RU2666876C1 - Автономная водородная установка - Google Patents
Автономная водородная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666876C1 RU2666876C1 RU2017129172A RU2017129172A RU2666876C1 RU 2666876 C1 RU2666876 C1 RU 2666876C1 RU 2017129172 A RU2017129172 A RU 2017129172A RU 2017129172 A RU2017129172 A RU 2017129172A RU 2666876 C1 RU2666876 C1 RU 2666876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- line
- water
- hydrogen
- unit
- Prior art date
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 41
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 22
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 abstract 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production 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
- C01B3/34—Production 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
- C01B3/38—Production 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process 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, 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. Причем в качестве линии ввода нагретой смеси воздуха и воды установка оснащена линией ввода нагретой смеси воздуха и водного конденсата, в качестве линии ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата - линией ввода нагретой смеси углеводородного сырья и водного конденсата, а в качестве теплообменника нагрева смеси воздуха и воды установлен теплообменник нагрева смеси воздуха и водного конденсата. Блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата. Также установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом. Технический результат заключается в автономной водородной установке. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах.
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.
Основным недостатком данной установки является потребность во внешних источниках воды, а также электроэнергии для сжатия воздуха.
Задача изобретения - автономная водородная установка.
Техническим результатом является автономная водородная установка за счет использования для сжатия воздуха вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа путем установки газотурбинного агрегата с электрогенератором, а также выделение и рециркуляция водного конденсата путем установки холодильника-конденсатора.
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 в качестве линии ввода нагретой смеси воздуха и воды установка оснащена линией ввода нагретой смеси воздуха и водного конденсата, в качестве линии ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата - линией ввода нагретой смеси углеводородного сырья и водного конденсата, а в качестве теплообменника нагрева смеси воздуха и воды установлен теплообменник нагрева смеси воздуха и водного конденсата, блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, при этом 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 водного конденсата, кроме того, на линии вывода отходящего газа после теплообменника нагрева смеси воздуха и водного конденсата установлен холодильник-конденсатор, оснащенный линией вывода водного конденсата.
Для работы на сернистом сырье на линии подачи углеводородного сырья устанавливают блок сероочистки. Для увеличения выхода водорода на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника размещают конвертор оксида углерода и дополнительный рекуперационный теплообменник, а также устанавливают 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 размещают устройство для обогащения воздуха кислородом.
Блок выделения водорода может состоять, например, из сепаратора и узла мембранного выделения водорода. Узел окисления продувочного газа может представлять собой, например, изотермический каталитический реактор окисления. Вырабатываемая электроэнергия 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.
Установка электрогенератора с газотурбинным агрегатом позволяет исключить потребление электроэнергии со стороны за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа для сжатия воздуха и других собственных нужд, а оснащение установки холодильником-конденсатором позволяет выделить из отходящего газа водный конденсат в количестве, достаточном для компенсации химического потребления воды, обеспечивая автономность водородной установки.
Предлагаемая установка включает узел паровоздушного риформинга 1, блок выделения водорода 2, узел окисления 3, рекуперационный теплообменник 4, теплообменник нагрева смеси воздуха и водного конденсата 5, холодильник-конденсатор 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, подаваемого в узел окисления 14.
При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 15, смешивают с водным конденсатом, подаваемой по линии 16 из линии 17, и по линии 18 из блока 2, и, после нагрева в теплообменнике 4, направляют по линии 19 в узел 1 совместно со смесью воздуха и водного конденсата, подаваемой по линии 20 после нагрева и испарения в теплообменнике 5. В узле 1 путем паровоздушного риформинга получают водородсодержащий газ, который по линии 21 после охлаждения в теплообменнике 4 направляют в блок 2, где разделяют на водный конденсат, водород, выводимый по линии 22, и продувочный газ, который по линии 23 подают в узел 3 совместно с первой частью сжатого воздуха, подаваемого по линии 24 из компрессора 8, в который по линии 25 подают атмосферный воздух. Полученный отходящий газ выводят по линии 26 после редуцирования в турбине 7, охлаждения в теплообменнике 5 и доохлаждения, например, воздухом, с выделением водного конденсата в холодильнике-конденсаторе 6, выводимого по линии 17. Смесь воздуха и водного конденсата получают смешением второй части сжатого воздуха, подаваемой из компрессора 8 по линии 27, и водного конденсата, подаваемого по линии 28 из линии 17. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 9, используют на собственные нужды и/или подают сторонним потребителям. Пунктиром показана возможная установка на линии 15 блока сероочистки 12, на линии 21 после теплообменника 4 - конвертора оксида углерода 10 и теплообменника 11, а перед теплообменником 4 - теплообменников 13 и 14. При использовании полученного водорода в топливных элементах отходящий из них газ может быть подан по линии 29 в линию 23. На линиях 17 и 18 могут быть установлены устройства для очистки воды (не показано).
