RU2062750C1 - Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel - Google Patents

Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel Download PDF

Info

Publication number
RU2062750C1
RU2062750C1 RU92011239/26A RU92011239A RU2062750C1 RU 2062750 C1 RU2062750 C1 RU 2062750C1 RU 92011239/26 A RU92011239/26 A RU 92011239/26A RU 92011239 A RU92011239 A RU 92011239A RU 2062750 C1 RU2062750 C1 RU 2062750C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
vapor
water
synthesis gas
Prior art date
Application number
RU92011239/26A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92011239A (en
Inventor
ков Владимир Николаевич Серебр
Владимир Николаевич Серебряков
Валерий Николаевич Кубасов
Original Assignee
Владимир Николаевич Серебряков
Валерий Николаевич Кубасов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Серебряков, Валерий Николаевич Кубасов filed Critical Владимир Николаевич Серебряков
Priority to RU92011239/26A priority Critical patent/RU2062750C1/en
Publication of RU92011239A publication Critical patent/RU92011239A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2062750C1 publication Critical patent/RU2062750C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: generation of synthesis gas as the basic intermediate raw material of the industry of organic synthesis in production of methanol, carboxylic acid and hydrocarbons. SUBSTANCE: industrial flue gases are continuously passed through gas selective membranes for extraction of carbon dioxide with subsequent desorption of carbon dioxide into the medium of water vapors amounting to at least 2.3 moles of water per mole of carbon dioxide. The obtained vapor-gas mixture is brought to a water-to-carbon dioxide molar ratio equal to 1.0 to 2.3 by condensation of water vapors at a constant pressure and temperature. The vapor-gas mixture of carbon dioxide and water vapors is subjected to conversion by their reduction in electrolyzer with solid oxide electrolyte at a temperature ranging from 1120 K to 1220 K and voltage not exceeding the thermoneutral one until synthesis gas of composition H2:CO=1.0 to 2.3 is obtained at the cathode and oxygen - at the anode of the electrolyzer. The obtained synthesis gas is cooled down by recuperative heat exchange with vapor-gas mixture of carbon dioxide and water vapors fed for conversion to electrolyzer. Cooled down gas is fed to the consumer. EFFECT: facilitated procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к химии и технологии органического синтеза, в частности к способам получения синтез-газа (смеси оксида углерода и водорода) как основного промежуточного сырья промышленности органического синтеза в производствах метанола, карбоновых кислот и углеводородов, в том числе синтетического моторного топлива. The invention relates to chemistry and technology of organic synthesis, in particular to methods for producing synthesis gas (a mixture of carbon monoxide and hydrogen) as the main intermediate raw material of the organic synthesis industry in the production of methanol, carboxylic acids and hydrocarbons, including synthetic motor fuel.

Требуемый в данных производствах объемный (мольный) состав синтез-газа
Н2 СО 1,0 2,3 (1).Volumetric (molar) composition of synthesis gas required in these industries
H 2 CO 1.0 2.3 (1).

Известен способ получения синтез-газа основанный на использовании в качестве исходного сырья природных запасов углеводородов (нефть, газ) [1]
Сущность известного способа заключается в неполном окислении углерода исходных углеродсодержащих веществ в реакциях конверсии парами воды, например способ высокотемпературной каталитической конверсии метана парами воды [3]

Figure 00000002

Способ требует подвода высокотемпературной тепловой энергии 206 КДж/моль при 1063 1100 К и осуществляется в присутствии катализаторов при давлении 3 4 МПА.A known method of producing synthesis gas based on the use of natural hydrocarbon reserves (oil, gas) as a feedstock [1]
The essence of the known method consists in the incomplete oxidation of carbon of the starting carbon-containing substances in water vapor conversion reactions, for example, a method for the high-temperature catalytic conversion of methane with water vapor [3]
Figure 00000002

The method requires the supply of high-temperature thermal energy of 206 KJ / mol at 1063 1100 K and is carried out in the presence of catalysts at a pressure of 3-4 MPa.

