RU2415262C1 - Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов - Google Patents
Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415262C1 RU2415262C1 RU2010104586/03A RU2010104586A RU2415262C1 RU 2415262 C1 RU2415262 C1 RU 2415262C1 RU 2010104586/03 A RU2010104586/03 A RU 2010104586/03A RU 2010104586 A RU2010104586 A RU 2010104586A RU 2415262 C1 RU2415262 C1 RU 2415262C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasification
- gas
- production
- gas generator
- hydrocarbons
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к экологически безопасным технологиям добычи углеводородов и раздельного использования продуктов их подземной газификации, в частности водорода для получения электроэнергии, а углерода для углеродных наноматериалов. Техническим результатом являются повышение эффективности и экологической безопасности процесса подземной газификации углеводородов, а также повышение эффективности преобразования химической энергии высококалорийных исходящих газов в электрическую энергию и получение углеродных наноматериалов. Способ газификации углеводородов включает формирование в пласте залегания углеводородов подземного газогенератора и подачу воды и электроэнергии в газогенератор. При этом осуществляют электролиз воды при давлении в диапазоне от 0,1 до 23±2 МПа и температуре в диапазоне 600 до 1750 К и отвод из газогенератора продуктов газификации. При этом продукты газификации пропускают через газоструйную мельницу, электрофильтр и используют для выработки электроэнергии с помощью топливных элементов и энергетической установки с газопаровым циклом, а твердые углеродсодержащие компоненты используют для получения углеродных наноматериалов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к экологически безопасным технологиям добычи углеводородов и раздельного высокоэффективного использования продуктов газификации углеводородов, в частности водорода для получения электроэнергии, а углерода для получения углеродных наноматериалов.
Обычно сжигание углеводородов для получения электроэнергии связано с выбросом в окружающую среду парниковых газов и миллионов тонн сажи, например при сжигании угля на электростанциях и в быту. Подземная газификация углеводородов (ПГУ), в первую очередь угля, позволяет оставлять породу там, где она находилась, и при меньших трудозатратах повысить долю извлекаемых из месторождений углеводородов.
Известные технологии ПГУ с дутьем воздуха в зону горения имеют два существенных недостатка: низкую теплотворную способность исходящих газов и высокое содержание в них вредных соединений азота (NOX). Известно также, что высокую эффективность преобразования химической энергии в электрическую можно добиться лишь при использовании горючего газа с высокой теплотворной способностью.
Известна система, вырабатывающая электрическую энергию с помощью газификации горючих веществ (патент RU №2270845, МПК C10J 3/00, Н01М 8/06, 1998), включающая газификацию горючих веществ, получение и нормализацию продуктов газификации и использование их для получения электроэнергии в системах, содержащих топливные элементы.
Недостатком известного предложения является высокая загрязненность продуктов газификации присадками, отравляющими топливные элементы.
Известен способ получения нанодисперсного углерода (см. патент RU №2344074, МПК С01В 31/00, В82В 3/00, 2007), включающий приготовление смеси с отрицательным кислородным балансом, состоящей из углесодержащих веществ и окислителя, впуске смеси в детонационную камеру, ее детонации в среде, инертной по отношению к углероду, и последующим охлаждением продуктов детонации со скоростью 2·105-106 К/с.
Недостатком известного способа являются высокие затраты на подготовку детонирующей смеси при высоком давлении и температуре.
Наиболее близким из известных технических решений является способ газификации угля для получения водорода и синтез-газа (см. патент RU №2354820, МПК Е21В 43/295, С01В 3/00, 2007), включающий вскрытие буровыми скважинами залежей углеводородов, формирование и розжиг подземного газогенератора, подачу в зону горения суспензии порошкообразного алюминия в водной среде под давлением, контроль за основными технологическими и гидрологическими параметрами, их регулирование и отвод из газогенератора исходящих газов.
Недостатком известного способа являются дополнительные расходы на подготовку суспензии из порошкообразного алюминия.
