文档介绍：深化天然气利用促进清洁生产
深化天然气利用促进清洁生产
摘要:随着我国经济持续快速增长,各项建设取得巨大成就,但同时也付出了巨大的资源和环境代价,环境污染问题日益严重。本文主要介绍辽河油田油气工程技术处10000 Nm3/h天然气制氢装置中对“气”的循环利用,来阐述经济效益与资源环境的协调发展。
关键词:天然气综合利用应用
在2009年广州国际燃气产业博览会上,中国城市燃气协会副秘书长梁作俭介绍说,我国天然气资源量为47万亿m3,可探明的资源量为22万亿m3 。2012年,《天然气定价与监管:中国面临的挑战与经合组织经验借鉴》报告在北京发布,中国已是世界第四大天然气消费国,其2011年的消耗量为1300亿立方米。仅2012年上半年,我国天然气天然气供需缺口已经达到198亿m3。由此可见,随着世界经济的发展,世界对能源的需求不断加大,“后石油时代”的到来,各国的能源消费纷纷转向天然气。
一、天然气蒸汽转化制氢
天然气的主要成分为甲烷(CH4),是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气,是一种无色无味无毒、具有较高的辛烷值和热值。
氢气(H2)是无色、无味、无臭、无毒的可然性气体,具有很强的还原性,不仅是重要的工业原料,也是今后主要的二次能源之一。氢气广泛用于石油炼制和石油化工的各种工艺过程、冶金工业、化学工业、电子工业、食品工业、医药工业、宇航工业和科学试验中等。
本装置以天然气为原料,与水蒸汽进行转化反应,再经换热冷后制得氢含量为 75%(v%)以上的转化气。富氢转化气再经变压吸附(PSA)%(v/v%)以上的产品氢气。该装置包括压缩与脱硫工序、蒸汽转化工序、变压吸附提纯氢气工序,将天然气转化成氢气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽的混合气,其中氢气通过管输直接送至用户。
脱硫工艺采用则为双罐串、并联操作,当原料天然气经压缩机压缩后送转化炉对流段工艺天然气预热器预热至400℃左右进入脱硫罐,与脱硫剂MnO反应生成MnS2和CO2和 H2O,原料气作为蒸汽转化的原料进入下一工序转化炉。脱硫罐可根据脱硫剂活性改变其先后顺序,活性低的脱硫罐在前,活性高的脱硫罐在后,这样既可提高脱硫剂的硫容,又方便实现脱硫剂的更换,当脱硫剂失去一定活性后由厂家回收。
脱硫后的原料气与来自中压汽包的水蒸气按一定的水碳比混合,然后送转化炉对流段混合气预热器至转化炉入口所需温度,再从顶部进入转化炉进行转化反应。转化炉设有60根转化管,原料混合气在装有镍催化剂的转化管内进行蒸汽转化反应,得到含量为75%以上氢气、一氧化碳、二氧化碳、未完全转化的甲烷和水蒸汽为主要组成的转化气。而解吸气通过顶部烧嘴与空气混合后喷出燃烧,为转化管供热。从转化炉出来的转化气进入转化气废锅。转化气废锅为管壳式结构,转化气走管程,锅炉水则在壳程被加热汽化,水汽混合物通过废锅上升管送布置在较高位置的汽包中进行汽水分离后,水蒸气送转化炉使用,多余的水蒸气经管网送外使用;而水则经废锅下降管靠与上升管的重度差进入转化气废锅,如此反复循环。经预热的补充水从汽包加入。来自转化气废锅的转化气经脱盐水预热器回收热量,再经冷却器将转化气温度降至400C ,经气水分离器进行