Главным общим недостатком известных способов получения синтез-газа для производства продуктов органического синтеза является потребление природных истощаемых запасов углеводородного сырья (газа, нефти). The main common drawback of the known methods for producing synthesis gas for the production of organic synthesis products is the consumption of natural depleted hydrocarbon reserves (gas, oil).

К числу недостатков относятся также:
необходимость соответствующих дополнительных затрат на разведку, добычу, транспортировку и предварительную подготовку сырья;
необходимость специальных дополнительных неэкономичных операций в технологиях способов для нормирования состава синтез-газа в требующемся диапазоне (Н2 СО 1,0 2,3).The disadvantages also include:
the need for appropriate additional costs for exploration, production, transportation and preliminary preparation of raw materials;
the need for special additional uneconomical operations in the technology of the methods for normalizing the composition of the synthesis gas in the required range (N 2 CO 1,0 2,3).

С целью устранения указанных недостатков предлагается способ получения синтез-газа, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья использует диоксид углерода промышленных отходящих газов продуктов сгорания. Диоксид углерода извлекает из дымовых газов процессом непрерывной мембранной хемосорбции о десорбцией в среду паров воды, при этом пары воды подают с удельным расходом не менее 2,3 моль H2O на 1 моль сепарируемого диоксида углерода; полученную парогазовую смесь по составу путем конденсации паров воды при постоянном общем давлении и температуре, соответствующей относительному мольному содержанию (парциальному давлению) паров воды в смеси H2O CO2 от 1,0 до 2,3, и подвергают конверсии путем электрохимического катодного восстановления в высокотемпературном электролизере с твердым оксидным электролитом; электролиз ведут при напряжениях не выше термонейтрального (в эндотермическом режиме о подводом тепловой энергии) при 1120 1220 К до получения синтез-газа смеси водорода и оксида углерода с составом Н2 СО от 1,0 до 2,3 на катоде и кислорода на аноде; полученный синтез-газ охлаждают путем рекуперативного теплообмена о исходной парогазовой смесью, подаваемой на конверсию, и направляют потребителю.In order to eliminate these disadvantages, a method for producing synthesis gas is proposed, characterized in that carbon dioxide of industrial exhaust gases of combustion products is used as a feedstock. Carbon dioxide is extracted from flue gases by a continuous membrane chemisorption process of desorption of water vapor into the medium, while water vapor is supplied with a specific consumption of at least 2.3 mol of H 2 O per 1 mol of separated carbon dioxide; the resulting gas-vapor mixture in composition by condensation of water vapor at a constant total pressure and temperature corresponding to the relative molar content (partial pressure) of water vapor in the mixture of H 2 O CO 2 from 1.0 to 2.3, and is subjected to conversion by electrochemical cathodic reduction in high temperature solid oxide electrolytic cell; electrolysis is carried out at voltages not higher than thermoneutral (in the endothermic mode on the supply of thermal energy) at 1120 1220 K to obtain synthesis gas of a mixture of hydrogen and carbon monoxide with a composition of H 2 CO from 1.0 to 2.3 at the cathode and oxygen at the anode; the resulting synthesis gas is cooled by recuperative heat exchange about the initial vapor-gas mixture supplied to the conversion, and sent to the consumer.

Существенной особенностью предлагаемого способа получения синтез-газа является то, что в качестве исходного сырья используют окисленные продукты (диоксид углерода) промышленных дымовых газов, загрязняющих земную атмосферу:
продукты сгорания топлив, отработавших свой энергетический потенциал;
газовые отходы металлургии (колошниковый газ), отходы химических и биотехнических производств.An essential feature of the proposed method for producing synthesis gas is that oxidized products (carbon dioxide) of industrial flue gases polluting the earth's atmosphere are used as feedstock:
combustion products of fuels that have spent their energy potential;
gas waste from metallurgy (blast furnace gas), waste from chemical and biotechnological industries.