Задачей данного изобретения являются снижение накладных расходов и повышение эффективности подземной газификации углеводородов.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается:
- в повышении температуры и теплотворной способности исходящих газов;
- в радикальном снижении выбросов парниковых газов при использовании водорода для получения электроэнергии;
- в повышении эффективности преобразования химической энергии высококалорийных исходящих газов в электрическую энергию с помощью газопаровых энергетических установок и топливных элементов;
- в получении углеродных наноматериалов из углеродсодержащих компонентов продуктов газификации углеводородов.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в способе газификации угля для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов, основанном на вскрытии буровыми скважинами залежей углеводородов, формировании и розжиге подземного газогенератора, контроле за основными технологическими и гидрологическими параметрами, их регулировании и отводе из газогенератора исходящих газов, в газогенератор подают воду и электроэнергию, осуществляют электролиз воды при давлении в диапазоне от 0,1 до 23±2 МПа, поддерживают температуру в диапазоне от 600 до 1750 К, исходящие из газогенератора продукты газификации углеводородов пропускают через газоструйную мельницу и электрофильтр и направляют в газопаровую энергетическую установку и/или топливный элемент для получения электроэнергии. При этом твердые компоненты продуктов газификации углеводородов из пылесборника электрофильтра направляют в сепаратор для разделения по фракциям, дальнейшей переработки и получения углеродных наноматериалов.
Принципиальная схема подземного газогенератора для реализации предлагаемого способа газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов показана на чертеже.
Подземный газогенератор формируют при вскрытии скважинами 1, 2, 3 пласта углеводородов 4. В зону горения 5 вводят электролизер 6 с кабелем электропитания, датчиками и устройствами контроля за технологическими и гидрологическими параметрами. После розжига подземного газогенератора в зону горения 5 подают воду и продукты гидролиза воды O2 и H2. Через блок управления 7 поддерживают давление в зоне горения в диапазоне от 0,1 до 23±2 МПа и температуру в диапазоне от 600 до 1750 К. Исходящие из подземного газогенератора продукты газификации по продуктопроводу 8 пропускают в газоструйную мельницу 9, электрофильтр 10 и направляют в газопаровую энергетическую установку 11 с газовой и паровой турбинами для выработки электроэнергии. Частично или полностью химическая энергия исходящих газов после электрофильтра 10 может быть также преобразована топливными элементами 12 в электрическую энергию с КПД, близким к 80%. Твердые компоненты продуктов газификации углеводородов из пылесборника 13 электрофильтра 10 направляют в сепаратор 14 для разделения по фракциям и получения углеродных наноматериалов.
Таким образом, за счет электрической энергии, вводимой в зону горения и окисления углерода продуктами электролиза воды и самой воды при высоком давлении и температуре, обеспечивают высокоэффективную газификацию углерода. Продукты газификации содержат водород (~60%), окись углерода (~20%), метана (~10%), твердый углерод (~5%) и менее 5% других примесей. Полностью отсутствуют в исходящих газах экологически вредные окислы азота (NOX) и незначительно присутствует двуокись углерода. Высокую температуру и теплотворную способность исходящих горючих газов обеспечивают электрохимическая кинетика и подводимая электроэнергия.
H2O→O2+Н2
2С+O2→СО
С+H2O→СО+Н2
С+2Н2→СН4
Продукты газификации пропускают через газоструйную мельницу 9, где в сталкивающихся сверхзвуковых струях дробят твердые фракции двухфазного потока до размеров частиц порядка 1 мкм. Из газоструйной мельницы 9 поток вводят в элекрофильтр 10, отделяют твердые частицы и направляют его в энергетическую установку 11 и топливные элементы 12 для получения электроэнергии. Высокое содержание водорода в продуктах газификации позволяет повысить эффективность преобразования химической энергии топливных элементов до 80% и практически исключить выброс в атмосферу парникового газа CO2. Твердые компоненты продуктов газификации из пылесборника 13 электрофильтра 10 направляют на переработку и получение углеродных наноматериалов для перспективных композитов с высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью, ресурсом и другими важными потребительскими свойствами.
Заявленное изобретение положено в основу проекта на открытый конкурс Роснауки на право заключения с Федеральным агентством по науке и инновациям государственного контракта на проведение НИР в области экологически безопасных разработок месторождений и добычи природных ископаемых (лот 10, шифр 2010-1,1-224-041).
