RU2657494C1 - Энергоэффективная водородная установка - Google Patents

Энергоэффективная водородная установка Download PDF

Info

Publication number
RU2657494C1
RU2657494C1 RU2017129175A RU2017129175A RU2657494C1 RU 2657494 C1 RU2657494 C1 RU 2657494C1 RU 2017129175 A RU2017129175 A RU 2017129175A RU 2017129175 A RU2017129175 A RU 2017129175A RU 2657494 C1 RU2657494 C1 RU 2657494C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
line
water
air
hydrogen
unit
Prior art date
Application number
RU2017129175A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
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
Application filed by Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2017129175A priority Critical patent/RU2657494C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2657494C1 publication Critical patent/RU2657494C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов. Установка включает узел паровоздушного риформинга 1, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник 5. При этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода 2, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления 3 с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды 6, причем блок выделения водорода 2 оснащен линией подачи водного конденсата, а линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды 4, оснащенному линией ввода балансовой воды. Кроме того, установка оборудована электрогенератором 9 с газотурбинным агрегатом, турбина 7 которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор 8 оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления 3 и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности.
Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке паровой конверсии, которая включает блок сероочистки, конвертор с горелкой, котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, блок водоподготовки и блок выделения водорода.
Недостатками данной установки являются высокая металлоемкость и сложность оборудования из-за необходимости косвенного нагрева реакционных сред при высоких температурах.
Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением [RU 2378188, опубл. 10.01.2010 г., МПК С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси кислородсодержащего газа (воздуха) и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды и водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлены рекуперационные теплообменники, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещены холодильник-конденсатор, оснащенный линией подачи водного конденсата, и узел выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположено устройство для его сжигания (узел окисления) с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменниками нагрева смеси кислородсодержащего газа и воды.
Недостатком данной установки является низкая энергоэффективность из-за необходимости расходования электроэнергии со стороны на подачу воздуха, сжатого 0,4-1,2 МПа изб., в узел паровоздушного риформинга.
Задача изобретения - повышение энергоэффективности.
Техническим результатом является увеличение энергоэффективности за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха путем установки газотурбинного агрегата с электрогенератором на линиях подачи воздуха и вывода отходящего газа.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с узлом паровоздушного риформинга, оснащенным линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, особенностью является то, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.
Для работы на сернистом сырье на линии подачи углеводородного сырья может быть установлен блок хемосорбционной или адсорбционной сероочистки. С целью увеличения выхода водорода на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника могут быть размещены конвертор оксида углерода и дополнительный рекуперационный теплообменник, а перед ним установлены теплообменники нагрева продувочного газа и воздуха, подаваемого в узел окисления. Для повышения концентрации водорода в водородсодержащем газе и упрощения работы узла выделения водорода на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.
Блок выделения водорода может состоять, например, из сепаратора водного конденсата и узла мембранного выделения водорода. Узел окисления продувочного газа может представлять собой, например, изотермический каталитический реактор, а блок подготовки воды - узел обратного осмоса. Электроэнергия, вырабатываемая электрогенератором может использоваться, например, для компримирования водорода и/или подачи топлива. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Оборудование установки электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды позволяет повысить энергоэффективность за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха и исключения потребления электроэнергии со стороны.
Предлагаемая установка включает узел паровоздушного риформинга 1, блок выделения водорода 2, узел окисления продувочного газа 3, блок подготовки воды 4, рекуперационный теплообменник 5, теплообменник нагрева смеси воздуха и воды 6 и газотурбинный агрегат, состоящий из турбины 7, компрессора 8 и электрогенератора 9. Дополнительно могут быть установлены конвертор оксида углерода 10 со вторым рекуперационным теплообменником 11, блок сероочистки 12, а также теплообменники нагрева продувочного газа 13 и воздуха 14, подаваемого в узел окисления 3.
При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 15, смешивают с деионизированной водой, подаваемой по линии 16 из блока 4, и водным конденсатом, подаваемым по линии 17 из блока 2, и, после нагрева в теплообменнике 5, направляют по линии 18 в узел 1 совместно со смесью воздуха и воды, подаваемой по линии 19 после нагрева и испарения в теплообменнике 6. В узле 1 каталитическим паровоздушным риформингом получают водородсодержащий газ, который по линии 20, после охлаждения в теплообменнике 5 направляют в блок 2, где разделяют на водный конденсат, водород, выводимый по линии 21, и продувочный газ, который по линии 22 подают в узел 3 совместно с первой частью сжатого воздуха, выводимого по линии 23 из компрессора 8, в который по линии 24 подают атмосферный воздух. Полученный отходящий газ выводят по линии 25 после редуцирования в турбине 7 и охлаждения в теплообменнике 6 подаваемой по линии 19 смесью воздуха и воды, которую получают смешением второй части сжатого воздуха из линии 23, и воды, подаваемой по линии 26 из блока 4, в который по линии 27 подают балансовое количество воды. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 9, используют на собственные нужды или выводят сторонним потребителям. На линии 15 может быть установлен блок сероочистки углеводородного сырья 12, на линии 20 после теплообменника 5 могут быть размещены конвертор оксида углерода 10 и теплообменник 11, а перед теплообменником 5 -теплообменники 13 и 14 (показано пунктиром). На линии подачи второй части сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом (не показано).
Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может быть использована в промышленности.