Особенностью способа является то, что синтез-газ получают химическим восстановлением окисленного угдеродсодержащего газа диоксида углерода в парогазовой смеси с парами воды, которую образуют путем селективного выделения диоксида углерода из исходных газовых отходов о помощью паров воды, служащей десорбирующим агентом при выделении диоксида углерода и рабочим телом в процессе электролизного получения синтез-газа. A feature of the method is that synthesis gas is obtained by chemical reduction of an oxidized carbon-containing gas of carbon dioxide in a gas-vapor mixture with water vapor, which is formed by the selective selection of carbon dioxide from the source gas waste using water vapor, which serves as a desorbing agent for the release of carbon dioxide and a working fluid in the process of electrolysis synthesis gas.

Особенности способа позволяют обеспечить:
1. Экономию расхода природных ресурсов нефти и газа на нужды промышленности органического синтеза;
2. Получить средство решения экологической проблемы "тепличного" эффекта путем сокращения загрязнения земной атмосферы диоксидом углерода промышленных газовых отходов.Features of the method allow to provide:
1. Saving the consumption of natural resources of oil and gas for the needs of the industry of organic synthesis;
2. To get a solution to the environmental problem of the “greenhouse” effect by reducing the pollution of the earth’s atmosphere with carbon dioxide from industrial gas wastes.

3. В области энергетики:
получить средство высокоэффективного аккумулирования электроэнергии, получаемой от возобновляемых источников (атомной, гидро-, ветровой и солнечной энергии), в химическую энергию синтетического топлива и эффективное средство передачи этой энергии для нужд мирового транспорта в виде традиционного жидкого моторного топлива (синтетический бензин, метанол), обладающего известными эксплуатационными преимуществами по сравнение о водородом в концепциях атомно-водородной энергетики;
повысить КПД энергостанций любого типа за счет выравнивания суточных графиков нагрузки путем аккумулирования энергии в синтетическое топливо;
4. В области металлургии:
реализовать безкоксовое производство чугуна за счет регенерации диоксида углерода колошниковых газов в синтез-газ наддува печей.3. In the field of energy:
to obtain a means of highly efficient accumulation of electricity from renewable sources (atomic, hydro, wind and solar energy) into the chemical energy of synthetic fuels and an effective means of transmitting this energy for the needs of world transport in the form of traditional liquid motor fuels (synthetic gasoline, methanol), with well-known operational advantages in comparison with hydrogen in the concepts of atomic-hydrogen energy;
to increase the efficiency of power plants of any type by balancing daily load schedules by accumulating energy in synthetic fuel;
4. In the field of metallurgy:
realize cokeless production of pig iron due to regeneration of carbon dioxide of blast furnace gases into synthesis gas of pressurization of furnaces.

На фиг. 1 приведен пример реализации способа для случая "горячих" отходящих газов (Тг > 373 К), где 1 исходный продукт дымовые газы, содержащие диоксид углерода с температурой Тг > 373К; 2 генератор паров воды, получаемых о использованием "бросового" тепла отходящих газов; 3 - теплообменник, уравнивающей температуры отходящих газов и паров воды; 4 - газораспределительный мембранный аппарат сепарации диоксида углерода; 5 - хемоактивные газораспределительные полимерные мембраны, селективно проницаемые для диоксида углерода; 6 газовый выброс в атмосферу; очищенный от диоксида углерода; 7 теплообменник-конденсатор паров воды; 8 термостатирующая рубашка конденсатора; 9 сборник воды; 10 и 11 теплообменники-рекуператоры; 12 высокотемпературный газовый электролизер; 13 электролизная ячейка с твердотельным оксидным электролитом; 14 каталитически активный катод ячейки; 15 каталитически активный анод ячейки; 16 сборник синтез-газа; 17 - сборник кислорода.In FIG. Figure 1 shows an example of the implementation of the method for the case of "hot" exhaust gases (T g > 373 K), where 1 is the initial product flue gases containing carbon dioxide with a temperature Tg> 373 K; 2 generator of water vapor obtained from the use of "waste" heat of exhaust gases; 3 - heat exchanger, equalizing the temperature of the exhaust gases and water vapor; 4 - gas distribution membrane apparatus for the separation of carbon dioxide; 5 - chemoactive gas distribution polymer membranes selectively permeable to carbon dioxide; 6 gas emission into the atmosphere; purified from carbon dioxide; 7 heat exchanger-condenser of water vapor; 8 thermostatic condenser shirt; 9 water collector; 10 and 11 heat exchangers-recuperators; 12 high temperature gas electrolyzer; 13 electrolysis cell with a solid oxide electrolyte; 14 catalytically active cell cathode; 15 catalytically active cell anode; 16 collection of synthesis gas; 17 is a collection of oxygen.

Исходные дымовые газы 1, содержащие азот (приблизительно 8O объемных), пары воды (≈ 10), и диоксид углерода (от 10 для продуктов сгорания ТЭЦ и до 60 для колошниковых газов металлургии и для биогаза), а также микропримеси попадают на обогрев испарителя генератора 2 паров воды и далее через теплообменник 3 в газоразделительный мембранный аппарат 4. "Сухие" пары воды из испарителя-генератора 2 при атмосферном давлении уравнивает по температуре о отходящими газами 1 в теплообменнике 3 и подают в подмембранную полость газоразделительного аппарата 4, создавая в ней условия пониженного парциального давления газов, в том числе диоксида углерода. The source flue gases 1 containing nitrogen (approximately 8O volume), water vapor (≈ 10), and carbon dioxide (from 10 for the products of CHP plant combustion and up to 60 for blast furnace gases of metallurgy and biogas), as well as microimpurities get on the generator evaporator heating 2 water vapor and then through the heat exchanger 3 to the gas separation membrane apparatus 4. The “dry” water vapor from the evaporator-generator 2 at atmospheric pressure equalizes the temperature of the exhaust gases 1 in the heat exchanger 3 and serves in the submembrane cavity of the gas separation apparatus 4, cos giving in it the conditions of reduced partial pressure of gases, including carbon dioxide.

В мембранном аппарате 4 диоксид углерода отходящих газов сорбируют на поверхности хемоактивной газоразделительной, например аминосодержащей, мембраны (NH2-амин):
CO2+2RNH2⇄ (RNH2)2CO2, (3)
где R иммобилизующая химическая группа полимера, обеспечивающая подвижность иона карбамата (RNH2)2 СО2 в мембране.In the membrane apparatus 4, carbon dioxide of the exhaust gases is sorbed on the surface of a chemically active gas separation, for example, an amine-containing membrane (NH 2 -amine):
CO 2 + 2RNH 2 ⇄ (RNH 2 ) 2 CO 2 , (3)
where R is an immobilizing chemical group of the polymer, providing mobility of the carbamate ion (RNH 2 ) 2 CO 2 in the membrane.

На выходной стороне мембраны под действием пониженного парциального давления газов в среде паров воды подмембранной полости ион карбамата (RNH2)2 СО2 разлагается о выделением СО2 в чистом виде). При этом химически инертные к аминогруппе газы азот, кислород - практически не проникают сквозь мембрану, что обеспечивает коэффициент селективности мембраны по СО2 не менее 100 и концентрирование диоксида углерода до 92 99 при входной концентрации его от 10 до 60 Пары воды подаст через газоразделитель 4 с расходом не менее