Claims (1)
- Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов, заключающийся во вскрытии буровыми скважинами залежей углеводородов, формировании и розжиге подземного газогенератора, контроле за основными технологическими и гидрологическими параметрами, их регулировании и отводе из газогенератора исходящих газов, отличающийся тем, что в газогенератор подают воду и электроэнергию, осуществляют электролиз воды при давлении в диапазоне от 0,1 до 23±2 МПа, поддерживают температуру в диапазоне от 600 до 1750К, исходящие из газогенератора продукты газификации углеводородов пропускают через газоструйную мельницу, электрофильр и газопаровую энергетическую установку и/или топливные элементы, а твердые компоненты продуктов газификации углеводородов из пылесборника электрофильтра направляют в сепаратор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104586/03A RU2415262C1 (ru) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104586/03A RU2415262C1 (ru) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2415262C1 true RU2415262C1 (ru) | 2011-03-27 |
Family
ID=44052879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010104586/03A RU2415262C1 (ru) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2415262C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648932C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2018-03-28 | Сергей Геннадьевич Баякин | Газификатор твердого топлива с когенерацией тепловой и электрической энергий |
-
2010
- 2010-02-11 RU RU2010104586/03A patent/RU2415262C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2648932C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2018-03-28 | Сергей Геннадьевич Баякин | Газификатор твердого топлива с когенерацией тепловой и электрической энергий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101509368B (zh) | 一种煤炭地下气化多联产系统和方法 | |
KR102243776B1 (ko) | 발전 플랜트 연도 가스의 co₂ 메탄화를 포함하는 메탄화 방법 및 발전 플랜트 | |
US9212058B2 (en) | Synthetic hydrogen-based gas manufacture and use | |
Kobayashi et al. | Biomass direct chemical looping process: a perspective | |
US8038744B2 (en) | Reduced-emission gasification and oxidation of hydrocarbon materials for hydrogen and oxygen extraction | |
NZ579115A (en) | A chemical product providing system and method for providing a chemical product | |
AU2012362086B2 (en) | Biomass gasification island process under high temperature and atmospheric pressure | |
WO2009086407A3 (en) | Steam generating slurry gasifier for the catalytic gasification of a carbonaceous feedstock | |
US20080182298A1 (en) | Method And System For The Transformation Of Molecules,To Transform Waste Into Useful Substances And Energy | |
WO2008137815A1 (en) | Reduced-emission gasification and oxidation of hydrocarbon materials for liquid fuel production | |
KR20160034635A (ko) | 이산화탄소 배출이 없는 고효율 발전시스템 | |
CN103013568B (zh) | 一种固体有机废弃物等离子气化处理系统 | |
CN103062910A (zh) | 一种集成化学链燃烧与co2捕集的方法和装置 | |
US20220081295A1 (en) | System and method for adjusting pressure in a reservoir and system for producing at least one energy carrier | |
EP3906356B1 (en) | System and method for adjusting pressure in a reservoir | |
CA3196986A1 (en) | Hydrogen production from hydrocarbons by plasma pyrolysis | |
RU2415262C1 (ru) | Способ газификации углеводородов для получения электроэнергии и углеродных наноматериалов | |
CN104531214B (zh) | 太阳能煤电铝肥碳油纸一体化碳氢氧循环装置及其工艺 | |
US20140223821A1 (en) | Pressurized Gasification Process | |
WO2015039195A1 (en) | Method and device for carbon dioxide capturing and its transformation into gaseous fuel | |
CN203794616U (zh) | 远程防爆煤化二氧化碳循环利用制氢装置 | |
CN103787274B (zh) | 远程防爆煤化二氧化碳循环利用制氢装置及其工艺 | |
CN214693315U (zh) | 一种煤和生物质共气化制氢发电的系统 | |
ITGE20100115A1 (it) | Sistemi per la sintesi di combustibili gassosi e liquidi da elettrolizzatore integrato con sistema per la decomposizione termica in ossigeno di biomasse e/o carbone. | |
WO2010059219A1 (en) | Large scale destruction of green house gasses using plasma |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160212 |