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”(Naturalhydrogen)。经过国内外研究发现,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,也有报告及论文中使用“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。海外可再生能源制氢的成本约为20-35元/kg,天然气制氢成本也在10元/kg以上,而高浓度天然氢的开采成本可低至天然气制氢的十分之一以下。制氢设备需要定期维护和保养,以确保其正常运行和延长使用寿命。广西大型天然气制氢设备
天然气制氢的副产品有从氯碱工业副产气、煤化工焦炉煤气、合成氨产生的尾气。绝热条件下,天然气制氢,这种天然气制氢方式更适用于小规模的制取氢。天然气绝热转化制氢将空气作为氧气来源,同时利用含氧分布器可以有效解决催化剂床层热点问题和能量的分配,随着床层热点的降低,催化材料的反应稳定性也得到较大的提高。天然气绝热转化制氢工艺流程简单、操作方便,当制氢规模较小的时候可以减少氢成本和相应的制氢设备的投资。天然气部分氧化制氢的反应器采用的是高温无机陶瓷透氧膜,与传统的蒸汽重整制氢的方式相比较来说,天然气部分氧化制氢工艺所消耗的能量更加少,因为它采用的是一些价格低廉的耐火材料组成的反应器。这种天然气制氢工艺比一般的生产工艺在设备投资方面的成本降低了25%左右,生产的成本降低了40%左右,可以在一定程度上降低投资成本。广东制造天然气制氢设备天然气制氢设备是一种高效、环保的氢能源生产方式,具有广泛的应用前景。
天然气制氢是把天然气通过化学反应转化为氢气的过程。大型天然气制氢反应器较为成熟,但适用于燃料电池的小微型天然气制氢反应器需将原料气预热、脱盐水加热及工艺蒸汽生产、空气预热、燃料及燃烧器、催化重整转化、烟气与工艺气换热等多个系统高度集成,设计和加工制造难度较大。每一个或几个固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆发电,就需要至少匹配1台小微型天然气制氢反应器。小微型天然气制氢反应器还可经进一步处理,匹配质子交换膜燃料电池(PEFC)热电联供系统,适用于电厂冷却用氢及实验室用氢等小规模工业用氢场景,市场应用前景广阔。
随着燃料电池技术的发展与应用,氢作为燃料电池的燃料,在未来能源结构中的地位将日益重要,各发达***越来越重视对氢能的发展。近期氢能发展主要以化石燃料为原料实现廉价氢的生产,而从建立燃料电池汽车加氢站和提供分散氢源方面考虑,则要求有先进的小规模天然气现场制氢与气体纯化技术。目前,约96%的氢是以煤、石油和天然气等化石资源制取的,其中采用天然气(主要成分是甲烷)制氢更为经济与合理。现有的天然气制氢技术主要包括天然气的水蒸气重整,自热重整以及部分氧化重整等。天然气制氢设备的重要技术是催化剂,通过催化剂的作用,可以将天然气中的甲烷转化为氢气和二氧化碳。
国内现阶段尚无天然氢的勘探及开采项目披露,但在天然氢的资源分布数据及研究也已有一定的积累。依托于已覆盖国内大部分地区的油气和矿产资源勘探开发活动,国内已有较多的天然氢发现案例。如在在松辽盆地的个别钻井中发现氢气含量高达85.54%,在柴达木盆地三湖地区2号井的岩屑罐顶气中,检测到了含量可达99%的氢气。此外,在云南腾冲部分热泉、山西沁水煤矿和煤井、渤海湾盆地、松辽盆地等多地我国均有低浓度天然氢发现案例。在这些地区,中石化、中煤,以及地质勘探机构等油气、矿产企业机构或已掌握了较为可观的天然氢分布资料。随着技术的不断进步,制氢设备的效率和产量不断提高,成本也在逐渐降低。北京撬装天然气制氢设备
制氢设备在生产过程中需要严格控制安全措施,防止发生泄漏等事故。广西大型天然气制氢设备
天然气水蒸汽重整制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、电解水制氢大型制氢:天然气水蒸汽重整制氢占主导地位:(1)天然气既是原料气也是燃料气,无需运输,氢能耗低,消耗低,氢气成本。(2)自动化程度高,安全性能高。(3)天然气制氢投资较高,适合大规模工业化生产,一般制氢规模在5000Nm3/h以上时选择天然气制氢工艺更经济小型制氢、高纯氢采用电解水方法:水电解制氢技术自开发以来一直进展不大,其主要原因是需要耗用大量的电能,电价的昂贵,用水电解制氢都不经济。电解水制氢,规模一般小于200Nm3/h,是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高,致其单位氢气成本较高。甲醇水蒸汽重整制氢是中小型制氢的(1)甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比,投资省,能耗低。由于反应温度低,工艺条件缓和,燃料消耗也低。与同等规模的天然气制氢装置相比,甲醇蒸汽转化制氢的能耗约是前者的50%。(2)甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得,运输,储存方便。而且所用的原料甲醇纯度高,不需要再进行净化处理,反应条件温和,易于操作。广西大型天然气制氢设备
从汽车到船舶,从工厂到家庭,氢能出现在社会生产生活各个方面,不少大型城市开始兴建加氢站等基础设施,氢能源技术与产业得到大规模推广。作为氢能生产大国和使用大国,有力推动氢能发展。在交通领域,2022年我国氢能源汽车保有量突破万辆,预计到2025年有望增至10万辆。在旺盛的需求引导下,绿氢制取的成本降低。目前,绿氢主要通过电解水来制取,成本的80%来自电解过程的能耗。根据工作原理、温度以及所用电解池材料的不同,电解水制氢可分为碱性电解水、质子交换膜电解水、高温固体氧化物电解水3类。碱性电解水技术成熟度较高,具有成本优势,是现有大规模绿氢工程项目的主要方案。质子交换膜电解水技术效率高于碱性电解水,系...