Figure 00000003
, где
Figure 00000004
мольный расход СО2, проникающего через мембраны 5. Полученную парогазовую смесь "CO2 + H2O" нормирует до нужного состава H2O СO2 1 2,3 путем масоообмена конденсации паров воды при постоянном общем давлении, равном атмосферному, и температуре, устанавливаемой соответственно в диапазоне от 354 до 363 K. Конденсат паров собирают в емкости 9.On the outlet side of the membrane, under the influence of reduced partial pressure of gases in the water vapor environment of the submembrane cavity, the carbamate ion (RNH 2 ) 2 CO 2 decomposes to release CO 2 in pure form). At the same time, nitrogen, oxygen, chemically inert to the amino group, practically do not penetrate the membrane, which ensures a CO 2 membrane selectivity coefficient of at least 100 and carbon dioxide concentration of up to 92 99 at an inlet concentration of 10 to 60 Water vapor will be supplied through the gas separator for 4 s no less than
Figure 00000003
where
Figure 00000004
the molar flow rate of CO 2 penetrating through the membranes 5. The resulting vapor-gas mixture “CO 2 + H 2 O” is normalized to the desired composition of H 2 O CO 2 1 2,3 by mass exchange of water vapor condensation at a constant total pressure equal to atmospheric and temperature, set respectively in the range from 354 to 363 K. The vapor condensate is collected in a container 9.

Парогазовую смесь "CO2 + H2O" подученного осотова предварительно подогревают в теплообменниках-рекуператорах 10, 11 и подвергают электрохимическому восстановлению путем электролиза в высокотемпературном электролизном аппарате 12 с твердотельным оксидным электролитом 13, на основе, например, окислов циркония ZrO2, иттрия Y2O3 иди скандия Sc203.The vapor-gas mixture “CO 2 + H 2 O” of the prepared osotov is preheated in heat exchangers-recuperators 10, 11 and subjected to electrochemical reduction by electrolysis in a high-temperature electrolysis apparatus 12 with a solid oxide electrolyte 13, based on, for example, zirconium oxides ZrO 2 , yttrium Y 2 O 3 go scandium Sc 2 0 3 .

В процессе восстановления на катоде 14 получают смесь водорода и окиси углерода:
nH2O + CО2 + 2 (1+n) е nН2 + СО + (1+n) О2-.In the recovery process at cathode 14, a mixture of hydrogen and carbon monoxide is obtained:
nH 2 O + CO 2 + 2 (1 + n) e nH 2 + CO + (1 + n) O 2- .

Кислород мигрирует через оксидный злектролит и выделяется на аноде:

Figure 00000005

Процесс электролиза ведут при температуре не ниже 1120 К из условия обеспечения эффективной ионной электропроводности оксидного электролита и не выше 1220 К из условия обеспечения термостойкости и ресурса работы конструкционных и электрохимических материалов и снижения тепловых потерь в окружающую среду, пропорциональных четвертой степени рабочей температуры; при напряжении на элементе не выше термонейтрального Uт (Uт 1,3 В для H2O,Uт 1,45 В для СО2) из условия минимизации затрат электроэнергии и не ниже 0,98 В из условия обеспечения полноты разложения СО2 и Н2О до 98 99 с учетом концентрационного перенапряжения необходимого при этом условии.Oxygen migrates through oxide electrolyte and is secreted at the anode:
Figure 00000005

The electrolysis process is carried out at a temperature of not lower than 1120 K from the condition of ensuring effective ionic conductivity of the oxide electrolyte and not higher than 1220 K from the condition of ensuring heat resistance and the operating life of structural and electrochemical materials and reducing heat loss to the environment, proportional to the fourth degree of operating temperature; when the voltage on the element is not higher than the thermoneutral U t (U t 1,3 V for H 2 O, U t 1,45 V for СО 2 ) from the condition of minimizing the cost of electricity and not lower than 0.98 V from the condition of ensuring complete decomposition of CO 2 and Н 2 О up to 98 99 taking into account the concentration overvoltage necessary under this condition.

