RU2443857C1 - Method to produce hydrogen during underground coal gasification - Google Patents

Method to produce hydrogen during underground coal gasification

Info

Publication number
RU2443857C1
RU2443857C1 RU2010135065A RU2010135065A RU2443857C1 RU 2443857 C1 RU2443857 C1 RU 2443857C1 RU 2010135065 A RU2010135065 A RU 2010135065A RU 2010135065 A RU2010135065 A RU 2010135065A RU 2443857 C1 RU2443857 C1 RU 2443857C1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
gas
coal
wells
reaction
carbon monoxide
Prior art date
Application number
RU2010135065A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ефим Вульфович Крейнин (RU)
Ефим Вульфович Крейнин
Кирилл Петрович Цыплухин (RU)
Кирилл Петрович Цыплухин
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз"
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
Grant date

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: according to the method, air or technical oxygen are supplied as blowing to a hot coal surface of an underground gas generator. Produced gas is discharged via gas-discharge wells ending with coal shafts without pipe casing. Technological process parameters are controlled via gas-discharge wells. The reaction of steam conversion of carbon monoxide is initiated in the reaction channel of the underground gas generator by injection of water vapour or surface water into reaction zones of coal shafts of gas-discharge wells via sections of auxiliary wells having hydraulic connection with the specified reaction zones and perforated in preset areas along the length of rock shafts, and such auxiliary wells are drilled along every gas-discharge well and cased with pipes along the entire length. As the coal bed is mined by gasification, and reaction zones of coal shafts of the gas-discharge wells are displaced, the point of water vapour or surface water supply in rock shafts of auxiliary wells is moved following displacement of reaction zones of coal shafts of the gas-discharge wells. Also the reaction of steam conversion of carbon monoxide is initiated in the ground chemical complex. Gas composition is monitored. Water vapour or surface water are injected in amount that provides for reduction and stabilisation of carbon monoxide concentration in discharged gas up to 3-5 percent. Steam conversion of carbon monoxide in the ground chemical complex is carried out before its stable minimum is demonstrated, by selection of appropriate optimal types of catalyst and thermobaric conditions, and after completion of steam conversion of carbon monoxide in the ground chemical complex the carbon dioxide is caught and recycled, and remaining hydrogen is transferred to a consumer.
EFFECT: expanded field of application of underground coal gasification.
5 cl, 1 ex, 1 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно подземной газификации угля (ПГУ). The invention relates to the field of mining, namely underground gasification of coal (PSU). При этом заявляется способ генерации водорода из газа ПГУ. When this method is claimed generating hydrogen gas from the CCPP.

Известна технология ПГУ, заключающаяся в бурении на угольный пласт серии дутьевых и газоотводящих скважин, первые из них служат для подвода к раскаленной угольной поверхности в качестве окислителя воздуха или технического кислорода, а вторые - для отвода образовавшегося газа. Known CCPP technology, which consists in drilling a series of the coal seam and blowing hot gas wells, the first of them serving for the inlet of the coal surface to glow with air as the oxidant or technical oxygen, and the second - for discharging the formed gas. Кроме того, контроль за технологическим процессом осуществляется через промежуточные скважины (Крейнин Е.В., Федоров Н.А., Звягинцев К.Н., Пьянкова Т.М. Подземная газификация угольных пластов. - М.: Недра, 1982, сс. 49-71) [1]. In addition, control of the process is carried out through the intermediate hole (Kreynin EV, Fedorov NA, Zveaghintev KN, Pyankova TM underground gasification of coal seams -. M .: Nedra, 1982, pp. 49-71) [1].

Однако эти известные сведения о ПГУ не содержат технических решений по производству чистого водорода из газа ПГУ. However, these known facts about the CCP does not contain technical solutions for the production of pure hydrogen gas from the PSU.

Известны также технические решения по повышению доли водорода в газе ПГУ путем инициирования реакции паровой конверсии монооксида углерода (СО+Н 2 O=СO 22 +41,8 кДж/моль) в реакционном канале подземного газогенератора и наземном химическом комплексе (Крейнин Е.В. Нетрадиционные термические технологии добычи трудно извлекаемых топлив: уголь, углеводородное сырье. - М.: ООО "ИРЦ Газпром", 2004, сс. 14-32, 159-164) [2]. There are also technical solutions to increase the proportion of hydrogen in the gas by initiating PSU vapor conversion of carbon monoxide, reaction (CO + H 2 O = CO 2 + H 2 41.8 kJ / mol) in the reaction channel gasifier underground and surface chemical complex (E Kreynin .In Unconventional thermal extraction technology difficult recoverable fuels coal, hydrocarbon feedstock - M .: OOO "RPI Gazprom", 2004, pp 14-32, 159-164) [2]....

