CS221061B1 - Method of refining raw hydrogen - Google Patents

Method of refining raw hydrogen Download PDF

Info

Publication number
CS221061B1
CS221061B1 CS3181A CS3181A CS221061B1 CS 221061 B1 CS221061 B1 CS 221061B1 CS 3181 A CS3181 A CS 3181A CS 3181 A CS3181 A CS 3181A CS 221061 B1 CS221061 B1 CS 221061B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
methanization
catalyst
hydrogen
raw hydrogen
ppm
Prior art date
Application number
CS3181A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jiri Loukota
Rudolf Kubicka
Vratislav Domalip
Pavel Brzobohaty
Original Assignee
Jiri Loukota
Rudolf Kubicka
Vratislav Domalip
Pavel Brzobohaty
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 Jiri Loukota, Rudolf Kubicka, Vratislav Domalip, Pavel Brzobohaty filed Critical Jiri Loukota
Priority to CS3181A priority Critical patent/CS221061B1/en
Publication of CS221061B1 publication Critical patent/CS221061B1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Vynález se týká dočišfování surového vodíku,. získaného nízkoteplotní konverzí s následujícím vypíráním kysličníku uhličitého metanizací na obsah do 10 ppm za přítomnosti rutheniového katalyzátoru. Metanizace probíhá při teplotách 160 až 300 °C a energeticky méně náročná než dosavadní způsoby.The invention relates to the purification of raw hydrogen obtained by low-temperature conversion with subsequent scrubbing of carbon dioxide by methanation to a content of up to 10 ppm in the presence of a ruthenium catalyst. Methanation takes place at temperatures of 160 to 300 °C and is less energy-intensive than previous methods.

Description

Vynález se týká způsobu čištění surového vodíku na zbytkový obsah kysličníků uhlíku na hodnotu pod 10 ppm obj. kysličníků uhlíku metanizací.The invention relates to a process for purifying crude hydrogen to a residual carbon dioxide content below 10 ppm by volume of carbon oxides by methanization.

Surový vodík, získávaný po vysokoteplotní a nízkoteplotní konverzi a vypírce kysličníku uhličitého, se dočlšťuje metanizací, při které se odstraní obsažené kysličníky uhlíku a případně obsažený kyslík.The crude hydrogen, obtained after the high and low temperature conversions and the scrubbing of carbon dioxide, is refined by methanization to remove any carbon oxides and possibly contained oxygen.

Jako metanizační katalyzátor se dosud většinou používá katalyzátor, ve kterém je aktivní složkou nikl. Dostatečná reakční rychlost se u metanizačního niklového katalyzátoru dostavuje v teplotním rozmezí 270 až 600 °C, výhodně v rozmezí 290 až 380 °C. Při dočišťování surového vodíku obsahující 0,1 až 0,5 % kysličníku uhličitého a 0,2 až 1 % kysličníku uhelnatého se obvykle pracuje při objemové rychlosti v rozmezí 2000 až 7000 mn 3 surového vodíku na 1 m3 metanizačního katalyzátoru za hodinu. Přitom se zbytkový obsah kysličníků uhlíku sníží na hodnotu pod 10 ppm obj.; současně se odstraní případně přítomný kyslík. Reakční teplo se na instalovaném zařízení zčásti využívá k předehřevu vstupujícího surového vodíku a z části, vzhledem k vysoké teplotě 300 až 380 °C, uniká do okolí, přestože za·^ řízení je tepelně izolováno. Jen malý podíl tepla se odvádí v koncových dochlazovačích vyčištěného technického vodíku.To date, a catalyst in which the active ingredient is nickel is generally used as the methanization catalyst. Sufficient reaction rates for the methanization nickel catalyst are in the temperature range of 270 to 600 ° C, preferably in the range of 290 to 380 ° C. When polishing a raw hydrogen containing 0.1 to 0.5% carbon dioxide and 0.2 to 1% carbon monoxide is usually operated at a space velocity ranging from 2000 to 7000 m 3 of crude N atom per 1 m 3 of catalyst per hour metanizačního. The residual carbon dioxide content is lowered to below 10 ppm by volume; at the same time, any oxygen present is removed. Reaction heat is used in part on the installed equipment to preheat the incoming raw hydrogen, and in part, due to the high temperature of 300 to 380 ° C, escapes into the environment, although the device is thermally insulated. Only a small proportion of the heat is removed in the final after-coolers of purified technical hydrogen.