При работе электролизера о рабочим напряжением на элементе Upаб ниже термонейтрального Uт необходимую дополнительную энергию на разложение смеси "CO2 + H2O" подводят в виде тепловой энергии Q (Uт - Upаб) х 2F теплоносителем 16 при температуре Ттепл≥ 1120 К (F 28,8 а-ч число Фарадея).In operating an electrolytic cell of an operating voltage to U element pab below thermoneutral U t required extra energy for decomposition mixture "CO 2 + H 2 O" is supplied as thermal energy Q (U r - U pab) x 2F coolant 16 at temperature T warm ≥ 1120 K (F 28.8 a-h Faraday number).

На фиг. 2 приведена схема реализации способа в случае "холодных" отходящих газов о температурой Тг≅3ОО К, где 1 газовые отходы, содержащие СО2; 2 испаритель-генератор паров воды; 3 теплообменник "газ-пар"; 4 газоразделительный мембранный аппарат; 5 газоразделительная мембрана; 8 силовая пористая подложка мембраны; 7 газовый выброс в атмосферу; 8 вакуум-насос; 9 конденсатор-теплообменник паров воды; 10 - высокотемпературный электролизер газов; 11 циркуляционный гидронасос теплоносителя.In FIG. 2 shows a diagram of the implementation of the method in the case of "cold" exhaust gases at a temperature of T g ≅3OO K, where 1 is a gas waste containing CO 2 ; 2 evaporator-generator of water vapor; 3 gas-steam heat exchanger; 4 gas separation membrane apparatus; 5 gas separation membrane; 8 power porous membrane substrate; 7 gas emission into the atmosphere; 8 vacuum pump; 9 condenser-heat exchanger of water vapor; 10 - high temperature gas electrolyzer; 11 circulating hydraulic fluid pump.

Остальные элементы схемы аналогичны элементам на фиг.1. The remaining elements of the circuit are similar to the elements in figure 1.

В данной схеме "холодные" (Т2≅3ОО К) дымовые газы подают через теплообменник 3 непосредственно в газоразделительный аппарат, а пары воды генерируют в испарителе 2 при пониженном давлении (Рисп≅ 40 ГПа) и температуре Тисп<300 K, используя тепло конденсации из теплообменника 9.In this scheme, "cold" (T 2 ≅3OO C) flue gases through the heat exchanger 3 is fed directly into the gas separating device, and the water vapor generated in the evaporator 2 at reduced pressure (P isp ≅ 40 GPa) and temperature T used <300 K, using condensation heat from a heat exchanger 9.

Процесс сепарации диоксида углерода в аппарате 4 осуществляют через селективную газоразделительную мембрану 5 в подмембранное пространство, заполненное парами воды с пониженным давлением (Р≅ 40 ГПа). The process of separation of carbon dioxide in the apparatus 4 is carried out through a selective gas separation membrane 5 into a submembrane space filled with water vapor under reduced pressure (Р≅ 40 GPa).

Откачку паров воды и сепарированного диоксида углерода из подмембранного пространства осуществляют вакуум-насосом б, выдерживая требующееся соотношение H2O СО2≥ 2,3. Полученную парогазовую смесь нормируют по составу путем конденсации паров при З54 362 К в конденсаторе-теплообменнике 6 при атмосферном давлении аналогично предыдущей схеме 1. Тепло конденсации паров используют для испарения воды в парогенераторе 2 с помощью контура промежуточного теплоносителя, включающего циркуляционный насос 11.The pumping of water vapor and separated carbon dioxide from the submembrane space is carried out using a vacuum pump b, maintaining the required ratio of H 2 O CO 2 ≥ 2,3. The resulting gas-vapor mixture is normalized in composition by condensation of vapors at З54 362 К in a condenser-heat exchanger 6 at atmospheric pressure similar to the previous scheme 1. Heat of vapor condensation is used to evaporate water in a steam generator 2 using an intermediate heat-transfer circuit including a circulation pump 11.

Восстановление смеси "CO2+H2O" производят в высокотемпературном электролизере 10 аналогично схеме 1.The recovery of the mixture "CO 2 + H 2 O" is produced in a high-temperature electrolysis cell 10 similarly to scheme 1.

Общая концепция применения способа в промышленности (фиг.3) заключается в регенерации углеводородных веществ из продуктов сгорания о помощью возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, гидроэнергии, атомной и термоядерной энергии). The general concept of the application of the method in industry (Fig. 3) consists in the regeneration of hydrocarbon substances from combustion products using renewable energy sources (solar, wind, hydropower, atomic and thermonuclear energy).

В экологическом аспекте при использовании солнечной энергии (в том числе ветровой, гидравлической и т.п. первоисточником которых является солнце) роль способа полностью аналогична роли зеленых растений в регенерации кислорода земной атмосферы с той только разницей, что КПД описываемого технологического процесса в 25 5О раз выше, чем в процессе естественного фотосинтеза. ЫЫЫ2 In the environmental aspect, when using solar energy (including wind, hydraulic, etc., the primary source of which is the sun), the role of the method is completely similar to the role of green plants in the regeneration of oxygen in the Earth’s atmosphere, with the only difference being that the efficiency of the described technological process is 25 5О times higher than in the process of natural photosynthesis. YYY2

Claims (1)

Способ получения синтез-газа для производства продуктов основного органического синтеза и синтетического топлива, включающий конверсию углеродсодержащих газов в присутствии паров воды с подводом энергии для поддержания процесса, отличающийся тем, что в качестве источника углеродсодержащих газов используют диоксид углерода промышленных дымовых газов, которые непрерывно пропускают через газоселективные мембраны для выделения диоксида углерода с последующей десорбцией диоксида углерода в среду паров воды, подаваемых в количестве не менее 2,3 моля воды на 1 моль диоксида углерода, полученную парогазовую смесь доводят до молярного отношения воды к диоксиду углерода, равного 1,0 2,3 путем конденсации паров воды при постоянном давлении и температуре, конверсии подвергают полученную парогазовую смесь диоксида углерода и паров воды путем их восстановления в электролизере с твердым оксидным электролитом при температурах от 1120 до 1220К и напряжении не выше термонейтрального до получения синтез-газа составом H2:CO 1,0 2,3 на катоде и кислорода на аноде электролизера, полученный синтез-газ охлаждают путем рекуперативного теплообмена с парогазовой смесью диоксида углерода и паров воды, подаваемых на конверсию в электролизер, охлажденный синтез-газ направляют потребителю.A method of producing synthesis gas for the production of basic organic synthesis products and synthetic fuels, including the conversion of carbon-containing gases in the presence of water vapor with an energy supply to support the process, characterized in that carbon dioxide of industrial flue gases is used as a source of carbon-containing gases, which are continuously passed through gas selective membranes for the release of carbon dioxide followed by desorption of carbon dioxide in the environment of water vapor supplied in an amount not less than 2.3 moles of water per 1 mole of carbon dioxide, the resulting vapor-gas mixture is adjusted to a molar ratio of water to carbon dioxide equal to 1.0 2.3 by condensation of water vapor at constant pressure and temperature, the resulting vapor-gas mixture of carbon dioxide and vapor is converted water by reducing them in an electrolytic cell with a solid oxide electrolyte at temperatures from 1120 to 1220 K and a voltage no higher than thermoneutral until synthesis gas with the composition H 2 : CO 1,0 2,3 at the cathode and oxygen at the anode of the electrolyzer is obtained, the synt B-gas is cooled by recuperative heat exchange with a gas-vapor mixture of carbon dioxide and water vapor supplied for conversion to the electrolyzer, the cooled synthesis gas is sent to the consumer.
RU92011239/26A 1992-12-10 1992-12-10 Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel RU2062750C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92011239/26A RU2062750C1 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92011239/26A RU2062750C1 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92011239A RU92011239A (en) 1996-02-10
RU2062750C1 true RU2062750C1 (en) 1996-06-27