Однако и в этих технических решениях отсутствуют практические рекомендации по получению чистого водорода, не разбавленного другими газовыми компонентами, при газификации угля. However, these technical solutions are no practical advice for obtaining pure hydrogen, is not diluted by other gas constituents, in coal gasification.

Проблема изменения состава газа ПГУ от вида дутьевого реагента (от воздуха до технического кислорода) представлена в работе (Зоря А.Ю., Крейнин Е.В. Газ подземной газификации углей - сырье для синтеза углеводородов. Журнал "Газовая промышленность". - 2009. №3, сс. 65-66) [3]. The problem of changing the composition of the gas species from the PSU blowing agent (from air to technical oxygen) is represented in the work (Zorja AY, Kreynin EV Gas underground coal gasification - raw material for the synthesis of hydrocarbons Journal "Gas industry." -. 2009. №3, pp. 65-66) [3]. Ограничением данного технического предложения является отсутствие предложений по производству водорода из газов ПГУ. A limitation of this technical proposal is the lack of proposals for the production of hydrogen gas from the CCPP.

Наиболее близким аналогом-прототипом является техническое решение, в котором рассматривается комплексное использование продуктов ПГУ (RU 2287056, 2006), [4]. The closest analogue of the prototype is a technical solution, which addresses the complex use of PSU products (RU 2287056, 2006), [4].

Недостатками данного решения являются: The disadvantages of this solution are:

- отсутствие рекомендаций по оптимизации технологии ПГУ; - the lack of recommendations for optimizing the UCG technology;

- излишне гипотетический характер аппаратурного оформления наземного комплекса. - too hypothetical hardware design ground complex.

Необходим конкретный технологический и конструктивный регламент ПГУ, конечным продуктом которого был бы чистый водород. Needs a specific technological and constructive PSU regulation, the end product of which would be pure hydrogen. Это позволит перейти к экологически чистой водородной энергетике, реализуемой на основе угля. This will allow the switch to environmentally friendly hydrogen energy sold on the basis of coal.

Техническим результатом является расширение области применения ПГУ. The technical effect is to extend the field of application of PSU.

Поставленная задача решается предлагаемым изобретением с достижением технического результата следующим образом. The problem is solved with the invention the technical result achievement follows.

В способе производства водорода при подземной газификации угля, заключающемся в подводе в качестве дутья к раскаленной угольной поверхности подземного газогенератора воздуха или технического кислорода и отводе образовавшегося газа через газоотводящие скважины, заканчивающиеся угольными стволами без обсадки трубами, контроле за параметрами технологического процесса через газоотводящие скважины, а также инициировании реакции паровой конверсии монооксида углерода в реакционном канале подземного газогенератора и в наземном химичес In the process the hydrogen production from underground coal gasification, which consists in a cart in a blast to incandescent coal surface underground gas generator air or technical oxygen and the withdrawal of product gas through The exhaust gas wells, ending coal trunks without casing pipes, control of process parameters through The exhaust gas wells, and also initiating a steam reforming reaction of carbon monoxide in the reaction channel underground gas generator and ground chemic ом комплексе, инициирование реакции паровой конверсии монооксида углерода в реакционном канале подземного газогенератора производят нагнетанием водяного пара или поверхностной воды в реакционные зоны угольных стволов газоотводящих скважин через имеющие гидравлическую связь с упомянутыми реакционными зонами участки перфорированных в заранее заданных местах по длине породных стволов вспомогательных скважин, пробуренных вдоль каждой газоотводящей скважины и обсаженных трубами на всю длину, а по мере выгазовывания угольного пласта th complex initiation of vapor conversion of carbon monoxide reaction in the reaction channel underground gas generator produces injecting steam or surface water into the reaction zone of the coal trunks fume collection wells through having fluid communication with said reaction zones portions perforated at predetermined locations along the length of rock shafts auxiliary boreholes along each flue cased wells and pipes over the entire length, and as the coal seam degasification и перемещения реакционных зон угольных стволов газоотводящих скважин переносят место подвода водяного пара или поверхностной воды в породных стволах вспомогательных скважин вслед за перемещением реакционных зон угольных стволов газоотводящих скважин. and displacement reaction zones coal trunks hot gas wells suffer place supplying water vapor or water in the rock surface trunks auxiliary wells following the displacement reaction zones coal trunks hot gas wells.

Гидравлическую связь участков породных стволов вспомогательных скважин с реакционными зонами угольных стволов газоотводящих скважин осуществляют через созданные перфорации гидравлическими разрывами пород, при этом место подвода водяного пара или поверхностной воды в породных стволах вспомогательных скважин переносят за счет изолирования отработанной предыдущей перфорации путем установки перед ней пробки, например, цементной. Hydraulic connection portions rock shafts auxiliary wells with reaction zones coal trunks hot gas wells is carried out through the created perforations fracturing rocks, the space for supplying water vapor or surface water in the rock shafts of auxiliary holes is transferred due to isolate the spent previous perforation by setting before it jams, e.g. and cement.

