RU2021132516A

RU2021132516A - Способ транспортировки водорода

Info

Publication number: RU2021132516A
Application number: RU2021132516A
Authority: RU
Inventors: Андре БАУЭР; Петр ЙОЗВИК; Доминик ПЕДЗИХ
Original assignee: Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2023-05-11

Claims

1. Способ транспортировки водорода посредством системы трубопроводов природного газа и извлечения чистого водорода и кондиционного природного газа, включающий следующие этапы:

(a) обеспечение трубопроводной системы природного газа, содержащей:

- по меньшей мере один транспортный трубопровод, через который протекает транспортный поток природного газа,

- участок введения водорода,

- по меньшей мере один участок отвода природного газа вниз по потоку от участка введения водорода и

- участок отвода водорода вниз по потоку от по меньшей мере одного участка отвода природного газа,

(b) введение потока введения водорода в транспортный трубопровод, по которому транспортный поток природного газа протекает через участок введения водорода,

(c) выпуск первого потока отвода природного газа, содержащего по меньшей мере часть транспортного потока природного газа, из транспортного трубопровода через первый участок отвода природного газа,

(d) подача первого потока отвода природного газа к первому устройству мембранного разделения, разделяющему первый поток отвода природного газа в первом устройстве мембранного разделения на первый обедненный по водороду поток ретентата и первый обогащенный водородом поток пермеата,

(e) выпуск первого потока ретентата из первого устройства мембранного разделения и подача первого потока ретентата первому потребителю природного газа,

(f) возврат первого потока пермеата в транспортный трубопровод вниз по потоку от первого участка отвода природного газа, который обеспечивает транспортный поток обогащенного водородом природного газа, который проходит далее,

(g) выпуск первого потока отвода водорода, содержащего по меньшей мере часть транспортного потока обогащенного водородом природного газа, из транспортного трубопровода через участок отвода водорода,

(h) подача первого потока отвода водорода ко второму устройству мембранного разделения, разделяющему первый поток отвода водорода во втором устройстве мембранного разделения на второй обедненный по водороду поток ретентата и второй обогащенный водородом поток пермеата,

(i) выпуск второго потока пермеата из второго устройства мембранного разделения в виде выпускаемого потока водорода,

(j) выпуск второго обедненного по водороду потока ретентата из второго устройства мембранного разделения и подача второго потока ретентата второму потребителю природного газа или возвращение второго потока ретентата в транспортный трубопровод.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выпускаемый поток водорода подают и вводят в систему PSA, и поток чистого водорода и по меньшей мере один поток отходящего газа PSA выпускают из системы PSA.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что этапы от (c) до (f) для последующих потребителей природного газа повторяются по меньшей мере один раз, предпочтительно более чем один раз, наиболее предпочтительно по меньшей мере два раза, что обеспечивает многократный транспортный поток обогащенного водородом природного газа, который проходит далее.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что второй потребитель природного газа представляет собой установку парового риформинга, где второй поток ретентата образует часть подаваемого потока для парового риформинга.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что поток неочищенного водорода вырабатывают посредством установки парового риформинга и вводят в систему PSA для дальнейшей очистки.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сжимаются первый поток пермеата и/или второй поток пермеата и/или дополнительные потоки пермеата.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки отвода нагревают перед подачей в устройство мембранного разделения, предпочтительно до температуры от 30 до 100°C, наиболее предпочтительно до температуры от 50 до 90°C.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что потоки отвода перед подачей в устройство мембранного разделения нагревают путем сжигания обогревающего газа, содержащего по меньшей мере часть потока ретентата от устройства мембранного разделения или по меньшей мере часть потока пермеата от устройства мембранного разделения, или смеси из двух.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки отвода перед подачей в устройство мембранного разделения подают в сепаратор частиц и/или каплеотделитель.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый поток пермеата и/или второй поток пермеата, и/или дополнительные потоки пермеата подают в устройство удаления кислорода.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый поток пермеата и/или второй поток пермеата, и/или дополнительные потоки пермеата подают в устройство удаления диоксида углерода.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что устройство удаления диоксида углерода содержит по меньшей мере одно устройство, выбранное из следующей группы: устройство адсорбции при переменной температуре (TSA), устройство адсорбции при переменном давлении (PSA), устройство мокрой очистки газа, установка криогенного фракционирования газа.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что устройство удаления диоксида углерода содержит устройство мокрой очистки газа и/или устройство криогенного фракционирования газа, и источником охлаждения технологического процесса, необходимого для работы этих устройств, служит установка фракционирования воздуха.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первое устройство мембранного разделения и/или второе устройство мембранного разделения, и/или дополнительное устройство мембранного разделения выполнены с несколькими ступенями сепарации.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки отвода и/или потоки пермеата, полученные между несколькими ступенями сепарации, сжимают до давления от 20 до 100 бар абс., предпочтительно от 24 до 80 бар абс., наиболее предпочтительно от 40 до менее чем 80 бар абс. до ввода в ступень сепарации ниже по потоку.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержание водорода в транспортном потоке природного газа после этапа (b) составляет от 5 мол.% до 50 мол.%, предпочтительно от 5 мол.% до 30 мол.%, и при этом содержание водорода в потоках газа, отпускаемых потребителю природного газа, составляет менее 1 мол.%, предпочтительно менее 0,5 мол.%.

17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержание водорода в выпускаемом потоке водорода, который вводят в систему PSA, составляет по меньшей мере более 35 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 40 мол.%, более предпочтительно по меньшей мере 50 мол.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мол.%.

18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что второй поток ретентата возвращают в транспортный трубопровод ниже по потоку от первого участка отвода водорода, который обеспечивает транспортный поток обедненного по водороду природного газа, который проходит далее.

19. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один поток отходящего газа PSA возвращают в транспортный трубопровод или подают далее потребителю природного газа.