Výroba vodíku parním reformováním

Surovinou pro výrobu vodíku parním reformování je nejčastěji zemní plyn. V případě, že surovina obsahuje sloučeniny síry, musí se odsiřovat, protože sirné sloučeniny působí na katalyzátory parního reformování jako katalytický jed.

Parní reforming se provádí v peci při teplotě 750 - 800 °C a tlaku 3 - 5 MPa v trubkách naplněných katalyzátorem na bázi oxidu nikelnatého. Surovina (metan) reaguje s vodní párou za vzniku oxidu uhelnatého, oxidu uhličitého a vodíku.


Reforming se provádí v přebytku vodní páry cca 3 : 1, aby nedocházelo k usazování uhlíku na katalyzátoru, a aby se posouvala rovnováha těchto vratných endotermních reakcí směrem k reakčním produktům.

Schéma parního reformování zemního plynu
Schéma parního reformování zemního plynu
(1 - pec, 2 - kotel na výrobu páry, 3 - vysokoteplotní konvertor CO,
4 - nízkoteplotní konvertor CO, 5 - absorbér CO2, 6 - desorbér CO2, 7 - metanizér)

Reakční produkty o teplotě cca 750 °C se vedou přes kotel na výrobu páry a výměník, kde se ochladí na cca 360 °C, do konvertorů, kde se CO reakcí s další vodní párou přemění na CO2.


Tato vratná exotermní reakce se obvykle realizuje ve dvou stupních. V prvním, tzv. vysokoteplotním stupni, je užíván vůči sirným nečistotám odolnější, ale méně aktivní katalyzátor na bázi oxidů železa a chrómu. V tomto konvertoru dojde v důsledku probíhající exotermní reakce ke zvýšení teploty produktů na cca 500 °C. Zvýšená teplota zmenšuje rovnovážný výtěžek CO2 a H2, proto se produkty ochladí a vedou do nízkoteplotního konvertoru. V nízkoteplotním konvertoru, který je naplněn vysoce aktivním měděným katalyzátorem, dojde při teplotě 180 - 230 °C ke snížení koncentrace oxidu uhelnatého až na 0,2 - 0,3 % obj.

Plynné produkty se na výstupu z nízkoteplotního konvertoru ochladí a vedou se do absorbéru, kde se pomocí etanolaminů nebo jiným způsobem vypere CO2.

Vodík používaný pro hydrogenace nesmí obsahovat kyslíkaté sloučeniny, proto se zbytky CO a CO2 obsažené v plynu převedou zpět na metan v metanizačním reaktoru při teplotě okolo 400 °C. Tento krok je prováděn na pevném loží niklového katalyzátoru (10 - 20 % hm. niklu naneseného na nosiči). Obě reakce jsou exotermní, je-li koncentrace CO a CO2 v surovém plynu větší než 3 % obj., je nutno reakční směs chladit.


Místo vypírky CO2 a metanizačního reaktoru lze pro odstranění CO2 a zbytků CO použít jednotku PSA.

Oxid uhličitý získaný parním reformingem nebo parciální oxidací se buď vypouští do atmosféry nebo se po důkladném vyčistění zkapalňuje a někdy i převádí do tuhého stavu (suchý led) a používá se ke chlazení např. v potravinářském průmyslu.

Obdobným způsobem lze vodík vyrábět i z etanu a propanu, které se v rafinérii získávají jako vedlejší produkty zejména při štěpných procesech, nebo z lehkého benzinu, pokud je ho v rafinérii přebytek.

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

Česká asociacepetrolejářského průmyslua obchodu

Česká asociace
petrolejářského průmyslu
a obchodu

fiogf49gjkf0d
Česká asociace petrolejářského průmyslu a obchodu (ČAPPO) je dobrovolným zájmovým sdružením petrolejářských společností, které trvale provozují na území České republiky tyto činnosti: • zpracování ropy • dovoz ropy a ropných výrobků • export výrobků z českých rafinérií • tuzemský velkoobchod s ropou a ropnými výrobky • provozování sítě čerpacích stanic pohonných hmot. Více informací...