Таким образом, предлагаемая установка работает автономно и может быть использована в промышленности.
Claims (5)
1. Автономная 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 в качестве линии ввода нагретой смеси воздуха и воды установка оснащена линией ввода нагретой смеси воздуха и водного конденсата, в качестве линии ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата - линией ввода нагретой смеси углеводородного сырья и водного конденсата, а в качестве теплообменника нагрева смеси воздуха и воды установлен теплообменник нагрева смеси воздуха и водного конденсата, блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, при этом 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 водного конденсата, кроме того, на линии вывода отходящего газа после теплообменника нагрева смеси воздуха и водного конденсата установлен холодильник-конденсатор, оснащенный линией вывода водного конденсата.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи углеводородного сырья расположен блок 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129172A RU2666876C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Автономная водородная установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129172A RU2666876C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Автономная водородная установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2666876C1 true RU2666876C1 (ru) | 2018-09-12 |
Family
ID=63580490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129172A RU2666876C1 (ru) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Автономная водородная установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2666876C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1368455A1 (ru) * | 1986-02-28 | 1988-01-23 | Омский политехнический институт | Комплексна парогазова установка |
| RU83542U1 (ru) * | 2008-12-05 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Турбоводородная энергоустановка |
| 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 |
| RU2520482C1 (ru) * | 2012-11-13 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения водорода и водород-метановой смеси |
| 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 |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129172A patent/RU2666876C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1368455A1 (ru) * | 1986-02-28 | 1988-01-23 | Омский политехнический институт | Комплексна парогазова установка |
| RU2378188C2 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
| RU83542U1 (ru) * | 2008-12-05 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Турбоводородная энергоустановка |
| RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
| RU2520482C1 (ru) * | 2012-11-13 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения водорода и водород-метановой смеси |
| 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 | |
| RU2119700C1 (ru) | Способ и установка для комбинированного производства электрической и механической энергии | |
| US8187568B2 (en) | Method and plant for the production of synthesis gas from biogas | |
| RU2604624C2 (ru) | Способ и устройство для газификации биомассы путем рециркуляции диоксида углерода без кислорода | |
| AU2020202212B2 (en) | Co-electrolysis system and co-electrolysis method using the same | |
| JP2016516276A (ja) | 燃料電池を使用する集積化された発電および炭素捕捉 | |
| RU2013113114A (ru) | Система и способ генерации энергии | |
| CN101309857A (zh) | 使用由至少一个燃气轮机产生的含氧气体生产合成气的方法 | |
| JP2017157442A (ja) | 副生水素利用システム | |
| US8227120B2 (en) | Volatile organic compound abatement with fuel cell power plant | |
| RU2666876C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
| RU2617754C1 (ru) | Водородная установка | |
| RU2657494C1 (ru) | Энергоэффективная водородная установка | |
| RU2661580C1 (ru) | Автономная установка для получения водорода | |
| CN106397121A (zh) | 一种沼气与焦炉煤气联合生产甲醇装置 | |
| RU2653825C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
| RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
| RU2679241C1 (ru) | Установка производства водорода | |
| RU2685105C1 (ru) | Водородная установка (варианты) | |
| RU2672415C1 (ru) | Водородная установка (варианты) | |
| RU2631290C1 (ru) | Низкотемпературная водородная установка | |
| KR20170034718A (ko) | 복합발전 시스템 | |
| EP3410013B1 (en) | Combustion gas supply system | |
| RU2614668C1 (ru) | Водородная установка | |
| RU2674123C1 (ru) | Установка для получения водорода |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |