RU2458105C2 - Способ подготовки газового топлива - Google Patents
Способ подготовки газового топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458105C2 RU2458105C2 RU2010145021/05A RU2010145021A RU2458105C2 RU 2458105 C2 RU2458105 C2 RU 2458105C2 RU 2010145021/05 A RU2010145021/05 A RU 2010145021/05A RU 2010145021 A RU2010145021 A RU 2010145021A RU 2458105 C2 RU2458105 C2 RU 2458105C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water vapor
- compression
- catalytic reactor
- drying
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/48—Sulfur compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
- B01D2253/1124—Metal oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20746—Cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20769—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/16—Hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
- B01D2256/245—Methane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газоснабжения транспортных средств и может быть использовано в качестве способа подготовки топлива в газотурбинных приводах компрессорных станций, на транспорте, для производства электроэнергии, в частности в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях для заправки сжатым природным газом. Подготовку газового топлива проводят путем предварительной очистки, сжатия, охлаждения, осушки газа, хранения газа и подачи его потребителю через систему газозаправочных колонок. После сжатия газа его последовательно смешивают с водяным паром, нагревают продуктами сгорания газа до температуры в диапазоне 350-530°С, пропускают через каталитический реактор. Затем нагревают во втором теплообменнике до температуры в диапазоне 620-680°С, пропускают через второй каталитический реактор, проводят охлаждение в парогенераторе путем испарения и перегрева воды для получения водяного пара, смешиваемого с газом. Изобретение позволяет улучшить экологические характеристики газового топлива. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к системам и способам газоснабжения транспортных средств и может быть использовано в качестве способа подготовки топлива в газотурбинных приводах компрессорных станций, на транспорте, для производства электроэнергии, в частности может быть использовано в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях для заправки сжатым природным газом (метаном).
Расширение сфер применения природного газа на автотранспорте требует совершенствования технологии его подготовки и реализации под избыточным давлением. Несовершенство применяемой технологии обусловило недостаточно высокую эффективность автомобильных газонаполнительных компрессорных станций. В результате этой и других причин сдерживается широкое использование экологически чистого газового топлива на транспорте, признанного весьма актуальным как в нашей стране, так и за рубежом.
В целях повышения эффективности автомобильных газонаполнительных компрессорных станций предложен способ, описанный в заявке на изобретение РФ №93051892, опубл. 10.05.1996, МПК F17C 5/06, в котором способ предусматривает реализацию всего необходимого комплекса процессов подготовки топлива без использования традиционных компрессоров, систем охлаждения, осушки и полное использование аккумулирующей способности накопительных емкостей. Компримирование газа предлагается осуществлять путем передавливания газа из предварительно заполненной газом компримирующей емкости рабочей жидкостью, подаваемой в нее под давлением, в накопительные емкости - аккумуляторы газа, осушку - путем улавливания конденсируемой из газа воды при его сжатии с помощью слоя рабочей жидкости, налитой предварительно в аккумуляторы газа. Причем плотность жидкости ниже плотности воды, а вязкость поддерживается в заданных пределах независимо от температуры окружающей среды. Реализация газа - отпуск газа в емкости потребителей осуществляется на первом этапе также, как и при традиционной технологии - перепуском за счет перепада давлений в аккумуляторах газа и заправляемой емкости потребителя, а на втором этапе, когда давление в аккумуляторах приближается к наибольшему давлению в заправляемой емкости (20 МПа для автомобилей), в аккумулирующие емкости, связанные в систему, поочередно закачивается рабочая жидкость, в результате чего давление в них повышается и продолжается заправка емкостей потребителей до полного использования всего запасенного газа в аккумуляторах. Реализуется цикл: накопление - реализация газа.
Однако описанный способ обладает рядом недостатков, к которым можно отнести функциональные и экономические ограничения применения способа, связанные с необходимостью подачи рабочей жидкости в аккумуляторы газа и отсутствие возможностей изменения состава газа для повышения эффективности его использования в качестве топлива на автотранспорте.
Отчасти этот недостаток устраняется в способе подготовки газового топлива на автотранспорте, описанном в статье Malmö Hydrogen and hydrogen / CNG filling station, Bengt Ridell Carl Bro, Energikonsult AB. Paper presented at the Hydrogen and Fuel cells 2004
Conference and Trade show, Toronto, Canada, September 27, 2004, согласно которой в сжатый природный газ при заправке автотранспортного средства добавляют водород. Такой способ практически не меняет технологию подготовки сжатого природного газа и в то же время позволяет повысить экологические характеристики поставляемого топлива с возможностью повышения эффективности его применения.
Основным недостатком такого способа являются высокие затраты на получение водорода на специализированных производствах, необходимость его доставки на заправочную станцию и создание на станции отдельного водородного узла подготовки газа.
Задача изобретения - создать способ подготовки газового топлива, в котором устранены указанные выше недостатки, и создать условия эффективного повышения экологических характеристик газового топлива с возможностью повышения эффективности его применения.
Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки газового топлива, в котором проводят предварительную очистку, сжатие, охлаждение, осушку газа, хранение газа и подачу газа потребителю через систему газозаправочных колонок, после сжатия газа его последовательно смешивают с водяным паром, нагревают продуктами сгорания газа до температуры в диапазоне 350-530°С, пропускают через каталитический реактор, нагревают во втором теплообменнике до температуры в диапазоне 620-680°С, пропускают через второй каталитический реактор, проводят охлаждение путем испарения и перегрева воды для получения водяного пара, смешиваемого с газом.
Кроме того:
- сжатие газа ведут в компрессоре за счет расширения водяного пара;
- после охлаждения газа и его осушки проводят дополнительное сжатие газа до давления его хранения;
- в качестве продуктов сгорания газа используют рабочее тело, прошедшее расширение в тепловом двигателе, в качестве которого могут использовать газовую турбину или двигатель внутреннего сгорания;
- перед смешением газа с водяным паром проводят очистку газа от соединений серы;
- конденсат, образуемый при осушке газа, направляют на получение водяного пара;
- по крайней мере часть газа сжигают для нагрева смеси газа с водяным паром, подаваемым во второй каталитический реактор;
- реакцию смеси газа с водяным паром в каталитических реакторах ведут без подвода тепловой энергии на катализаторе, содержащем металлы из ряда никель, железо, платина, палладий, иридий или их соединения.
Примером реализации изобретения служит способ подготовки газового топлива, описанный ниже.
На фигуре дано схемное решение предложенного способа подготовки газового топлива.
Способ осуществляется следующим образом.
Природный газ 1 с давлением ниже 2.0 МПа подвергают очистке от соединений серы (если они содержатся в виде примесей в природном газе) в аппарате сероочистки 2, сжимают в компрессоре 3 до давления 4.0 МПа, смешивают с перегретым потоком водяного пара высокого давления 4 в узле смешения 5 до соотношения пар/газ, например, равного 4.0, и полученную парогазовую смесь нагревают до температуры 450°С в теплообменнике 6, после чего направляют в каталитический реактор 7, в котором производят стабилизацию состава парогазовой смеси с получением метансодержащей парогазовой смеси с концентрацией водорода от 1 до 5%, после чего полученную метансодержащую парогазовую смесь нагревают до температуры 650°С во втором теплообменнике 8 и направляют из теплообменного блока 9, обогреваемого продуктами сгорания 10, поступающими из теплового двигателя 11, питаемого топливом 12, во второй каталитический реактор 13, в котором концентрацию водорода повышают свыше 20% и полученную метансодержащую парогазовую смесь 14 направляют на охлаждение в парогенератор 15, после чего подают на осушку, которую проводят с конденсацией и сепарацией водяного пара в блоке осушки 16. После осушки газ при необходимости сжимают в дополнительном компрессоре 17 до давления хранения газа, например 20 МПа, и направляют в емкости хранения 18, из которых ведут подачу газа потребителю через систему газозаправочных колонок 19. Часть водяного пара высокого давления 4 могут расширять в паровом приводе 20 компрессора 3 с получением водяного пара низкого давления, который конденсируют в конденсаторе 21 с получением конденсата 22, направляемого насосом (на фигуре не показан) вместе с питательной водой 23 в парогенератор 15. При необходимости часть полученного водородсодержащего газа 24 могут направлять на рециркуляцию в аппарат сероочистки 2 для гидрирования сернистых соединений, например, проводимого в две ступени: сначала ведут, например, на алюмокобальтмолибденовом катализаторе гидрирование органических соединений серы, например меркаптанов в сероводород, а затем поток направляют на поглощение образовавшегося сероводорода активированным оксидом цинка в реакторах поглощения, включенных в работу последовательно или параллельно.
Очистку природного газа от соединений серы ведут не только для повышения работоспособности катализатора, содержащего металлы из ряда никель, железо, платина, палладий, иридий или их соединения, но и для улучшения потребительских качеств газового топлива, в частности для уменьшения неприятного запаха, сопровождающего процессы заправки и применения газа.
Выбор температуры нагрева определяется необходимостью избежать образования сажи в каталитических реакторах 7 и 13, что предопределяет предпочтительный уровень верхней возможной температуры 530°С в первом каталитическом реакторе 7 и 680°С во втором каталитическом реакторе 13. С другой стороны, равновесная степень превращения метана ниже 620°С даже при относительно высоких соотношениях водяной пар/газ становится практически неприемлемой. Для коррекции температуры и состава газов в теплообменный блок 9 могут подавать для сжигания дополнительный поток природного газа (на фигуре не показан).
Полученный водородсодержащий газ 24 могут затем использовать для производства товарного водорода или водородометановой смеси, для чего из потока могут удалять CO2 в абсорбционной очистке, например, водным раствором активированного моно- и диэтаноламина, а затем окончательно выделять водород в мембранном отделителе или путем короткоцикловой адсорбции на активированном угле или цеолите, в процессе чего получают продукты десорбции, которые направляют частично на сжигание и используют в качестве рециркулируемого газа.
Claims (8)
1. Способ подготовки газового топлива, в котором проводят предварительную очистку, сжатие, охлаждение, осушку газа, хранение газа и подачу газа потребителю через систему газозаправочных колонок, отличающийся тем, что после сжатия газа его последовательно смешивают с водяным паром, нагревают продуктами сгорания газа до температуры в диапазоне 350-530°С, пропускают через каталитический реактор, нагревают во втором теплообменнике до температуры в диапазоне 620-680°С, пропускают через второй каталитический реактор, проводят охлаждение путем испарения и перегрева воды для получения водяного пара, смешиваемого с газом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатие газа ведут в компрессоре за счет расширения водяного пара.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после охлаждения газа и его осушки проводят дополнительное сжатие газа до давления его хранения.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве продуктов сгорания газа используют рабочее тело, прошедшее расширение в тепловом двигателе, в качестве которого могут использовать газовую турбину или двигатель внутреннего сгорания.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед смешением газа с водяным паром проводят очистку газа от соединений серы.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсат, образуемый при осушке газа, направляют на получение водяного пара.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть газа сжигают для нагрева смеси газа с водяным паром, подаваемым во второй каталитический реактор.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию смеси газа с водяным паром в каталитических реакторах ведут без подвода тепловой энергии на катализаторе, содержащем металлы из ряда никель, железо, платина, палладий, иридий или их соединения.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145021/05A RU2458105C2 (ru) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Способ подготовки газового топлива |
PCT/RU2011/000845 WO2012060740A1 (ru) | 2010-11-03 | 2011-11-01 | Способ подготовки газового топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010145021/05A RU2458105C2 (ru) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Способ подготовки газового топлива |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010145021A RU2010145021A (ru) | 2012-05-10 |
RU2458105C2 true RU2458105C2 (ru) | 2012-08-10 |
Family
ID=46024681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010145021/05A RU2458105C2 (ru) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | Способ подготовки газового топлива |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2458105C2 (ru) |
