工艺现状及发展1.简介天然气是一种传统的能源资源，被广泛应用于能源供应和工业生产中。
然而，随着环境问题的日益突出和可再生能源的发展，天然气制氢工艺成为了人们关注的焦点。
本文将介绍天然气制氢工艺的现状及其发展方向。
2.天然气制氢工艺现状目前，天然气制氢的主要工艺是热裂解法和催化裂解法。
2.1热裂解法热裂解法是通过在高温下将天然气加热分解，生成氢气和固体副产物。
这种方法可以单独使用或与其他工艺结合，如气体再生循环和碳捕获。
热裂解法具有高效能的特点，但其能耗和成本较高，同时也产生大量的二氧化碳。
2.2催化裂解法催化裂解法是在适当催化剂的作用下，将天然气分解为氢气和一氧化碳。
该方法相对于热裂解法具有更低的温度和能量消耗，同时产生的副产品也较少。
然而，催化裂解法的催化剂稳定性、寿命和选择性等问题仍然需要解决。
3.天然气制氢工艺的发展趋势3.1智能化和自动化随着科技的发展，天然气制氢工艺将趋向于智能化和自动化。
通过使用先进的控制系统和自动化设备，可以实现无人值守的生产过程，并提高工艺的稳定性和效率。
3.2氢气储存和运输技术的改进天然气制氢工艺不仅需要在生产环节有所突破，还需要解决氢气的储存和运输问题。
当前的氢气储存技术包括液化和高压气体储存，但都存在能耗高和安全隐患大的问题。
因此，未来的发展方向可能会集中在新型储氢材料和技术的研究上，以提高储氢效率和安全性。
3.3能源转型和碳中和天然气制氢工艺将成为未来能源转型和碳中和的重要组成部分。
随着全球对于碳排放的限制越来越严格，天然气制氢可以借助碳捕获和储存技术来减少二氧化碳的排放，并以清洁能源的形式应用于燃料电池、氢能源和化工等领域。
4.结论天然气制氢工艺目前主要有热裂解法和催化裂解法两种工艺，但都存在一定的局限性。
未来的发展方向将集中在智能化和自动化、氢气储存和运输技术的改进，以及能源转型和碳中和方面。
这些发展将推动天然气制氢工艺向更高效、可持续和环保的方向发展。
氢气制取技术应用现状及发展趋势分析
要实现风电制氢技术的广泛应用，需要攻克一系列关键技术。其中，风电场的 建设和运营是其中的重要一环。未来风电场将朝着更大规模、更高效率、更低 成本的方向发展，为风电制氢提供稳定、充足的电力供应。此外，制氢工艺和 催化剂材料的研发也是关键，只有提高制氢效率和降低制氢成本的工艺和材料 才能更好地满足市场需求。
然而，氢气制取技术在工业领域的应用也存在一些问题。首先，制取氢气的成 本较高，限制了其在工业领域的大规模应用。其次，氢气制取过程中需要消耗 大量能源，且排放的二氧化碳也不利于环保。
2、化学领域
在化学领域，氢气制取技术主要用于合成氨、生产甲醇、合成石油等过程。此 外，氢气还可用于制备有机物、合成高分子材料等。在这些应用中，氢气作为 反应物或催化剂，能够提高反应效率和产物质量。
接下来，我们将详细介绍800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气的工艺流程。该 流程包括反应器、催化剂、加热炉、冷凝器等主要设备。反应器是整个工艺的 核心，甲醇和水在这里进行化学反应。催化剂可以降低反应的活化能，提高反 应速率。加热炉用于提供反应所需的热量。冷凝器则用于将反应生成的气体冷 却并分离出液体水。
800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气工程在实际应用中有许多优势。首先，该 工艺具有较高的氢气产率，可以满足大规模工业生产的需求。其次，甲醇作为 原料具有易于运输和储存的优势，可以适应各种复杂的环境条件。此外，该工 艺的能量利用率较高，可以有效降低生产成本。
在实际应用中，800Nm3/h甲醇水蒸汽重整制取氢气工程已经取得了良好的效 果。例如，某大型化工企业采用该工艺进行氢气生产，不仅满足了自身生产需 求，还通过对外供应氢气获得了良好的经济效益。该工艺的应用也推动了相关 领域的技术进步和发展。
然而，环保领域中的氢气制取技术应用仍存在技术和成本难题。一方面，与传 统能源相比，氢气的生产成本仍然较高；另一方面，氢气的储存和运输技术还 需要进一步完善。
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专论与综述天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势催化剂厂谢建川摘 要 介绍了以天然气为原料的转化制氢工艺技术的发展概况以及天然气蒸汽转化用催化剂的发展趋势。
关键词 天然气 转化 催化剂自从20世纪中期天然气在美国得以发展,壳牌化学公司首次在世界上用天然气生产合成氨以来,转化制氢工艺在世界范围内迅速发展。
天然气、油田伴生气、焦炉气、石脑油(国内称为轻油)、渣油、炼厂气和煤等成为了当今制氢、制氨原料的主流。
就转化制氢制氨工艺而言,其发展主要是以节能、降耗、扩产、缩小装置尺寸、降低投资费用以及延长运转周期等为目标进行工艺改进。
而在转化催化剂方面,国内外研究人员也进行了大量的研究开发工作,主要是围绕不同原料和不同工艺开发新型转化催化剂,并且还要保证开发的新催化剂在适合于不同原料和工艺的前提下,提高催化剂的活性、抗压强度、抗碳性和抗毒性等。
1 天然气转化制氢工艺进展我国自20世纪70年代从国外引进大型合成氨装置,现已有14套以天然气或炼厂气为原料的大型合成氨装置。
近年来国外推出了一系列节能型工艺,如美国Kellogg公司MEAP节能流程, Tops e公司低能耗流程;美国Braun低能耗深冷净化工艺,I CI的AMV节能工艺以及德国UHDE-I C I-AMV工艺等,主要从以下几方面达到节能降耗的目的。
(1)将传统流程转化炉的热效率从原有的85%提高到90%~92%,烟气排出温度降至120 ~125 ,增加燃烧空气预热器等。
(2)提高一段炉操作压力,由原来的2.8M Pa 提高到4.0~4.8MPa。
(3)降低一段炉出口温度,由原来的820 降到695~780 。
(4)转化炉管采用新型材料MANAUR I T E (25C r-35N-i Nb-T i),使管壁厚度降低,并使管壁中因温度梯度造成的热应力降低至接近内部压力的水平,与HK-40转化管相比,工作寿命更长,性能更稳定。
(5)降低水碳比,由原来的3.5降到2.5~ 2.7。
(6)增加二段炉燃烧空气量,提高燃烧空气温度至610~630 ,采用性能更好的二段燃烧器。
(7)降低一段炉负荷,增加预转化工艺,将一段炉负荷部分转移到二段炉。
预转化工艺是在一段炉前,在较低的水碳比下进行原料的预转化,主要用于以石脑油等高碳烃为原料的转化制氢工艺。
但近年来为了降低一段炉负荷,达到增产节能,提高效益,以天然气为原料的装置,在新建和改造中也开始采用预转化工艺技术。
国内锦西大化就率先采用了该技术。
Tops e公司首次在合成氨装置中采用预转化技术是在20世纪80年代,使现有制氢装置在增产节能方面取得了明显效果:减少了一段炉燃烧量,增加生产能力,延长了炉管使用周期,降低了工艺蒸汽使用量,减少了设备投资以及在装置改造中的所谓瓶颈问题。
国外使用预转化工艺除了在制氢制氨厂使一部分甲烷转化成氢或使部分石脑油预转化为较低级的甲烷外;另一方面是用石脑油制取富甲烷气,可直接作城市煤气使用,也可进一步转化成氢后作为制取甲醇或合成氨的原料气。
预转化反应在装有低温活性的镍催化剂的绝热固定床反应器内进行。
400~500 的预转化入口气中的高碳烃经催化吸热分解为C O、CO2和H2等,然后部分碳氧化物甲烷化放出热量,最后反应达到平衡。
对于天然气,其反应的热效应为吸热,表现为床层出口温度下降;对于石脑油和液化石油气等高碳烃原料,其反应的热效应为放热,表现为床层出口温度上升。
预转化催化剂是预转化技术的关键之所在。
就工艺本身而言,要求催化剂具有良好的低温活性、抗毒性、抗聚合性、高强度和长寿命。
国外从20世纪中期开始进行预转化催化剂的研究开发,英国首先开发出以石脑油等重碳烃为原料制取富甲烷气的工艺(CRG),并首次采用了预转化催化剂。
国内对预转化催化剂的研究开发始于20世纪90年代,催化剂主要用于用石脑油制取富甲烷。
迄今为止,国内外已有数十个型号的预转化催化剂投放市场。
催化剂的制备工艺与传统催化剂生产并没有太大区别,最初的预转化催化剂是以由氧化铝作为载体附载活性组分氧化镍,如I C I 公司的C150型系列产品。
目前预转化催化剂根据原料气的不同,其载体组成也不完全相同,有Ca A l2O4(I C I65-2)、M gO(R67GR系列)、M gSi O3 (G1-180,CN-14,CZ506)以及M g A l2O4(RNKGR 系列,CZ505)等。
生产预转化催化剂的有I C I、UC I、Tops e、Sud-che m ie以及国内的川化、西南院和齐鲁院。
表1是几种预转化催化剂的主要物化性能数据。
表1 预转化催化剂主要物化性能型号生产公司原料种类外观尺寸/mm N i O/%堆密度/t m-3 AR301Top s e天然气7孔11 6280.9片状 4.3 4.330 1.15 RKNGR Top s e天然气,石脑油片状 4.3 4.325 1.15R-67GR Top s e天然气,石脑油片状4 414 1.3 CGR-LHR Syneti x天然气,石脑油片状 3.4 3.5451.35~1.55 CRG-PG Syneti x天然气,石脑油片状8.5 8.585 1.45C150UCI液化石油气片状500.96 65-2I C I液化石油气,石脑油片状50 1.36G1-180BASF石脑油片状5 5470.92CZ505川化天然气,石脑油片状5 5501.0~1.2 CZ506川化天然气球状4~6301.0~1.2 CN-14西南院石脑油片状5 5501.1~1.2Z501齐鲁院石脑油片状 3.5 (3~4)50Z103H辽河石脑油环状16 6 817 1.02 转化工艺现状2.1 K ellogg传统工艺K ellogg传统工艺的应用较为广泛,约占世界氨产量的50%,我国在70年代引进的大型合成氨装置中有10套属于K ellogg的传统工艺。
一段炉采用顶烧炉,二段炉为固定床绝热反应器。
尽管如此,该工艺却是现有大型制氨装置能耗最高的,吨氨综合能耗39~41G J。
2.2 K ellogg MEAP工艺M EAP工艺是K ell o gg公司针对传统工艺存在的天然气消耗高问题推出的节能型流程,在加拿大和荷兰首先采用,我国有两套200kt/a合成氨装置(川化和泽普)也采用了MEAP节能工艺。
该工艺主要是通过提高转化压力来平衡一、二段炉负荷,改进换热和冷量利用,减少合成回路循环比和完善蒸汽系统等措施来达到节能降耗,吨氨综合能耗为28~30G J。
2.3 Tops e低能耗工艺Tops e低能耗工艺采用侧烧式一段炉。
一段炉使用高活性、低水碳比、低压转化催化剂,操作水碳比由3.5降至2.0。
2.4 B raun低能耗深冷净化工艺B raun工艺是将约50%的一段炉负荷转移到二段炉,因为在绝热式二段炉内加入过量50%~ 60%的空气以释放更多的热量,其热效率接近100%,形成 温和的一段转化、二段转化加入过量空气、深冷净化 的基本工艺,燃料消耗下降约1/3。
