摘要：石油作為當(dāng)今社會(huì)的主要消耗資源，也是一種不可再生的資源，同時(shí)也是一種污染較強(qiáng)的資源。為了能夠更好地維持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我們需要不斷探索石油資源的替代品。氫氣作為一種清潔能源走入人們的視野，并在各個(gè)領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)階段的天然氣制氫工藝處于低級(jí)階段，有很多的問(wèn)題都沒(méi)有得到很好的解決。因此，需要加大對(duì)于制氫工藝的研究力度，讓氫氣更好地發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，從而減少對(duì)于石油資源的使用。本文主要對(duì)天然氣制氫工藝現(xiàn)狀進(jìn)行研究，對(duì)天然氣制氫工藝中存在的技術(shù)難題進(jìn)行探討，并對(duì)天然氣制氫工藝的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：天然氣制氫：發(fā)展現(xiàn)狀;工藝特點(diǎn);
引言：天然氣是當(dāng)下利用較為廣泛的清潔能源之一，它的儲(chǔ)備量大，在各個(gè)方面都有大的應(yīng)用前景。天然氣能源的應(yīng)用能夠大幅減少對(duì)于石油資源的消耗，對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)提供了很大的幫助，也可以減少有害人體物質(zhì)的排放，對(duì)人們的身體健康有很大的改善。天然氣制氫是天然氣的一種延伸功能，但目前的制氫工藝中有很很多的技術(shù)問(wèn)題，我們需要不斷對(duì)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行改善，對(duì)天然氣制氫工藝中的技術(shù)難題逐一擊破，并不斷尋找新的技術(shù)方法，讓天然氣制氫工藝成為環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，從而更好地推動(dòng)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。
天然氣方向評(píng)職知識(shí)：天然氣輸送技術(shù)論文怎么發(fā)sci
一、天然氣制氫工藝概述
天然氣制氫工藝的基本原理為使用天然氣和空氣，再添加特定的催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，讓天然氣和空氣能夠在一定的環(huán)境條件下進(jìn)行脫硫處理，再經(jīng)過(guò)甲烷化工序的處理，最終把氫氮?dú)膺M(jìn)行二次加工，最終得到氫氣，這也是天然氣制氫工藝的基本流程。
在天然氣制氫工藝的進(jìn)行中，需要先把天燃?xì)膺M(jìn)行壓縮，然后在脫硫處理的基礎(chǔ)上，將天然氣和水蒸氣混合，加入特定的催化劑，從而通過(guò)催化反應(yīng)制成氫氣。在產(chǎn)生氫氣階段的反應(yīng)物并不是天然氣，而是已經(jīng)轉(zhuǎn)化生成的一氧化碳?xì)怏w。在經(jīng)過(guò)這一系列的操作之后，得到的氫氣純度較低，還需要進(jìn)行二次處理，對(duì)氫氣進(jìn)行充分的冷卻、分離和凈化等操作，最終獲得較為純凈的氫氣。
二、天然氣制氫工藝流程
1、脫硫
天然氣制氫工藝的第一步為混合氣體的脫硫處理，這一步的主要作用是將氣體中的無(wú)機(jī)硫進(jìn)行去除。在進(jìn)行脫硫處理時(shí)，將氧化鋅和硫化氫進(jìn)行反應(yīng)，最終產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和狀態(tài)較為穩(wěn)定的硫化物，從而達(dá)到對(duì)氣體進(jìn)行脫硫的目的。特別要注意的是，在進(jìn)行脫硫處理時(shí)，硫化物的濃度要控制在0.2ppm以下。脫硫處理的操作較為簡(jiǎn)單，也不會(huì)消耗過(guò)多的資源。
2、一二段轉(zhuǎn)化單元
天然氣制氫工藝第二階段的主要材料是天然氣，該階段使用水蒸氣作為氧化劑，在天然氣和水蒸氣進(jìn)行反應(yīng)時(shí)加入鎳作為加快反應(yīng)的催化劑。在進(jìn)行下一步的轉(zhuǎn)化時(shí)，需要加入特定劑量的富氧空氣，這時(shí)一氧化碳和二氧化碳等氣體會(huì)發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)吸收較多能量，所以在進(jìn)行這一步的操作時(shí)需要密切關(guān)注溫度的變化情況。
在進(jìn)行實(shí)際的操作時(shí)，應(yīng)該密切注意轉(zhuǎn)化爐的參數(shù)和類型，因?yàn)椴煌愋偷霓D(zhuǎn)化設(shè)備在進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)的結(jié)果并不相同，所以在選擇轉(zhuǎn)化爐時(shí)，要以工藝進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。
3、一氧化碳變單元分析
在上一階段論述的轉(zhuǎn)化工藝中，一氧化碳經(jīng)過(guò)了特定的操作處理，從而實(shí)現(xiàn)了自身的低溫轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行這一步的實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)該充分結(jié)合具體的工藝需求對(duì)轉(zhuǎn)化的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在進(jìn)行工藝的操作時(shí)，要充分結(jié)合企業(yè)的具體需求，從而最大程度滿足經(jīng)濟(jì)效益和資源節(jié)約的雙豐收，對(duì)工藝的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最終保證產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)。
3、提純
天然氣制氫工藝中氫氣的提純環(huán)節(jié)也至關(guān)重要，在進(jìn)行氫氣的提純操作時(shí)候，要特別注意脫碳精華和甲烷化兩個(gè)重要環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。在完成脫碳化工藝的處理之后，還會(huì)存在很多的一氧化碳?xì)怏w以及二氧化碳?xì)怏w等無(wú)效氣體，需要在這一工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行甲烷化處理，從而確保生成的氣體有較高的純度，達(dá)到預(yù)先制定的要求。
三、天然氣制氫工藝現(xiàn)狀
氫氣在我國(guó)應(yīng)用范圍極廣，在諸多領(lǐng)域都有使用，最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)藥以及精密化工的生產(chǎn)，氫氣的應(yīng)用可以為這些領(lǐng)域中需要用到的化工產(chǎn)品提供了生產(chǎn)物資，尤其是新能源方面，氫氣因?yàn)榫哂辛阄廴竞褪褂酶咝实奶攸c(diǎn)，所以備受關(guān)注。在進(jìn)行氫氣的制備時(shí)，有諸多不同的工藝，例如水電解制氫技術(shù)、天然氣制氫技術(shù)。
天然氣制氫技術(shù)一般也被成為甲烷裂解制氫技術(shù)，它出現(xiàn)的時(shí)間較晚，還沒(méi)有得到充分的發(fā)展，技術(shù)也沒(méi)有其他制氫技術(shù)成熟，在傳統(tǒng)的制氫技術(shù)中會(huì)采用水電接的制氫技術(shù)，主要原因就是天然氣制氫技術(shù)的不成熟，導(dǎo)致天然氣制氫的成本過(guò)高、生產(chǎn)效率也較低，并且有很大的能源浪費(fèi)。因此，我們應(yīng)該不斷深入研究天然氣制氫工藝，突破現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，讓天然氣制氫技術(shù)有更高的生產(chǎn)效率，減少工藝中對(duì)于能源的損耗，不斷降低天然氣制氫的成本，從而讓該工藝得到更廣泛的應(yīng)用。
四、天然氣制氫工藝的發(fā)展方向
1、高溫裂解制氫技術(shù)
高溫裂解制氫技術(shù)的主要原理是通過(guò)高溫讓天然氣分解產(chǎn)生氫氣。這一技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生很多的二氧化碳，所以也是一種較為環(huán)保的技術(shù)，屬于清潔能源的一種，應(yīng)該加大對(duì)于這種技術(shù)的研究，不斷進(jìn)行新的突破，從而讓該技術(shù)的技術(shù)水平和制作工藝有更高的標(biāo)準(zhǔn)。
2、自熱重整制氫
自熱重整制氫工藝在生產(chǎn)過(guò)程中需要自身提供反應(yīng)所需要的全部能量，同時(shí)操作的原理十分簡(jiǎn)單，能夠保證天然氣在進(jìn)行相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)能夠通過(guò)自身發(fā)熱，并將這部分熱量應(yīng)用在下一個(gè)環(huán)節(jié)中。因?yàn)檫@一技術(shù)需要熱量的不斷產(chǎn)生和反復(fù)使用，所以會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，對(duì)于這一技術(shù)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)條件要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，確保外在環(huán)境條件可以滿足生產(chǎn)的需求。這也會(huì)導(dǎo)致該技術(shù)的生產(chǎn)成本很高。
3、絕熱轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)
絕熱轉(zhuǎn)化制氫技術(shù)的原理是讓參加反應(yīng)的原材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，較大地使用天然氣的自身性能，同時(shí)把廉價(jià)邊界的空氣作為該反應(yīng)的反應(yīng)源，使用空氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)。因此，這種技術(shù)可以大幅降低制氫的生產(chǎn)成本，可以減少很多不必要的資源浪費(fèi)。
4、天然氣部分氧化制氫技術(shù)
天然氣部分氧化制氫技術(shù)的資源比傳統(tǒng)的制氫工藝少很多，并且工藝中使用的原材料成本低。在使用該工藝制氫時(shí)，需要注意反應(yīng)過(guò)程中使用高溫?zé)o機(jī)陶瓷透氧膜，使用低成本的制氧方式以及高標(biāo)準(zhǔn)的工藝材料，從而提高工藝的執(zhí)行效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，也是以后的制氫工藝中首選的方式。
結(jié)語(yǔ)
石油是當(dāng)下主要使用的能源，它的儲(chǔ)備量較多，但污染也較強(qiáng)，同時(shí)也是一種不可再生資源，所以我們應(yīng)該探尋更便捷、更清潔的能源作為石油資源的替代品。天然氣能源則是一種無(wú)污染的能源，大規(guī)模的使用天然氣能源能夠有效減少石油資源的使用。
天然氣制氫技術(shù)作為一種全新的制氫工藝，極大地加快了新能源的發(fā)展和使用進(jìn)程，通過(guò)對(duì)當(dāng)下發(fā)展趨勢(shì)的分析，我們可以很容易的發(fā)現(xiàn)天然氣制氫的優(yōu)點(diǎn)，我們需要不斷對(duì)這一工藝的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，不斷升級(jí)技術(shù)，針對(duì)該工藝的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行重點(diǎn)提升，讓天然氣制氫工藝可以給我們提供更低成本、更高質(zhì)量的氫氣，發(fā)揮該技術(shù)更加積極的推動(dòng)作用，不斷拓展該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。氫氣是未來(lái)不可缺少的能源之一，我們要打破傳統(tǒng)制氫技術(shù)的弊端，結(jié)合國(guó)家發(fā)展中的具體資源使用情況，制定天然氣制氫技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)，在一定的時(shí)間進(jìn)程內(nèi)實(shí)現(xiàn)天然氣制氫工藝的使用和建設(shè)，在解決資源問(wèn)題的同時(shí)對(duì)環(huán)境問(wèn)題提高重視度，最大程度地減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生數(shù)量，維持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
任哲. 淺談天然氣制氫工藝的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展[J]. 化工管理, 2019, 000(033):176-177.
張立恒. 淺談天然氣制氫工藝[J]. 化工管理, 2016, No.400(03):212-212.
商歡濤, 徐廣坡. 天然氣制氫工藝及成本分析[J]. 云南化工, 2018(8).
作者：周翔
相關(guān)閱讀