WO (1) | WO2012060740A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488428C1 (ru) * | 2012-09-17 | 2013-07-27 | Андрей Владиславович Курочкин | Способ подготовки газа и газового конденсата к транспорту |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2018818A (en) * | 1978-04-13 | 1979-10-24 | Haldor Topsoe As | A process for preparing a methane-rich gas |
EP0105190A1 (en) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Rockwell International Corporation | Process for producing methane |
SU1736917A1 (ru) * | 1989-06-20 | 1992-05-30 | Пермское Производственное Объединение "Пермнефтеоргсинтез" Им.Хх111 Съезда Кпсс | Способ паровой конверсии углеводородов |
RU2066018C1 (ru) * | 1993-11-15 | 1996-08-27 | Дмитрий Тимофеевич Аксенов | Способ подготовки и реализации газа под избыточным давлением |
RU2104990C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1998-02-20 | Анатолий Данилович Зозуля | Способ получения метана из метановоздушной смеси |
-
2010
- 2010-11-03 RU RU2010145021/05A patent/RU2458105C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-11-01 WO PCT/RU2011/000845 patent/WO2012060740A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2018818A (en) * | 1978-04-13 | 1979-10-24 | Haldor Topsoe As | A process for preparing a methane-rich gas |
EP0105190A1 (en) * | 1982-10-01 | 1984-04-11 | Rockwell International Corporation | Process for producing methane |
SU1736917A1 (ru) * | 1989-06-20 | 1992-05-30 | Пермское Производственное Объединение "Пермнефтеоргсинтез" Им.Хх111 Съезда Кпсс | Способ паровой конверсии углеводородов |
RU2104990C1 (ru) * | 1992-12-29 | 1998-02-20 | Анатолий Данилович Зозуля | Способ получения метана из метановоздушной смеси |
RU2066018C1 (ru) * | 1993-11-15 | 1996-08-27 | Дмитрий Тимофеевич Аксенов | Способ подготовки и реализации газа под избыточным давлением |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488428C1 (ru) * | 2012-09-17 | 2013-07-27 | Андрей Владиславович Курочкин | Способ подготовки газа и газового конденсата к транспорту |
WO2014042557A2 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-03-20 | Kurochkin Andrei Vladislavovich | Способ подготовки газа и газового конденсата к транспорту |
WO2014042557A3 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-05-22 | Kurochkin Andrei Vladislavovich | Способ подготовки газа и газового конденсата к транспорту |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010145021A (ru) | 2012-05-10 |
WO2012060740A1 (ru) | 2012-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110606467B (zh) | 一种甲醇重整制氢工艺及系统 | |
US20030121481A1 (en) | Fuel system | |
RU2467187C2 (ru) | Способ работы газотурбинной установки | |
RU2442819C1 (ru) | Способ работы устройства для переработки попутных нефтяных газов | |
CN101747131B (zh) | 利用膜分离与低温精馏从焦炉煤气中提取氢和甲烷的方法 | |
CN104119975A (zh) | 焦化厂联产甲醇和液化天然气的方法 | |
CA2780306C (en) | Systems for energy recovery and related methods | |
US20130036670A1 (en) | Liquid fuel for isolating waste material and storing energy | |
CN112983689A (zh) | 一种基于发动机尾气预加热的车载甲醇和/或乙醇制氢装置 | |
CN110669543A (zh) | 一种二氧化碳加氢直接制汽油的装置及方法 | |
CN110921622A (zh) | 甲醇水蒸气与氢混合气一体式高压制氢系统及其方法 | |
RU2458105C2 (ru) | Способ подготовки газового топлива | |
CN212246906U (zh) | 一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置 | |
CN110937572B (zh) | 重整、分离一体式低压制氢系统及其制氢方法 | |
JP4327469B2 (ja) | 発電・水素生成組合せプラント | |
WO2015103391A1 (en) | Processes and apparatus for production and use of fuels sourced from organic wastes | |
RU104860U1 (ru) | Технологический комплекс для переработки попутного нефтяного газа | |
RU2388118C1 (ru) | Установка для производства электроэнергии из углеводородного сырья | |
CN204643834U (zh) | 一种用于石油产品加氢精制的氢原料生产设备 | |
CN110817799B (zh) | 重整、分离一体式超高压制氢系统及其制氢方法 | |
Khan et al. | The Biogas Use | |
RU2561345C1 (ru) | Способ генерации энергии в анаэробной системе | |
CN110835093A (zh) | 甲醇水蒸气重整与氢分离一体式中压制氢系统及其方法 | |
WO2024154541A1 (ja) | ガスタービンコジェネシステム、ガスタービンコジェネシステムの改造方法、および、ガスタービンコジェネシステム用追設ユニット | |
CN110844883B (zh) | 氢分离与水煤气重整一体式低压制氢系统及其方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131104 |