由于转化要求降低,因而一段转化炉设备投资可降低1/3;操作温度降低了约100 ,转化炉管和催化剂寿命相应增长。
另外,该工艺采用燃气透平驱动工艺空气压缩机,燃气透平排出的乏气用作一段炉的燃烧空气,系统的综合热效率得以提高,可达85%以上,比用蒸汽透平吨氨节能2.1GJ。
2.5 I C I-AMV工艺I C I-AMV工艺与B raun工艺相似,是由英国I C I公司负责工艺设计,德国UHDE公司负责工程设计,引用了K ell o gg和Braun工艺的部分先进技术。
原料气用回收的工艺冷凝液饱和,节省了工艺蒸汽用量;温和的一段转化和过量20%空气的二段转化,降低了一段炉负荷。
弛放气采用与氨合成回路等压的深冷装置除去惰性气体,废气送一段炉作燃料气。
德国UHDE的UHDE-I CI-AMV工艺是UH DE公司与I C I公司签订了使用I C I-AMV合同后,在多年实践中进行改进而形成的工艺技术。
2.6 KRES工艺KRES工艺是K ell o gg-Braun(KBR)公司推出的专利技术,是以节能、节气为技术核心的转化新工艺。
该工艺将传统的直热式一段炉改为开口管换热式转化炉与自热式转化炉(ATR)并行,换热式转化炉所需的热量通过与自热式转化炉的高温转化工艺气进行热交换而获取;取消原转化部分热能回收系统,从而实现低能耗高效运行,简化了流程,降低了投资。
传统的一段转化炉燃料天然气燃烧的热量有50%用于转化反应,其余50%热量由烟气带走,故在对流段设计了一系列预热盘管以回收废热,热效率低,造价高。
在ATR中使用富氧空气来满足工艺热平衡和物料平衡的要求。
KRES工艺换热式转化炉采用开口管设计,每根转化管都悬挂于固定在换热式转化炉冷端的单管板上,可以自由膨胀。
目前该工艺已在辽河化肥厂投入使用。
原料天然气与蒸汽混合后经工艺加热炉加热分别进入换热式转化炉和自热式转化炉,经压缩的富氧空气进入自热式转化炉的顶部混合区,在自热式转化炉顶部与原料气中含烃气体燃烧,为自热式转化炉提供必要的热量。
自热式转化炉的出口气体进入换热式转化炉的管侧。
3 转化催化剂现状目前,全球化肥催化剂(合成气、氨、甲醇)年产值约8900万美元,仅占催化剂工业总产值的3.4%,在化工催化剂产值中也仅占6.7%。
美国氮肥产量略低于我国,年产化肥催化剂12000t 左右,仅为我国的一半,催化剂生产厂曾有20多家,目前只剩下两家。
西欧有20余家公司生产化肥催化剂。
跨国经营并组建垄断集团是目前国外化肥催化剂工业的突出特点,国外主要的化肥催化剂生产厂商只剩下由Sud-che m i e公司控股的UC I、I C I(Johnson M atthey)和Tops e。
2002年11月,Johnson M att h ey公司斥资4.26亿元收购了I C I的Syneti x业务部门,并在美国成立了催化剂服务业务部,Johnson M a tthey公司用了一年的时间,实现了自己公司催化剂业务与Syneti x的整合。
国内现有催化剂生产厂近50家,转化催化剂的生产厂有川化股份有限公司催化剂厂及西南院、齐鲁院和辽河催化剂厂等。
天然气转化催化剂在合成氨、制氢、甲醇等工业上一直占据着重要的地位。
世界知名的催化剂制造商和国内催化剂生产企业都在对其催化剂进行不断的改进,以使其能够更好地适应多变的工况和原料气。
现阶段以镍作为活性组分的天然气蒸汽转化催化剂在工业上被广泛采用。
3.1 国外转化催化剂在北美、东欧及俄罗斯、中东和东南亚以及一些西欧国家均采用天然气为原料,经蒸汽转化制取氨合成气。
由于近年国外天然气资源日益高硫化和重质化,工艺上采取节能型流程,因而要求催化剂具有良好的抗碳性能,更低的阻力,并能在低水碳比下运行。