RU2674123C1 - Installation for production of hydrogen - Google Patents
Installation for production of hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674123C1 RU2674123C1 RU2018116815A RU2018116815A RU2674123C1 RU 2674123 C1 RU2674123 C1 RU 2674123C1 RU 2018116815 A RU2018116815 A RU 2018116815A RU 2018116815 A RU2018116815 A RU 2018116815A RU 2674123 C1 RU2674123 C1 RU 2674123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- reactor
- oxygen
- line
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 68
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 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
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровым риформингом и может найти применение в химической промышленности.The invention relates to installations for the production of hydrogen by steam reforming and may find application in the chemical industry.
Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке, включающей устройство для получения синтез-газа, состоящее из реактора паровой каталитической конверсии конвекционного типа с горелкой и парового котла-утилизатора, а также устройство для сероочистки сырья, конвертор оксида углерода, охладители-осушители дымового и водородсодержащего газа и узел выделения водорода.A known method of producing hydrogen from hydrocarbons [RU 2394754, publ. 07/20/2010,
Недостатком данной установки является большая металлоемкость из-за большой площади теплообменных поверхностей реактора и оборудования для рекуперации тепла.The disadvantage of this installation is its large metal consumption due to the large area of the heat exchange surfaces of the reactor and equipment for heat recovery.
Наиболее близким по технической сущности является способ комбинированного производства электроэнергии и получения обогащенного водородом газа паровым риформингом углеводородной фракции с подводом тепла посредством сжигания водорода по месту осуществления способа [RU 2425995, МПК F02C 6/04, опубл. 10.08.2011 г.], осуществляемый на комбинированную установку, включающую установку для получения водорода в качестве топлива для газотурбинной установки, состоящую из реактора получения синтез-газа паровым риформингом с линией ввода сырьевой смеси, оснащенного устройством нагрева реактора путем сжигания водорода, соединенным с установкой (устройством) для выделения водорода из синтез-газа, включающей конвертор оксида углерода и адсорбционную или мембранную установку извлечения водорода, и системой подачи кислородсодержащего газа с линией ввода воздуха, включающей воздушный компрессор и устройство для циркуляции азота с рекуперационным теплообменником, холодильником, аппаратом воздушного охлаждения, сепаратором и газодувкой.The closest in technical essence is the method of combined production of electricity and the production of hydrogen-enriched gas by steam reforming of the hydrocarbon fraction with heat input by burning hydrogen at the place of the method [RU 2425995,
Недостатками данной установки является сложность из-за большого количества оборудования, а также из-за необходимости использования высоких температур (1000-1200°С) в реакторе для достижения приемлемой глубины превращения сырья.The disadvantages of this installation is the complexity due to the large number of equipment, as well as due to the need to use high temperatures (1000-1200 ° C) in the reactor to achieve an acceptable depth of conversion of raw materials.
Задачей изобретения является упрощение устройства и снижение температуры в реакторе.The objective of the invention is to simplify the device and reduce the temperature in the reactor.
Техническим результатом является упрощение устройства и снижение температуры в реакторе за счет оборудования реакционной зоны реактора узлом селективного выделения водорода и узлом окисления обедненного водородом синтез-газа с системой подачи кислородсодержащего газа.The technical result is to simplify the device and reduce the temperature in the reactor by equipping the reaction zone of the reactor with a selective hydrogen evolution unit and an oxidation unit of hydrogen-depleted synthesis gas with an oxygen-containing gas supply system.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей реактор получения синтез-газа паровым риформингом с линией ввода сырьевой смеси, оборудованный устройством для выделения водорода и устройством нагрева реактора, оснащенным системой подачи кислородсодержащего газа с линией ввода воздуха, рекуперационным теплообменником, холодильником и газодувкой, особенностью является то, что реактор оснащен линией вывода обедненного водородом синтез-газа, разделенной на линии подачи первого и второго потоков, в качестве устройства для выделения водорода в реакционной зоне реактора размещен по меньшей мере один узел селективного выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и отделенный от реакционной зоны реактора водородселективной перегородкой, а в качестве устройства нагрева реактора - по меньшей мере один узел окисления первого потока обедненного водородом синтез-газа с катализатором окисления, отделенным от реакционной зоны реактора газонепроницаемой теплопроводящей перегородкой, на линиях ввода сырьевой смеси и подачи второго потока обедненного водородом синтез-газа размещено устройство для нагрева сырьевой смеси, состоящее из узла теплообмена и узла окисления, оснащенного линиями подачи второго потока кислородсодержащего газа и вывода отходящего газа, кроме того, устройства нагрева реактора и для нагрева сырьевой смеси соединены линиями подачи первого и второго потоков кислородсодержащего газа, соответственно, с системой подачи кислородсодержащего газа, оснащенной линией вывода балансового отходящего газа, при этом холодильник установлен на линии ввода сырьевой смеси.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation, which includes a synthesis gas reactor with steam reforming with a feed line for a raw material mixture, equipped with a device for hydrogen evolution and a heating device for a reactor equipped with an oxygen-containing gas supply system with an air feed line, a heat recovery heat exchanger, a refrigerator and gas blowing, a feature is that the reactor is equipped with a hydrogen-depleted synthesis gas outlet line, divided into supply lines of the first and second flows c, as a device for hydrogen evolution in the reaction zone of the reactor, at least one site for selective hydrogen evolution is placed, equipped with a hydrogen withdrawal line and separated from the reaction zone of the reactor by a hydrogen selective partition, and as a device for heating the reactor, at least one oxidation unit of the first stream hydrogen-depleted synthesis gas with an oxidation catalyst separated from the reaction zone of the reactor by a gas-tight heat-conducting partition on the lines of input of the raw material mixture and supply to A device for heating the feed mixture, consisting of a heat exchange unit and an oxidation unit equipped with supply lines of a second stream of oxygen-containing gas and an outlet of exhaust gas, is arranged for a stream of hydrogen-depleted synthesis gas, in addition, a heating device for the reactor and for heating the feed mixture are connected by supply lines of the first and the second streams of oxygen-containing gas, respectively, with an oxygen-containing gas supply system equipped with a line of output of the balanced off-gas, while the refrigerator is installed on the line input raw meal.