Surový vodík po předehřátí ve výměníku je nutné předehřívat v instalovaném elektrickém ohřívači. Před uvedením metanizační jednotky do provozu se musí naplněný niklový katalyzátor redukovat, a to vyžaduje další elektrickou energii po dobu 12 až 24 hodin, než se metanizační zařízení uvede do provozu. Nevýhodou niklového katalyzátoru také je, že při nižších teplotách, například při 100 až 160 °C, vzniká toxický tetrakarbonyl niklu a dochází tedy k úniku niklu z katalyzátoru.The raw hydrogen after preheating in the exchanger must be preheated in the installed electric heater. Before commissioning the methanization unit, the filled nickel catalyst must be reduced and this requires additional electrical energy for 12 to 24 hours before the methanization unit is commissioned. A disadvantage of the nickel catalyst is also that at lower temperatures, for example at 100 to 160 ° C, toxic tetracarbonyl of nickel is formed and nickel escapes from the catalyst.

MetanizaceMetanization

Množství surového vodíku mn 3/h objemové složení vstupního plynu (%)Quantity of raw hydrogen m n 3 / h volume composition of input gas (%)

CO2CO2

COWHAT

H2 inertyH2 inerty

Objemová rychlost mn 3/m3 . hVolume velocity m n 3 / m 3 . h

Vstupní teplota (°C)Inlet temperature (° C)

Výstupní teplota (°C)Outlet temperature (° C)

Zbytkový obsah v dočištěném vodíku (obj. ppm)Residual content in purified hydrogen (ppm by volume)

CO2CO2

COWHAT

Dodávka elektrické energie na 1000 mn 3 vstupního plynu JkWh)Electricity supply per 1000 m n 3 of input gas JkWh)

Spotřeba chladicí vody v koncovém chladiči m3 na 1000 mn 3 výstupního plynuCooling water consumption in final cooler m 3 per 1000 m n 3 of output gas

Výše uvedené nedostatky nemá způsob dočišťování surového vodíku na zbytkový obsah kysličníků uhlíku na hodnotu do 10 ppm obj. kysličníků uhlíku metanizací za přítomnosti katalyzátoru na bázi ruthenia podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že při němž metanizace probíhá v rozmezí vstupní teploty 160 až 200 °C a výstupní teploty do 300 °C při objemové rychlosti 5000 až 20 000 mn 3 surového vodíku na 1 m3 metanizačního katalyzátoru za hodinu.The aforementioned drawbacks have no method of purifying crude hydrogen to a residual carbon dioxide content of up to 10 ppm by volume of carbon oxides by methanization in the presence of a ruthenium catalyst according to the invention, characterized in that the methanization takes place in the inlet temperature range of 160 to 200 C and an outlet temperature of 300 ° C at a space velocity of 5000 20 000 3 Mn crude hydrogen per 1 m 3 of catalyst per hour metanizačního.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že při provozování tohoto způsobu lze v instalovaném metanizačním zařízení výrazně snížit potřebu elektrické energie a instalovaný elektrický předehřívač vyřadit téměř úplně z provozu. Ztráty tepla do okolí se podstatně sníží. Při stejném množství dočišťovaného surového vodíku lze uložit do stávajících metanizačních reaktorů méně katalyzátoru nebo zvýšit kapacitu instalovaného zařízení.An advantage of the method according to the invention is that in the operation of this method, the electricity demand in the installed methanization plant can be significantly reduced and the installed electric preheater almost completely taken out of operation. Heat losses to the environment are substantially reduced. With the same amount of raw hydrogen purified, fewer catalysts can be stored in existing methanization reactors or the installed equipment capacity can be increased.

Při zachování stávajících podmínek provozování včetně rychlosti proudění dočišťovaného vodíku se zvýší kapacita instalovaného zařízení o 30 °/o. Při záměně potrubí za potrubí o větším průměru se kapacita zvýší až o 100 %.The capacity of the installed equipment will be increased by 30 ° / o while maintaining the existing operating conditions, including the flow rate of purified hydrogen. If the pipe is replaced by a pipe with a larger diameter, the capacity increases by up to 100%.

Při aplikaci metanizačního katalyzátoru na bázi ruthenia se zkrátí doba najíždění o 12 až 2,4 hodin.When the ruthenium-based methanization catalyst is applied, the start-up time is reduced by 12 to 2.4 hours.

Příklad 1Example 1

Do stávajícího metanizačního reaktoru, do kterého se plnilo 9 m3 niklového katalyzátoru, bylo vloženo 5 m3 rutheniového katalyzátoru. Instalovaný elektrický předehřívač měl příkon 455 kW. Průběh metanizace s rutheniovým katalyzátorem v porovnání s niklovým katalyzátorem byl následující:In an existing methanization reactor, in which 9 m 3 of nickel catalyst were charged, 5 m 3 of ruthenium catalyst were charged. The installed electric preheater had a power input of 455 kW. The course of methanization with the ruthenium catalyst compared to the nickel catalyst was as follows:

Niklový katalyzátor Rutheniový katalyzátorNickel catalyst Ruthenium catalyst

51 200 51 200 51 200 51 200 0,3 0.3 0,3 0.3 0,4 0.4 0,4 0.4 97,65 97.65 97,65 97.65 1,35 1.35 1,35 1.35 5688 5688 10 240 10 240 295 295 190 190 341 341 237 237 2 2 pod 1 under 1 1 1 pod 1 under 1 5,86 5.86 - 2,34 2.34 1,66 1.66

2 1 52 1 5

Při zvýšení množství vstupního surového vodíku na 62 000 mn 3/ se zbytkový obsah kysličníku uhlíku nezměnil. Toto zvýšení se provozně může využít v období, kdy je přebytek surového vodíku, nebo se sníží spotřeba pro jiné účely.Upon increase of amount of hydrogen to the raw inlet 62000 m 3 N / residual content of carbon dioxide unchanged. This increase can be used operationally when there is an excess of raw hydrogen, or consumption for other purposes is reduced.

Při používání niklového katalyzátoru je nutné zachovat prosazení plynů katalyzátorem, a to znamená, že v obdobných případech je nutno skutečnou výrobu vodíku a syntézních plynů snižovat.When using a nickel catalyst, it is necessary to maintain the gas throughput of the catalyst, which means that in similar cases the actual production of hydrogen and synthesis gases must be reduced.

Příklad 2Example 2

Do instalovaného metanizačního reaktoru, do kterého se plnilo 9 m3 niklového katalyzátoru a maximálně metanizovalo 53 000 mn 3 surového vodíku za hodinu, bylo vlože61 no 9 mn 3 rutheniového metanizačního katalyzátoru a teplovýměnný systém byl upraven z hlediska změněných hydraulických poměrů při vyšším prosazení, také potrubí bylo zaměněno za větší průměr.Into the installed methanization reactor, in which 9 m 3 of nickel catalyst was charged and methanized to a maximum of 53,000 m n 3 of raw hydrogen per hour, 61 no 9 m n 3 of ruthenium methanization catalyst was charged and the heat exchange system was adjusted for changed hydraulic conditions at higher throughput , the pipe was also replaced with a larger diameter.

Vstupní surový vodík měl obdobné složení jako u příkladu 1. Množství metanizovaného plynu bylo postupně zvýšeno až na 110 000 mn 5/h, a to bez nároku na dodávku elektrické energie pro ohřev. Reakční podmínky byly následující:Input crude hydrogen had a similar composition as in Example 1. The amount metanizovaného gas was gradually increased up to 110,000 m 5 N / h and without the right to supply electric power for heating. The reaction conditions were as follows:

vstupní teplota 200 °C výstupní teplota 247 °C objemová rychlost mn 3/m3 . h 12 222 obsah CO2 (ppm obj.) 2 obsah CO (ppm obj.) 1 ve výstupním plynuinlet temperature 200 ° C outlet temperature 247 ° C flow rate m n 3 / m 3 . h 12 222 CO2 content (ppm vol) 2 CO content (ppm vol) 1 in the exhaust gas

Claims (1)

PŘEDMETSUBJECT Způsob dočištování surového vodíku na zbytkový obsah kysličníků uhlíku na hodnotu do 10 ppm obj. kysličníků uhlíku metanizací za přítomnosti katalyzátoru na bázi ruthenia, vyznačený tím, že metanizace probíhá v rozmezí vstupní teploty 160 až 200 °C a výstupní teploty do 300 °C při objemové na 1 m5 metanizačního katalyzátoru za hodinu.Process for refining crude hydrogen to a residual carbon dioxide content of up to 10 ppm by volume of carbon oxides by methanization in the presence of a ruthenium catalyst, characterized in that the methanization takes place between inlet temperature of 160 to 200 ° C and outlet temperature of up to 300 ° C at volume per 1 m 5 of methanization catalyst per hour.
CS3181A 1981-01-04 1981-01-04 Method of refining raw hydrogen CS221061B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS3181A CS221061B1 (en) 1981-01-04 1981-01-04 Method of refining raw hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS3181A CS221061B1 (en) 1981-01-04 1981-01-04 Method of refining raw hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS221061B1 true CS221061B1 (en) 1983-04-29

Family

ID=5331787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS3181A CS221061B1 (en) 1981-01-04 1981-01-04 Method of refining raw hydrogen

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS221061B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK167864B1 (en) PROCEDURE AND REACTOR SYSTEM FOR REFORMING CARBON HYDROIDS DURING HEAT EXCHANGE
US6571747B1 (en) Method and device for producing energy or methanol
CN101407920B (en) A process for continuous production of high-purity hydrogen by electrolysis of water
US4481181A (en) Hydrogen production from in situ partial burning of H2 S
KR20220071234A (en) How to convert carbon dioxide
CN110180383B (en) Hydrogen sulfide acid gas and hydrogen sulfide resource cooperative recovery device and method
JP7070460B2 (en) Hydrogen gas manufacturing method and manufacturing equipment line
JP2024541708A (en) Improved catalytic reactor for the conversion of carbon dioxide and hydrogen to synthesis gas.
UA119340C2 (en) Combined system for producing steel and method for operating the combined system
EP4093536A1 (en) Load-following reactor system, associated facilities, and method of operating the same
US4215099A (en) Ammonia synthesis process
RU2697087C1 (en) Methanol production system and method
CA3238919A1 (en) Method and apparatus for producing ammonia
MX2024004109A (en) Gas fermentation conversion of carbon dioxide into products.
US3810975A (en) Start-up procedure for catalytic steam reforming of hydrocarbons
US4328009A (en) Coal gasification
CS221061B1 (en) Method of refining raw hydrogen
CN103449364B (en) A kind of process for converting high-concentration CO-tolerant sulfur and device making full use of reaction heat
Sublette et al. An economic analysis of microbial reduction of sulfur dioxide as a means of byproduct recovery from regenerable processes for flue gas desulfurization
CN113772625A (en) High-efficiency hydrogen production process by using methanol
KR0139356B1 (en) A chemical reaction heat pump apparatus using reactive distillation
US4337067A (en) Coal gasification
CN1320951C (en) Method for producing synthesis gas by partial catalytic oxidation
CN104557390A (en) Method for coproducing and synthesizing liquid methane from methanol purge gas
CS232767B1 (en) Method of refining raw hydrogen