Family

ID=20133418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92011239/26A RU2062750C1 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2062750C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009012154A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-22 University Of Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
US8138380B2 (en) 2007-07-13 2012-03-20 University Of Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
EP2551329A2 (en) 2011-07-27 2013-01-30 Alexander Kozlov Method of low-temperature synthesis of hydrocarbons from water and ambient air and module apparatus
RU2497748C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of obtaining hydrogen
RU2537627C1 (en) * 2013-07-02 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method of producing synthesis gas
RU2817540C2 (en) * 2019-05-25 2024-04-16 Сегеди Тудоманьедьетем Modular package of electrolytic cell and method of conversion of carbon dioxide into gaseous products under high pressure and with high degree of conversion

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1018903, кл. C 01 B 3/16, 1983. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009012154A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-22 University Of Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
WO2009012154A3 (en) * 2007-07-13 2009-04-09 Univ Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
US7704369B2 (en) 2007-07-13 2010-04-27 University Of Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
US8138380B2 (en) 2007-07-13 2012-03-20 University Of Southern California Electrolysis of carbon dioxide in aqueous media to carbon monoxide and hydrogen for production of methanol
EP2551329A2 (en) 2011-07-27 2013-01-30 Alexander Kozlov Method of low-temperature synthesis of hydrocarbons from water and ambient air and module apparatus
RU2497748C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of obtaining hydrogen
RU2537627C1 (en) * 2013-07-02 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Method of producing synthesis gas
RU2817540C2 (en) * 2019-05-25 2024-04-16 Сегеди Тудоманьедьетем Modular package of electrolytic cell and method of conversion of carbon dioxide into gaseous products under high pressure and with high degree of conversion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Graves et al. Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy
EP0890388B1 (en) Carbon dioxide fixation system
Crabtree et al. The hydrogen fuel alternative
Stucki et al. Coupled CO2 recovery from the atmosphere and water electrolysis: Feasibility of a new process for hydrogen storage
CA3038340A1 (en) Systems and methods for variable pressure electrochemical carbon dioxide reduction
CN107221695A (en) A kind of fuel cell system and its electricity-generating method with biomass gasifying hydrogen making
Khan et al. Cost and technology readiness level assessment of emerging technologies, new perspectives, and future research directions in H 2 production
RU2062750C1 (en) Method of generation of synthesis gas for production of products of the basic organic synthesis and synthetic fuel
Sharifi et al. Power-to-X
CN1917263A (en) System and method for circulating gas from biomass in fuel bank of soild oxide
RU2396204C2 (en) Method of obtaining synthesis-gas and products of organic synthesis from carbon dioxide and water
CN112531185A (en) Power generation system and method using methanol as raw material
CN113594525A (en) Energy storage, carbon sequestration and new energy recycling
TWI798843B (en) Carbon dioxide recovery device and carbon dioxide recovery system using it and carbon dioxide recovery method
Nong et al. Simulation of energy conversion in a plant of photocatalysts water splitting for hydrogen fuel
Reiter Power‐to‐Gas
CN114032563A (en) Wave energy power supply-based maritime solid oxide electrolytic cell co-electrolysis system
US20170346119A1 (en) Energy storage in closed loop systems using microbial conversion of carbon dioxide to hydrocarbon fuel
Giaconia et al. 5 Development perspective for green hydrogen production
RU92011239A (en) METHOD OF OBTAINING SYNTHESIS-GAS FOR PRODUCTION OF BASIC ORGANIC SYNTHESIS AND SYNTHETIC FUEL PRODUCTS
CN220685254U (en) Hydrogen production equipment by electrolytic reforming of hydrocarbon fuel
CN216213576U (en) Power generation system of molten carbonate fuel cell
Aghaeinejad-Meybodi et al. Solar Energy for Pure Hydrogen Production Using Inorganic Membrane Reactor
JP2005232527A (en) Hydrogen production method and power generating method using the produced hydrogen
CN118028009A (en) System for producing liquid hydrocarbon by Fischer-Tropsch synthesis through green hydrogen coupling direct air carbon trapping

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041211

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20080127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101211