Холодильник может быть оснащен системой сепарации и вывода водного конденсата. Узел селективного выделения водорода может быть оснащен линией подачи продувочного газа, например, водяного пара, что увеличивает производительность водородселективной мембраны.The refrigerator can be equipped with a system of separation and removal of water condensate. The selective hydrogen evolution unit may be equipped with a purge gas supply line, for example, water vapor, which increases the productivity of the hydrogen selective membrane.
Узел селективного выделения водорода может быть выполнен, например, в виде трубчатого элемента с газопроницаемой стенкой, на которую нанесена водородселективная мембрана, например, из палладий-серебряного сплава. Узел нагрева реактора может быть изготовлен, например, в виде трубчатого элемента с газонепроницаемой стенкой, внутри которого размещен катализатор окисления обедненного водородом синтез-газа. Устройство нагрева сырьевой смеси может быть выполнено, например, в виде изотермического каталитического реактора с теплообменными элементами, размещенными в слое катализатора. Реактор получения синтез-газа и его элементы, теплообменники и газодувка могут быть изготовлены в любом исполнении, известном из уровня техники, работоспособном при термобарических условиях протекающих процессов.The site of selective hydrogen evolution can be made, for example, in the form of a tubular element with a gas-permeable wall on which a hydrogen-selective membrane is applied, for example, from a palladium-silver alloy. The reactor heating unit can be made, for example, in the form of a tubular element with a gas-tight wall, inside which an oxidation catalyst for hydrogen-depleted synthesis gas is placed. The device for heating the raw mixture can be performed, for example, in the form of an isothermal catalytic reactor with heat exchange elements located in the catalyst bed. The synthesis gas reactor and its elements, heat exchangers and gas blower can be manufactured in any design known from the prior art, operable under thermobaric conditions of the processes.
Размещение в реакционной зоне реактора узлов селективного выделения водорода и нагрева реактора позволяет удалить водород из реакционной зоны через водородселективную перегородку, сдвинуть равновесие реакции в сторону образования синтез-газа и снизить температуру в реакторе до 650°С, а также нагреть реакционную зону теплом, выделяющимся при окислении обедненного водородом синтез-газа кислородсодержащим газом, за счет чего уменьшить количество оборудования и упростить устройство.Placing in the reaction zone of the reactor the sites of selective hydrogen evolution and heating of the reactor allows hydrogen to be removed from the reaction zone through a hydrogen selective partition, to shift the reaction equilibrium towards the formation of synthesis gas and reduce the temperature in the reactor to 650 ° C, and also to heat the reaction zone with heat generated when oxidation of hydrogen-depleted synthesis gas with an oxygen-containing gas, thereby reducing the amount of equipment and simplifying the device.
