Claims (16)
1. Способ получения водорода и водород-метановой смеси, в котором в качестве источника сырья используют по крайней мере два параллельных потока, содержащих низшие алканы, один из которых направляют на парциальное окисление, отличающийся тем, что первый поток направляют на парциальное окисление кислородсодержащим газом, а второй поток смешивают с водяным паром и последовательно пропускают через серию последовательных стадий, каждая из которых включает нагрев в нагревающем теплообменнике за счет отвода тепла от процесса парциального окисления первого потока, а затем через адиабатический реактор конверсии, заполненный насадкой катализатора.1. A method of producing hydrogen and a hydrogen-methane mixture, in which at least two parallel streams containing lower alkanes are used as a source of raw materials, one of which is directed to a partial oxidation, characterized in that the first stream is directed to a partial oxidation with an oxygen-containing gas, and the second stream is mixed with water vapor and sequentially passed through a series of successive stages, each of which includes heating in a heating heat exchanger due to heat removal from the partial oxy process separation of the first stream, and then through an adiabatic conversion reactor filled with a catalyst nozzle.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что парциальное окисление кислородсодержащим газом ведут в реакторе парциального окисления в присутствии катализатора окисления, выбранного из ряда никель, рутений, родий, палладий, иридий, нанесенных на огнеупорные оксиды такие, как кордиерит, муллит, оксид хрома, титанат алюминия, шпинели, диоксид циркония и оксид алюминия.2. The method according to claim 1, characterized in that the partial oxidation with an oxygen-containing gas is carried out in a partial oxidation reactor in the presence of an oxidation catalyst selected from a number of nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium supported on refractory oxides such as cordierite, mullite, chromium oxide, aluminum titanate, spinel, zirconia and aluminum oxide.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют сжатый воздух или выхлопные газы газовой турбины высокого давления.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as the oxygen-containing gas using compressed air or the exhaust gases of a high pressure gas turbine.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед стадиями парциального окисления первого потока и перед смешением с водяным паром второго потока проводят очистку потоков от соединений серы.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that before the stages of partial oxidation of the first stream and before mixing with water vapor of the second stream, the streams are purified from sulfur compounds.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нагревающем теплообменнике нагрев второго потока ведут за счет конвективного охлаждения продуктов парциального окисления первого потока через герметичные теплообменные поверхности, размещенные внутри или вне реактора парциального окисления.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the heating heat exchanger the heating of the second stream is carried out by convective cooling of the products of partial oxidation of the first stream through sealed heat exchange surfaces placed inside or outside the partial oxidation reactor.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после выхода продуктов конверсии второго потока из последнего по ходу потока адиабатического реактора конверсии проводят получение водяного пара высокого давления за счет охлаждения продуктов конверсии второго потока.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the exit of the conversion products of the second stream from the latter along the adiabatic conversion reactor stream, high-pressure water vapor is produced by cooling the conversion products of the second stream.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в адиабатическом реакторе поддерживают температуру в диапазоне от 500°С до 800°С.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the adiabatic reactor maintain a temperature in the range from 500 ° C to 800 ° C.
8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что низшие алканы содержат от одного до четырех атомов углерода, включая метан.8. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the lower alkanes contain from one to four carbon atoms, including methane.
9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление потоков выбирают в диапазоне от 2.0 до 9.0 МПа.9. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the streams is selected in the range from 2.0 to 9.0 MPa.
10. Способ по п.1 или 2, после выхода из реактора парциального окисления продукты окисления первого потока подают на охлаждение с помощью нагрева второго потока, а затем на каталитическую конверсию моноксида углерода.10. The method according to claim 1 or 2, after exiting the partial oxidation reactor, the oxidation products of the first stream are fed to cooling by heating the second stream, and then to the catalytic conversion of carbon monoxide.
11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что из продуктов окисления первого потока выделяют водород с помощью мембранной диффузии, короткоцикловой адсорбции или высокотемпературного электрохимического фильтра с протонной проводимостью.11. The method according to claim 1 or 2, characterized in that hydrogen is emitted from the oxidation products of the first stream using membrane diffusion, short-cycle adsorption, or a high-temperature electrochemical filter with proton conductivity.
12. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что объемное содержание водяного пара перед первой стадией адиабатической конверсии второго потока поддерживают в диапазоне от 4 до 12 раз большем, чем объемное содержания алканов.12. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volumetric content of water vapor before the first stage of adiabatic conversion of the second stream is maintained in the range from 4 to 12 times greater than the volumetric content of alkanes.
13. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что водород, выделенный из продуктов окисления первого потока путем эжекции, смешивают с продуктами конверсии второго потока после выведения из них водяного пара.13. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrogen isolated from the oxidation products of the first stream by ejection is mixed with the conversion products of the second stream after the removal of water vapor from them.
14. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что насадка катализатора адиабатического реактора конверсии содержит в качестве активных компонентов металл, выбранный из группы родий, никель, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения.14. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the catalyst nozzle of the adiabatic conversion reactor contains as active components a metal selected from the group of rhodium, nickel, platinum, iridium, palladium, iron, cobalt, rhenium, ruthenium, copper, zinc , iron, mixtures or compounds thereof.
15. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после выделения водорода из продуктов окисления первого потока их направляют в газовую турбину, имеющую силовую нагрузку, после чего проводят охлаждение продуктов окисления первого потока за счет получения водяного пара или нагретой воды.15. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the evolution of hydrogen from the oxidation products of the first stream, they are sent to a gas turbine having a power load, after which the oxidation products of the first stream are cooled by producing water vapor or heated water.
16. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед парциальным окислением первого потока его смешивают водяным паром.
16. The method according to claim 1 or 2, characterized in that before the partial oxidation of the first stream it is mixed with water vapor.