В ходе осуществления способа контролируют состав образовавшегося газа, отводимого из газоотводящих скважин, а нагнетание в реакционные зоны угольных стволов газоотводящих скважин через породные стволы вспомогательных скважин водяного пара или поверхностной воды осуществляют в количестве, обеспечивающем снижение и стабилизацию концентрации монооксида углерода в отводимом газе до 3-5 объемных процентов. In implementing the control method of the composition of the product gas withdrawn from the gas exhaust holes, and injecting coal into the reaction zone through trunks fume collection wells breed trunks auxiliary steam wells or surface water carried in an amount providing a decrease and stabilization of the carbon monoxide concentration in the gas taken off to 3- 5 per cent by volume.

При этом паровую конверсию монооксида углерода в наземном химическом комплексе осуществляют до проявления стабильного его минимума путем подбора соответствующих оптимальных типа катализатора и термобарических условий, а после проведения паровой конверсии монооксида углерода в наземном химическом комплексе улавливают и утилизируют диоксид углерода, а оставшийся водород передают потребителю. In this steam reforming of carbon monoxide in surface chemical complex is carried out prior to the manifestation of its minimum sustained by selecting suitable type of catalyst and optimal conditions of temperature and pressure, and after the vapor conversion of carbon monoxide to ground chemical complex capture and recycle carbon dioxide, and the remaining hydrogen is transmitted to the consumer.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с известными показывает, что заявленный способ в предложенной совокупности существенных признаков формулируется впервые и придает проблеме производства из угля чистого водорода реальный и конкретный характер в виде технологических и технических рекомендаций, т.е. Comparative analysis of the proposed technical solutions with known demonstrates that the inventive method in the proposed combination of essential features and first formulated makes the problem of production of hydrogen from coal pure real and concrete in the form of technological and technical recommendations, i.e. соответствует критерию "новизна". meets the criterion of "novelty."

Заявляемый способ соответствует также изобретательскому уровню с критерием "существенные отличия", т.к. The claimed method is also an inventive step with the criterion of "substantial differences", as позволяет генерировать чистый водород из угля на месте его естественного залегания. It can generate pure hydrogen from coal in place of its natural occurrence.

На фиг.1 представлена принципиальная схема модуля подземного газогенератора, основанная на поточном методе ПГУ. 1 is a schematic diagram of an underground gas generator module, based on the in-line PGU method.

На фиг.2 приведены экспериментальные данные динамики газообразования в реакционном канале на каменноугольном пласте Кузбасса. Figure 2 shows experimental data of the dynamics of gas formation in the reaction channel at Kuzbass coal formation.

На фиг.3а представлен фрагмент подземного газогенератора, эксплуатируемого по предлагаемому способу. 3a is a fragmentary underground gas generator operated according to the proposed method.

На фиг.3б представлен разрез по А-А на фиг.3а. 3b is a sectional view along A-A in Figure 3a.

На фиг.4 показана схема наземного химического комплекса по производству водорода из газа ПГУ. 4 shows a diagram of terrestrial chemical complex for the production of hydrogen gas from the CCPP.

Пример реализации предлагаемого изобретения Example of the invention

Прежде чем перейти к сущности предлагаемого способа, остановимся на принципах формирования зон в реакционном канале 1 подземного газогенератора между дутьевой 2 и газоотводящей 3 скважинами (фиг.1). Before proceeding to the essence of the proposed method will focus on the principles of formation of reaction zones in subterranean channel 1 between the gas generator 2 and the blow flue 3 wells (Figure 1).

Дутье, подаваемое в скважину 2, последовательно проходит зоны выгазованного угля, окисления, восстановления и сухой перегонки (подсушки) угля. Blast supplied into the hole 2, runs sequentially vygazovannogo coal zone, oxidation, reduction and dry distillation (drying) coal.

На фиг.2 представлено изменение состава газа ПГУ по длине реакционного канала, зафиксированное в специальном эксперименте на Южно-Абинской станции "Подземгаз" (Кузбасс). Figure 2 shows the change of gas composition PSU length of the reaction channel inscribed in a special experiment in South Abinskaya station "Podzemgaz" (Kuzbass). Согласно этим данным кислородная зона в реакционном канале заканчивается на расстоянии 30 м от дутьевой скважины. According to these data, the oxygen in the reaction zone channel ends at a distance of 30 m from the blowing well. В продуктах газификации угля появились газообразные компоненты CO 2 , H 2 , CO и СН 4 , при этом концентрации диоксида углерода (CO 2 ) и водорода (H 2 ) продолжают расти по мере удаления от дутьевой скважины, а концентрация монооксида углерода (СО) снижается. In coal gasification products appeared gaseous components CO 2, H 2, CO and CH 4, wherein the concentration of carbon dioxide (CO 2) and hydrogen (H 2) continues to grow as the distance from the blow hole, and the carbon monoxide concentration (CO) is reduced . Такое соотношение компонентов свидетельствует о протекании реакции паровой конверсии монооксида углерода: СО+H 2 O=CO 2 +H 2 +41,8 кДж/моль. Such a mixing ratio indicates the occurrence of vapor conversion of carbon monoxide reaction: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 41.8 kJ / mol. Учитывая слабый экзотермический эффект этой реакции, она может протекать в зонах восстановления и подсушки угля (см. фиг.1). Given slight exotherm of this reaction, it can occur in areas of coal recovery and drying (see FIG. 1). Для интенсификации реакции паровой конверсии СО необходим ограниченный приток воды (водяного пара). To intensify the reaction of vapor conversion of CO requires limited flow of water (steam).