Claims (5)

1. Энергоэффективная водородная установка, включающая узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, отличающаяся тем, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи углеводородного сырья расположен блок хемосорбционной сероочистки или блок адсорбционной сероочистки.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника размещены конвертор оксида углерода и второй рекуперационный теплообменник.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа перед рекуперационным теплообменником установлены теплообменники нагрева продувочного газа и сжатого воздуха, подаваемого в узел окисления.
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.
RU2017129175A 2017-08-15 2017-08-15 Энергоэффективная водородная установка RU2657494C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) 2017-08-15 2017-08-15 Энергоэффективная водородная установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) 2017-08-15 2017-08-15 Энергоэффективная водородная установка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657494C1 true RU2657494C1 (ru) 2018-06-14

Family

ID=62620087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129175A RU2657494C1 (ru) 2017-08-15 2017-08-15 Энергоэффективная водородная установка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657494C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU54631U1 (ru) * 2005-06-08 2006-07-10 Владимир Алексеевич Федоров Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом
RU2335642C1 (ru) * 2007-02-19 2008-10-10 Олег Николаевич Фаворский Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной
RU2378188C2 (ru) * 2004-05-28 2010-01-10 Хайрадикс, Инк. Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением
RU2394754C1 (ru) * 2009-03-26 2010-07-20 Дмитрий Львович Астановский Способ получения водорода из углеводородного сырья
JP2017048076A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 関西電力株式会社 水素製造設備及び水素製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2378188C2 (ru) * 2004-05-28 2010-01-10 Хайрадикс, Инк. Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением
RU54631U1 (ru) * 2005-06-08 2006-07-10 Владимир Алексеевич Федоров Электрогенерирующий комплекс с комбинированным топливом
RU2335642C1 (ru) * 2007-02-19 2008-10-10 Олег Николаевич Фаворский Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной
RU2394754C1 (ru) * 2009-03-26 2010-07-20 Дмитрий Львович Астановский Способ получения водорода из углеводородного сырья
JP2017048076A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 関西電力株式会社 水素製造設備及び水素製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394754C1 (ru) Способ получения водорода из углеводородного сырья
AU2020202212B2 (en) Co-electrolysis system and co-electrolysis method using the same
PL164615B1 (pl) Sposób i urzadzenie do wytwarzania energii elektrycznej1 . Sposób wytwarzania energii elektrycznej, w PL PL PL PL PL PL
RU2013113114A (ru) Система и способ генерации энергии
RU2618008C2 (ru) Способ модернизации установок для получения аммиака, использующих природный газ
JP2004079495A (ja) ごみのガス化ガスによる燃料電池発電システム
RU2008113706A (ru) Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации
JP2006045308A (ja) 重質油改質装置、改質方法及びコンバインド発電システム
AU2007232922A1 (en) Liquid fuel synthesis system
RU2657494C1 (ru) Энергоэффективная водородная установка
RU2639397C1 (ru) Способ работы газотурбинной установки на метаносодержащей парогазовой смеси и устройство для его осуществления
JP6974402B2 (ja) 改質ガスを消費するプラント及び原料ガスを改質する方法
AU2007232991A1 (en) Liquid fuel synthesizing system
RU2617754C1 (ru) Водородная установка
CN106397121A (zh) 一种沼气与焦炉煤气联合生产甲醇装置
RU2666876C1 (ru) Автономная водородная установка
CN105745402B (zh) 通过回收热机的循环过程中的能量载体进行能量转化的方法
RU2661580C1 (ru) Автономная установка для получения водорода
RU2587736C1 (ru) Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения
JP5379092B2 (ja) ガス化発電システム
RU2653825C1 (ru) Автономная водородная установка
JP3786759B2 (ja) ガス発生装置
RU2631290C1 (ru) Низкотемпературная водородная установка
EP3410013B1 (en) Combustion gas supply system
RU2685105C1 (ru) Водородная установка (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210708