Предлагаемая установка включает реактор 1 с катализатором парового риформинга 2, в котором размещены узел селективного выделения водорода с водородселективной перегородкой 3 и узел нагрева реактора с катализатором окисления 4, а также содержит устройство нагрева сырьевой смеси, состоящее из узла окисления 5 и узла теплообмена 6, и систему подачи кислородсодержащего газа с газодувкой 7, рекуперационным теплообменником 8 и холодильником 9.The proposed installation includes a reactor 1 with a
При работе установки водно-углеводородную сырьевую смесь, подаваемую по линии 10, нагревают в холодильнике 9 и узле 6 устройства нагрева сырьевой смеси и направляют в реактор 1, где при контакте с катализатором 2 образуется синтез-газ, содержащий водород, который диффундирует через перегородку 3 и выводится с установки по линии 11. Обедненный водородом синтез-газ выводят по линии 12, которая разделена на линии 13 и 14. Часть обедненного водородом синтез-газа по линии 13 направляют в узел окисления 5, где в присутствии катализатора окисляют частью кислородсодержащего газа, подаваемой по линии 15, полученный охлажденный отходящий газ выводят по линии 16. Другую часть обедненного водородом синтез-газа направляют по линии 14 в узел нагрева реактора 4, где в присутствии катализатора окисления осуществляют контакт с оставшейся частью кислородсодержащего газа, подаваемой через распределительное устройство (показано условно) по линии 17 с помощью газодувки 7 после нагрева в теплообменнике 8. Тепло, выделяющееся при окислении синтез-газа, нагревает катализатор 2, полученный отходящий газ выводят по линии 18, охлаждают в аппаратах 8, 9 и смешивают с воздухом, подаваемым по линии 19, с получением кислородсодержащего газа. Балансовый отходящий газ выводят по линии 20 из линии 18 после холодильника 9. При необходимости по линии 21 в узел селективного выделения водорода 3 подают продувочный газ (показано пунктиром).When the installation is in operation, the water-hydrocarbon feed mixture supplied through
Таким образом, предлагаемое устройство более просто, позволяет снизить температуру в реакторе и может быть использовано в промышленности.Thus, the proposed device is more simple, reduces the temperature in the reactor and can be used in industry.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116815A RU2674123C1 (en) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Installation for production of hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116815A RU2674123C1 (en) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Installation for production of hydrogen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674123C1 true RU2674123C1 (en) | 2018-12-04 |
Family
ID=64603845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116815A RU2674123C1 (en) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Installation for production of hydrogen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674123C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982002547A1 (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-05 | Maxwell P Sweeney | Synthesis gas system |
WO2007002599A2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-04 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Reformer and reforming process for production of hydrogen from hydrocarbon fuel |
RU2378188C2 (en) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Hydrogen synthesis method using steam reforming with partial oxidation |
RU2425995C2 (en) * | 2006-05-09 | 2011-08-10 | Ифп | Method of combined power production and production of hydrogen-enriched gas by steam reforming of hydrocarbon fraction with heat supply by hydrogen burning in place of method realisation |
RU2494040C2 (en) * | 2008-07-01 | 2013-09-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Method and apparatus for producing hydrogen |
-
2018
- 2018-05-04 RU RU2018116815A patent/RU2674123C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982002547A1 (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-05 | Maxwell P Sweeney | Synthesis gas system |
RU2378188C2 (en) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Hydrogen synthesis method using steam reforming with partial oxidation |
WO2007002599A2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-04 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Reformer and reforming process for production of hydrogen from hydrocarbon fuel |
RU2425995C2 (en) * | 2006-05-09 | 2011-08-10 | Ифп | Method of combined power production and production of hydrogen-enriched gas by steam reforming of hydrocarbon fraction with heat supply by hydrogen burning in place of method realisation |
RU2494040C2 (en) * | 2008-07-01 | 2013-09-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Method and apparatus for producing hydrogen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7096317B2 (en) | Reformer containing CO2 film | |
US9126831B2 (en) | Hydrogen/syngas generator with sampling ports | |
US20060216228A1 (en) | Hydrogen generation | |
JP4903339B2 (en) | Method for producing carbon monoxide by catalytic reverse conversion | |
US7695708B2 (en) | Catalytic steam reforming with recycle | |
ES2310303T3 (en) | PROCESS TO REFRIGERATE AN EXOTHERMAL REACTION AREA AND REACTOR UNIT. | |
US7569085B2 (en) | System and method for hydrogen production | |
JPS6158801A (en) | Method of improving hydrocarbon and reactor | |
CA2472326A1 (en) | Process for the production of hydrocarbons | |
DK162935B (en) | PRODUCT GAS PRODUCTION CONTAINING HYDROGEN AND CARBON OXIDES | |
TWI770306B (en) | Hydrogen generator | |
KR102354065B1 (en) | Synthesis gas production process and equipment by catalytic steam reforming of hydrocarbon feed gas | |
JP2014517799A (en) | Non-catalytic recuperation reformer | |
RU2664526C2 (en) | Energy-saving unified method for generating synthesis gas from hydrocarbons | |
RU2674123C1 (en) | Installation for production of hydrogen | |
Iaquaniello et al. | Using palladium membrane reformers for hydrogen production | |
EP3771688B1 (en) | Segregated steam system and process in a hydrogen production facility | |
JP2017113746A (en) | Radiant non-catalytic recuperative reformer | |
RU2652191C1 (en) | Hydrogen plant (embodiments) | |
US11447389B2 (en) | System and process for production of synthesis gas | |
RU2677146C1 (en) | Synthesis gas with the catalytic heater production installation | |
RU2786069C1 (en) | Method for producing hydrogen from natural gas | |
KR20080075130A (en) | Steam generation apparatus and method | |
RU2816114C1 (en) | Method of producing low-carbon hydrogen and electric energy | |
RU2606439C2 (en) | Processing carbon dioxide-riched fraction from plant for producing hydrogen and carbon monoxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |