天然气现场制氢新工艺的研究ppt-中国气体分离设备商务网.pptx

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学生汪丛伟伟
导师王树东东研究员
Friday,November4,2022
内容纲要
天然气现场场制氢的意意义及优势势
天然气现场场制氢的新新工艺
总结与展望望
研究背景
分散站制氢氢
规模集中制制氢
ON-BOARDFUELPROCESSINGGO/NO-GODECISION
DOEDECISIONTEAMCOMMITTEEREPORT,August2004
车载制氢
设备投资大大
氢气储运、、分配困难难
启动时间(10min)
启动能量(7MJ/50kw)
天然气现场场制氢优势势
原燃料比较充足((天然气水水合物)
天然气清洁洁,能量密密度大
供给方便(完善的输输运管道)
制氢成本低低,是目前前最廉价的的制氢方式式之一
天然气水蒸蒸汽转化
CO高温变变换
CO低温变变换
CO甲烷化化
CO2脱除
H2分离
天然气水蒸蒸汽重整制制氢(大规规模)
US$~5/kgH2
天然气水蒸蒸汽重整制制氢
(小规模)
US$12/kgH2
目前天然气气水蒸汽规规模制氢与与现场制氢氢的成本比比较
高成本
高成本
现有天然气气水蒸汽重重整工艺用用于现场制制氢是极其其昂贵的,,
开发现场制制氢新工艺艺与新技术术已成为当当务之急!!!!
重点:,纯化一体体化,技术术集成,缩缩短工艺流流程;
,生生产成本低低;
天然气水蒸蒸汽重整
CH4+H2O=CO+3H2,△△H298K=206kJ/mol
CH4+2H2O=CO2+3H2,△H298K=165kJ/mol
CH4+2O2=CO2+2H2O,△H298K=-804kJ/mol
天然气自热热重整
CH4+=CO+2H2,△H298K=-36kJ/mol
CH4+H2O=CO+3H2,△△H298K=206kJ/mol
CH4+2H2O=CO2+3H2,△H298K=165kJ/mol
天然气现场场制氢的技技术路线
产氢纯度高高,分离相相对易,但但能效相对对不高
能量效率高高,但分离离能耗相对对较大
天然气现场场制氢新工工艺
集成换热式式(反应耦耦合)
循环利用热热流:壁式反应应器,两段段式反应器器,多层套套筒式反应应器
降低传热传传质阻力:板式反应应器,微通通道反应器器
净化纯化式式
制备高纯度度H2:膜反应器器
降低CO排排放:双层催化化剂无CO反应器
壁式反应器器
TheophilosIoannides,,Developmentofanovelheat-integratedwallreactorforthepartialoxidationofmethanetosynthesisgas,CatalysisToday46(1998)71-81
UniversityofPatras,Greece
反应器由陶陶瓷管组成成,陶瓷管管内表面沉沉积燃烧催催化剂层,,外表面沉沉积重整催催化剂层
原料从里面面的管子进进入后被外外层的出口口气体预热热,在反应应区发生反反应,放出出的热量通通过管壁传传到外层,,在那里发发生吸热的的重整反应应。
循环利用热热流Ⅰ
两段式重整整反应器
FraunhoferInstitute,Germany
甲烷和水作作为冷料通通入换热器器中与燃烧烧尾气换热热,被加热热至450-600℃
进入一一次重重整器器中进进行重重整反反应((热量量来自自燃烧烧尾气气的对对流换换热))
进入二二次重重整,,热量量来自自陶瓷瓷燃烧烧器的的直接接热辐辐射
Vogel,B.,,,1998,.HydrogenGenerationTechnologiesforPEMFuelCells,.1998FuelCellSeminarAbstracts,November16-19,1998,PalmSprings,CA,-367.
循环利利用热热流ⅡⅡ
多层套套筒式式重整整反应应器
Anovelsteamreformingreactorforfuelcelldistributedpowergeneration,CaliforniaEnergyCommission,May2000
存在问问题::传热热阻力力较大大
系统较较庞大大
循环利利用热热流ⅢⅢ