Для получения чистого водорода целесообразно использовать две возможности обогащения газовой смеси ПГУ водородом: For obtaining pure hydrogen is expedient to use two possible enrichment of the gas mixture with hydrogen PSU:

- повышение концентрации водорода непосредственно в подземном газогенераторе; - increase in the hydrogen concentration in the underground directly gasifier;

- окончательная конверсия СО в наземном химическом комплексе, улавливание (утилизация) CO 2 и производство условно чистого H 2 . - final conversion of CO in ground chemical complex, entrapment (recycling) CO 2 and the production of relatively clean H 2.

Согласно приведенным на фиг.2 экспериментальным данным длина кислородной зоны в реакционном канале составляет около 30 м, поэтому расстояние между дутьевой и газоотводящей скважинами должно быть более 30-40 м. При этом поступление воды (водяного пара) в сформировавшуюся газовую смесь необходимо организовать либо за счет приточных (гравитационных) подземных вод, либо путем дополнительного подвода водяного пара или воды в реакционный канал газоотводящей скважины. According to these experimental data in Figure 2 the length of oxygen in the reaction zone of the channel is about 30 m, so the distance between the blow and flue wells should be about 30-40 m. In this case the ingress of water (steam) into the formed gas mixture is necessary to arrange either score air-supply (gravitational) of groundwater, or by additional supply of steam or water in the reaction channel flue wells.

Вдоль каждой газоотводящей скважины 3 бурят вспомогательную скважину 4, при этом ствол 5 газоотводящей скважины 3 проходит по углю, а ствол 6 (породный) вспомогательной скважины 4 проходит по породам непосредственной почвы угольного пласта (фиг.3а, 3б). Along each flue borehole 3 drilled supporting hole 4, the barrel 5 flue hole 3 passes through the coal and the stem 6 (species) of the auxiliary wellbore passes through the 4 species of soil direct coal seam (3a, 3b).

Поступление гравитационных вод в реакционный канал 1 возможно при наличии над ним гидростатического столба подземных вод. Receipt of gravitational water in the reaction channel 1 is possible with the above it hydrostatic column groundwater. Практика ПГУ показала, что минимальным столбом может быть величина 10-20 м. PSU Practice has shown that the minimum value of the column can be 10-20 m.

Для подачи дополнительного водяного пара (поверхностной воды) в реакционные зоны угольного ствола 5 газоотводящей скважины 3 породный ствол 6 вспомогательной скважины 4 перфорируют в заранее заданных местах To supply additional steam (water surface) in the reaction zone 5 of the barrel of the coal flue hole 3 breed barrel 6 4 auxiliary wellbore is perforated at predetermined locations

Для подвода водяного пара или поверхностной воды в реакционные зоны подземного газогенератора предлагается использовать длинные реакционные каналы газоотводящих скважин 3. Реализация такого подвода становится возможной, если вдоль каждой газоотводящей скважины 3 пробурить по породам вторую вспомогательную скважину 4. При этом угольный ствол 5 газоотводящей скважины 3 не обсаживают трубами, его прорабатывают и эксплуатируют известными техническими приемами, а породный ствол 6 вспомогательной скважины 4 обсаживают трубами на всю длину и For supplying water vapor or water surface in the reaction zones underground gas generator is proposed to use long reaction gas exhaust channel holes 3. The implementation of such a supply is made possible, if the flue along each drill hole 3 of a second auxiliary species wellbore 4. In this barrel 5 carbon flue hole 3 is not cased tubes are working on it and is operated by known techniques, as the barrel 6 breed auxiliary wellbore cased tube 4 over the entire length and располагают на расстоянии 1,5-2,0 м ниже угольного пласта. located at a distance of 1.5-2.0 m below the coal seam. Это расстояние обусловлено глубиной прогрева пород почвы при ПГУ. This distance is due to the depth of the soil warm rocks at PSU. Согласно экспериментальным данным, полученным при вскрытии отработанных подземных газогенераторов, прогрев почвы не превышает 1,5-2,0 м. В этом случае обсадка породного ствола не будет подвергаться температурным деформациям. According to the experimental data obtained at autopsy underground waste gas generator, warming the soil does not exceed the 1.5-2.0 m. In this case, the trunk casing rock will not undergo thermal deformation.

По мере продвижения огневого забоя 7 подземного газогенератора по нормали от первоначального поперечного канала газификации 8 проводят перфорацию 9 колонны породного ствола 6 в заранее заданных местах. As the combustion promoting gas generator underground face 7 along the normal from the initial gasification transverse channel 8 carried perforation 9 column rock barrel 6 at predetermined locations. Созданные таким образом отверстия в породах почвы подвергают гидравлическому разрыву водой и соединяют их с реакционной зоной угольного ствола 5 газоотводящей скважины 3. После этой операции появляется возможность нагнетания через породный ствол 6 вспомогательной скважины 4 водяного пара (поверхностной воды) непосредственно в реакционный канал 1, а следовательно, инициирования реакции конверсии монооксида углерода (СО+Н 2 O=СO 22 +41,8 кДж/моль) и обогащения газовой смеси водородом. Thus created holes in soil fracturing rocks is subjected to water and connect them to the reaction zone 5 of the barrel of the coal flue hole 3. After this operation, it becomes possible to breed through discharge barrel 6 auxiliary wellbore 4 water vapor (surface water) directly into the reaction channel 1, and thus initiating carbon monoxide shift reaction (CO + H 2 O = CO 2 + H 2 41.8 kJ / mol) and hydrogen enrichment of the gas mixture.

После продвижения огневого забоя 7 и выгазовывания угольного пласта на уровне отработанных перфораций 10 породного ствола 6 их необходимо ликвидировать (изолировать). After leading the combustion face 7 and degasification of coal layer at the perforations 10 of waste rock barrel 6 is necessary to eliminate them (isolate). Для этого обычным (известным) способом перед отработанными перфорациями 10 устанавливают пробку (цементную) 11 и производят новую перфорацию 9 в определенном месте породного ствола 6 с последующим гидроразрывом породы почвы и соединением с угольным стволом 5 газоотводящей скважины 3. For this purpose, conventional (known) manner to the exhaust perforations 10 is mounted a stopper (cement) 11 and produces new perforations 9 in a certain place rock barrel 6 with subsequent fracturing of the soil and rocks of a compound with a carbon flue barrel 5 3 wells.

Таким образом, последовательно включают в работу новые перфорации 9, а отработанные перфорации 10 ликвидируют (изолируют) путем установки пробок 11. Thus, in operation sequentially include new perforation 9 and perforation 10 eliminate waste (isolated) by installing caps 11.

Технологическая последовательность эксплуатации породного ствола 6 следующая: перфорация колонны, извлечение перфоратора, гидроразрыв породы через созданные перфорации и соединение с реакционным каналом угольного ствола газоотводящей скважины, нагнетание водяного пара (воды), спуск инструмента и установка цементной пробки, перфорация колонны в новом заранее заданном месте и далее в такой же последовательности. The process sequence of operation of the species barrel 6 is as follows: the perforation column, extracting the perforator fractured rock through the created perforations and the compound with the reaction channel coal barrel flue wells, injection of water vapor (water) tool running and setting a cement plug, perforating string to a new predetermined position and further in the same sequence.

Требуемое количество нагнетаемого водяного пара (поверхностной воды) определяют по составу газовой смеси из газоотводящей скважины 3. Оно будет оптимальным в случае снижения и стабилизации СО до 3-5% (объемных). The required amount of injected steam (water surface) is determined by the composition of the gas mixture of flue hole 3. It will be optimal in the case of reducing and stabilizing the CO to 3-5% (by volume).

Завершающей стадией в повышении доли водорода в газе ПГУ является переработка и подготовка газовой смеси в наземном химическом комплексе. The final stage in increasing the proportion of hydrogen in the gas PSU is the processing and preparation of the gaseous mixture in surface chemical complex. На фиг.4 приведена принципиальная схема комплекса. 4 is a schematic diagram of the complex.

В подземный газогенератор 12 нагнетается технический кислород и водяной пар, получаемый в утилизаторе 13, для чего используется на собственные нужды часть газа ПГУ. The gas generator 12 is pumped underground technical oxygen and water vapor produced in the recovery 13, which is used for auxiliaries part PGU gas. На выходе из подземного газогенератора 12 прежде всего очищают сырой газ ПГУ от твердых и смолистых веществ 14. Оставшаяся газовая смесь компримируется компрессором 15 до необходимого давления и направляется в конвертор 16. На специально подобранном катализаторе с соблюдением требуемых термобарических условий в конверторе 16 проводится вторая стадия паровой конверсии монооксида углерода (СО+Н 2 O=СO 22 +41,8 кДж/моль). At the exit of the underground gas generator 12 primarily purified crude gas from the CCPP and solid resinous material 14. The remaining gas mixture is compressed by the compressor 15 to the required pressure and sent to the converter 16. In a specially selected catalyst to meet the required conditions of temperature and pressure in the converter 16 is carried out the second stage vapor conversion of carbon monoxide (CO + H 2 O = CO 2 + H 2 41.8 kJ / mol). Эта окончательная стадия конверсии СО в агрегате 16 преследует цель полного превращения СО в СO 2 (первая стадия паровой конверсии СО, как было отмечено ранее, была инициирована в реакционном канале 1 подземного газогенератора). This final step of CO conversion in the unit 16 aims at complete conversion of CO to CO 2 (first stage vapor conversion of CO as previously noted, was initiated in the reaction channel 1 underground gas generator). Далее в наземном химическом комплексе предусмотрена очистка газовой смеси в аппарате 17 от H 2 S и, наконец, улавливание диоксида углерода 18. При этом в обоих аппаратах 17 и 18 могут быть применены широко известные технологические процессы. Further, the ground is provided a chemical complex cleaning gas mixture into the apparatus 17 from the H 2 S and finally capturing carbon dioxide 18. In both apparatuses 17 and 18 can be applied widely known processes. При этом для бессернистых углей аппарат 17 может отсутствовать. Thus for-sulfur coals unit 17 may be omitted. Таким образом, на выходе из наземного химического комплекса получается условно чистый водород. Thus, a conditionally pure hydrogen at the outlet of the ground of a chemical complex.

Проследим превращение газовой смеси ПГУ по ходу аппаратурной переработки в наземном химическом комплексе. Conversion of trace gas mixture PSU during the processing of the instrumental in surface chemical complex. За исходную газовую смесь (основные компоненты: СO 2 , СО, Н 2 , СН 4 ; сопутствующие компоненты: H 2 S, C m H n , O 2 , N 2 ) примем газ ПГУ, полученный в США в 1977 г. (кислородное дутье) на каменноугольном месторождении Хана, режим 4, [3]. During the initial gas mixture (major components: CO 2, CO, H 2, CH 4, related components: H 2 S, C m H n, O 2, N 2) gas take PSU obtained in the USA in 1977 Georgia (oxygen blast) on coal deposit Khan mode 4, [3].

В таблице приведены составы газовых смесей после подземного газогенератора 12, конвертора 16 и удаления СO 2 в аппарате 18. The table below shows compositions of gas mixtures after underground gas generator 12, converter 16 and removal of CO 2 in the apparatus 18.

Составы газовых смесей The compositions of gas mixtures
После аппарата after the device Компоненты, %(об.) Components% (vol.)
СО 2 CO2 СО CO Н 2 H 2 СН 4 CH4 Сопутствующие accompanying
12 12 35,0 35.0 21,0 21.0 38,0 38.0 4,0 4.0 2,0 2.0
16 16 48,0 48.0 - - 51,0 51.0 - - 1,0 1.0
18 18 - - - - 99,5 99.5 - - 0,5 0.5

Итак, на выходе из наземного химического комплекса предприятия ПГУ по заявляемому изобретению генерируется практически чистый водород. Thus, the output of the terrestrial Chemical Company PSU complex according to the claimed invention generates virtually pure hydrogen.

Предлагаемое техническое решение планируется реализовать на строящемся в Хабаровском крае опытно-промышленном предприятии ПГУ. The proposed solution will be implemented on a newly built in the Khabarovsk Territory pilot industrial plant PGU. Получение водорода из угля на месте его естественного залегания явится существенным вкладом в водородную энергетику, являющуюся экологически абсолютно чистой топливной энергетикой. Hydrogen production from coal in place of its natural occurrence will make a significant contribution to the hydrogen energy, which is completely environmentally clean fuel energy. Следует ожидать коммерческого интереса со стороны зарубежных стран. It should be expected of commercial interest on the part of foreign countries.

Claims (5)

  1. 1. Способ производства водорода при подземной газификации угля, заключающийся в подводе в качестве дутья к раскаленной угольной поверхности подземного газогенератора воздуха или технического кислорода и отводе образовавшегося газа через газоотводящие скважины, заканчивающиеся угольными стволами без обсадки трубами, контроле за параметрами технологического процесса через газоотводящие скважины, а также инициировании реакции паровой конверсии монооксида углерода в реакционном канале подземного газогенератора и в наземном химическ 1. A method for hydrogen production from underground coal gasification, comprising: a cart as a blast incandescent coal gasifier surface underground air or technical oxygen and the withdrawal of product gas The exhaust gas through hole terminating trunks coal without the casing pipe, the control of the process parameters The exhaust gas through the borehole, and initiating a steam reforming reaction of carbon monoxide in the reaction channel underground gas generator and ground ent м комплексе, отличающийся тем, что инициирование реакции паровой конверсии монооксида углерода в реакционном канале подземного газогенератора производят нагнетанием водяного пара или поверхностной воды в реакционные зоны угольных стволов газоотводящих скважин через имеющие гидравлическую связь с упомянутыми реакционными зонами участки перфорированных в заранее заданных местах по длине породных стволов вспомогательных скважин, пробуренных вдоль каждой газоотводящей скважины и обсаженных трубами на всю длину, а по мере выгазовыва m complex, characterized in that the initiation of the vapor conversion of carbon monoxide reaction in the reaction channel underground gas generator produces injecting steam or surface water into the reaction zone of the coal trunks fume collection wells through having fluid communication with said reaction zones portions perforated at predetermined locations along the length of rock shafts auxiliary wells drilled along each flue cased wells and pipes over the entire length, and at least vygazovyva ия угольного пласта и перемещения реакционных зон угольных стволов газоотводящих скважин переносят место подвода водяного пара или поверхностной воды в породных стволах вспомогательных скважин вслед за перемещением реакционных зон угольных стволов газоотводящих скважин. tions the coal seam and displacement reaction zones coal trunks hot gas wells suffer place supplying water vapor or water in the rock surface trunks auxiliary wells following the displacement reaction zones coal trunks hot gas wells.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидравлическую связь участков породных стволов вспомогательных скважин с реакционными зонами угольных стволов газоотводящих скважин осуществляют через созданные перфорации гидравлическими разрывами пород, при этом место подвода водяного пара или поверхностной воды в породных стволах вспомогательных скважин переносят за счет изолирования отработанной предыдущей перфорации путем установки перед ней пробки, например, цементной. 2. A method according to claim 1, characterized in that the hydraulic connection portions rock shafts auxiliary wells with reaction zones coal trunks hot gas wells is carried out through the perforations by fracturing the rocks, and the space for supplying water vapor or water in the rock surface trunks auxiliary transferred wells for score isolating spent by setting the previous perforation before it jams, e.g., cement.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют состав образовавшегося газа, отводимого из газоотводящих скважин, а нагнетание в реакционные зоны угольных стволов газоотводящих скважин через породные стволы вспомогательных скважин водяного пара или поверхностной воды осуществляют в количестве, обеспечивающем снижение и стабилизацию концентрации монооксида углерода в отводимом газе до 3-5 об.%. 3. A method according to claim 1, characterized in that the control composition of the product gas withdrawn from the gas exhaust holes, and injecting coal into the reaction zone through trunks fume collection wells breed trunks auxiliary steam wells or surface water carried in an amount providing a decrease and stabilization of the concentration carbon monoxide in the withdrawn gas to 3-5 vol.%.
  4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что паровую конверсию монооксида углерода в наземном химическом комплексе осуществляют до проявления стабильного его минимума путем подбора соответствующих оптимальных типа катализатора и термобарических условий. 4. A method according to claim 1, characterized in that the steam conversion of carbon monoxide to ground chemical complex is carried out prior to the manifestation of its low stability by selection of appropriate optimal type of catalyst and the temperature and pressure conditions.
  5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что после проведения паровой конверсии монооксида углерода в наземном химическом комплексе улавливают и утилизируют диоксид углерода, а оставшийся водород передают потребителю. 5. A method according to claim 4, characterized in that after the vapor conversion of carbon monoxide to ground chemical complex capture and recycle carbon dioxide, and the remaining hydrogen is transmitted to the consumer.
RU2010135065A 2010-08-24 2010-08-24 Method to produce hydrogen during underground coal gasification RU2443857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135065A RU2443857C1 (en) 2010-08-24 2010-08-24 Method to produce hydrogen during underground coal gasification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135065A RU2443857C1 (en) 2010-08-24 2010-08-24 Method to produce hydrogen during underground coal gasification

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2443857C1 true RU2443857C1 (en) 2012-02-27

Family

ID=45852338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135065A RU2443857C1 (en) 2010-08-24 2010-08-24 Method to produce hydrogen during underground coal gasification

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2443857C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103556979A (en) * 2013-10-30 2014-02-05 新奥气化采煤有限公司 Coal underground gasification method
CN103591980A (en) * 2013-11-26 2014-02-19 新奥气化采煤有限公司 Method, device and system for monitoring through state of underground coal gasification channel
CN103603647A (en) * 2013-11-29 2014-02-26 新奥气化采煤有限公司 Underground gasifier and application method thereof
RU2541999C1 (en) * 2013-10-11 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of underground coal gasification in permafrost conditions
US9428978B2 (en) 2012-06-28 2016-08-30 Carbon Energy Limited Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification
US9435184B2 (en) 2012-06-28 2016-09-06 Carbon Energy Limited Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471840A (en) * 1983-06-23 1984-09-18 Lasseter Paul A Method of coal degasification
US5014788A (en) * 1990-04-20 1991-05-14 Amoco Corporation Method of increasing the permeability of a coal seam
RU2099517C1 (en) * 1995-11-16 1997-12-20 Институт горного дела им.А.А.Скочинского Method for underground gasification of coal seam
RU2121588C1 (en) * 1993-02-16 1998-11-10 Нюкомб Сюнергетикс АБ Energy production method
RU2004102394A (en) * 2001-07-09 2005-07-10 Калдерон Сингэз Компани (Us) Environmentally friendly method for producing energy from coal
RU2287056C1 (en) * 2005-05-17 2006-11-10 Московский государственный горный университет (МГГУ) Method for electric power generation in situ
RU2322586C2 (en) * 2006-06-05 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ" Method for methane removal from coal deposit seams

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471840A (en) * 1983-06-23 1984-09-18 Lasseter Paul A Method of coal degasification
US5014788A (en) * 1990-04-20 1991-05-14 Amoco Corporation Method of increasing the permeability of a coal seam
RU2121588C1 (en) * 1993-02-16 1998-11-10 Нюкомб Сюнергетикс АБ Energy production method
RU2099517C1 (en) * 1995-11-16 1997-12-20 Институт горного дела им.А.А.Скочинского Method for underground gasification of coal seam
RU2004102394A (en) * 2001-07-09 2005-07-10 Калдерон Сингэз Компани (Us) Environmentally friendly method for producing energy from coal
RU2287056C1 (en) * 2005-05-17 2006-11-10 Московский государственный горный университет (МГГУ) Method for electric power generation in situ
RU2322586C2 (en) * 2006-06-05 2008-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ" Method for methane removal from coal deposit seams

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9428978B2 (en) 2012-06-28 2016-08-30 Carbon Energy Limited Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification
US9435184B2 (en) 2012-06-28 2016-09-06 Carbon Energy Limited Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification
US9963949B2 (en) 2012-06-28 2018-05-08 Carbon Energy Limited Sacrificial liner linkages for auto-shortening an injection pipe for underground coal gasification
US9976403B2 (en) 2012-06-28 2018-05-22 Carbon Energy Limited Method for shortening an injection pipe for underground coal gasification
RU2541999C1 (en) * 2013-10-11 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук Method of underground coal gasification in permafrost conditions
CN103556979B (en) * 2013-10-30 2017-04-05 新奥科技发展有限公司 Underground Coal Gasification
CN103556979A (en) * 2013-10-30 2014-02-05 新奥气化采煤有限公司 Coal underground gasification method
CN103591980B (en) * 2013-11-26 2016-07-06 新奥气化采煤有限公司 The method of monitoring underground coal gasification passage therethrough, apparatus and system for
CN103591980A (en) * 2013-11-26 2014-02-19 新奥气化采煤有限公司 Method, device and system for monitoring through state of underground coal gasification channel
CN103603647A (en) * 2013-11-29 2014-02-26 新奥气化采煤有限公司 Underground gasifier and application method thereof
CN103603647B (en) * 2013-11-29 2016-05-25 新奥气化采煤有限公司 An underground gasification furnace and method of use

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3599714A (en) Method of recovering hydrocarbons by in situ combustion
US4662439A (en) Method of underground conversion of coal
US8167960B2 (en) Method of removing carbon dioxide emissions from in-situ recovery of bitumen and heavy oil
US4474237A (en) Method for initiating an oxygen driven in-situ combustion process
US4114688A (en) Minimizing environmental effects in production and use of coal
US4537252A (en) Method of underground conversion of coal
US7918906B2 (en) Compact natural gas steam reformer with linear countercurrent heat exchanger
US4691771A (en) Recovery of oil by in-situ combustion followed by in-situ hydrogenation
US4199024A (en) Multistage gas generator
US4330038A (en) Oil reclamation process
US4366864A (en) Method for recovery of hydrocarbons from oil-bearing limestone or dolomite
US4452689A (en) Huff and puff process for retorting oil shale
US4087130A (en) Process for the gasification of coal in situ
Stańczyk et al. Gasification of lignite and hard coal with air and oxygen enriched air in a pilot scale ex situ reactor for underground gasification
US7874350B2 (en) Reducing the energy requirements for the production of heavy oil
US20080289819A1 (en) Utilization of low BTU gas generated during in situ heating of organic-rich rock
US4597441A (en) Recovery of oil by in situ hydrogenation
US4552214A (en) Pulsed in situ retorting in an array of oil shale retorts
US4440224A (en) Method of underground fuel gasification
US4532991A (en) Pulsed retorting with continuous shale oil upgrading
Friedmann et al. Prospects for underground coal gasification in carbon-constrained world
US3770398A (en) In situ coal gasification process
US20110232545A1 (en) High Pressure Direct Contact Oxy-Fired Steam Generator
US2970826A (en) Recovery of oil from oil shale
US4425967A (en) Ignition procedure and process for in situ retorting of oil shale