NL2014700B1 - Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. - Google Patents
Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. Download PDFInfo
- Publication number
- NL2014700B1 NL2014700B1 NL2014700A NL2014700A NL2014700B1 NL 2014700 B1 NL2014700 B1 NL 2014700B1 NL 2014700 A NL2014700 A NL 2014700A NL 2014700 A NL2014700 A NL 2014700A NL 2014700 B1 NL2014700 B1 NL 2014700B1
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- gas
- gas mixture
- sulfur
- vessel
- psa
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 114
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims abstract 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 4
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 4
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- RAOIDOHSFRTOEL-UHFFFAOYSA-N tetrahydrothiophene Chemical compound C1CCSC1 RAOIDOHSFRTOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- -1 tert-butyl thiol Chemical class 0.000 description 1
- WMXCDAVJEZZYLT-UHFFFAOYSA-N tert-butylthiol Chemical compound CC(C)(C)S WMXCDAVJEZZYLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
-
- 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
- C01B3/384—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 the catalyst being continuously externally heated
-
- 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
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/103—Sulfur containing contaminants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
- C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Werkwijze en inrichting (40, 50) voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel dat ten minste een koolwaterstofgas bevat, waarbij eerste scheidingsmiddelen zijn verschaft door een eerste pressure swing adsorption apparaat (10) voor het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel in een ontzwaveld tweede gasmengsel en een zwavelhoudend derde gasmengsel, waarbij omzettingsmiddelen zijn verschaft voor het omzetten van het tweede gasmengsel in een vierde gasmengsel van in hoofdzaak waterstofgas en restgassen, en waarbij tweede scheidingsmiddelen zijn verschaft door een tweede pressure swing adsorption apparaat (20) voor het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen.
Description
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET GENEREREN VAN WATERSTOFGAS UIT EEN ZWAVELHOUDEND KOOLWATERSTOFGAS
De uitvinding betreft een werkwijze voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel dat ten minste een koolwaterstofgas bevat, welke werkwijze de stappen omvat van (i) het verschaffen van het zwavelhoudende eerste gasmengsel, (ii) het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel in een ontzwaveld tweede gasmengsel en een zwavelhoudend derde gasmengsel, (iii) het leiden van het in de tweede stap (ii) afgescheiden tweede gasmengsel naar een omzettingsinrichting voor het omzetten van het tweede gasmengsel in een vierde gasmengsel van in hoofdzaak waterstofgas en restgassen, en (iv) het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen.
Een dergelijke werkwijze is op zich bekend.
Aan het genereren van waterstofgas uit een koolwaterstofgasmengsel door middel van een omzettingsinrichting kleven bezwaren als het koolwaterstofgasmengsel zwavel of zwavelverbindingen bevat, omdat veel van de gebruikelijke katalysatoren in een omzettingsinrichting, bijvoorbeeld een steam reformer worden vergiftigd door zwavel. Zwaveltolerante katalysatoren kunnen in sommige toepassingen uitkomst bieden, maar nemen de aanwezige zwavel en/of zwavelverbindingen niet weg.
Aardgas (NG) kan afhankelijk van de herkomst of de behandeling ervan een zwavelgehalte in de orde van grootte van 5 vppm bevatten. Aan gedistribueerd aardgas in Nederland is bijvoorbeeld tetrahydrothiofeen (THT) toegevoegd als geurstof, maar ook andere zwavelhoudende verbindingen zoals tert-butylthiol, andere thiolen en dimethylsulfide kunnen als geurstof worden toegevoegd. Deze zwavelverbindingen worden toegevoegd in een concentratie die voldoende laag is om het aardgas als brandstof te gebruiken, waarbij verbrandingsgas zonder bezwaar in de atmosfeer kan worden uitgestoten. De concentratie toegevoegde zwavelverbindingen is echter te hoog om het aardgas te gebruiken als grondstof voor de productie van waterstofgas dat geschikt is voor de opwekking van elektriciteit in een brandstofcel.
Het is een doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel, waarbij het gasmengsel wordt ontzwaveld tot een productgasmengsel met een zodanig laag gehalte aan zwavel en/of zwavelverbindingen, dat dit productgasmengsel geschikt is als grondstof voor de productie van waterstofgas, of is toe te passen voor de opwekking van elektriciteit in brandstofcellen. De werkwijze dient continu toepasbaar te zijn, zonder onderbrekingen voor bijvoorbeeld het vervangen van een adsorbens, en dient vrij te zijn van het genereren van vast restafval.
De werkwijze dient geschikt te zijn voor het ontzwavelen van een gas met een laag zwavelgehalte, bijvoorbeeld 5 vppm, tot een productgas met een zeer laag zwavelgehalte, bijvoorbeeld in het ppb (parts per billion) gebied.
Dit doel wordt bereikt, en andere voordelen worden gerealiseerd, met een werkwijze volgens de aanhef, waarbij overeenkomstig de uitvinding de stap (ii) van het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel wordt uitgevoerd volgens een eerste pressure swing adsorption process (PSA-proces), waarbij het eerste gasmengsel wordt ingelaten in ten minste een vat waarin een adsorptiemassa voor het adsorberen van zwavelhoudend materiaal is opgenomen, en de stap (iv) van het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen wordt uitgevoerd volgens een tweede pressure swing adsorption process (PSA-proces), waarbij het vierde gasmengsel wordt ingelaten in ten minste een vat (1', 2', 3', 4') waarin een adsorptiemassa (5') voor het adsorberen van tenminste koolmonoxide en kooldioxide is opgenomen, voor het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en een afgas.
Gevonden is dat Nederlands aardgas, waaraan THT is toegevoegd in een zeer lage concentratie, met een PSA-proces volgens de uitvinding ontzwaveld kan worden tot een productgas met een zwavelgehalte dat in het ppb-gebied ligt.
De adsorptiemassa in ten minste een van de tweede stap (ii) en de vierde stap (iv) is bijvoorbeeld geselecteerd uit de groep materialen die zeolieten, actieve koolstof, gepilaarde kleien (pillard clays), metal-organic frameworks (MOF's) en CMS (carbon molecular sieve) -materiaal omvat.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij de omzettingsinrichting een steam reformer omvat die is voorzien van een brander voor het toevoeren van warmte aan die steam reformer, wordt het in de tweede stap (ii) afgescheiden derde gasmengsel uit het ten minste ene vat in een stap (v) naar de brander van de steam reformer geleid.
Deze uitvoeringsvorm biedt in het bijzonder voordeel bij het ontzwavelen van gedistribueerd aardgas, omdat het derde gasmengsel (het afgas) op economisch verantwoorde wijze wordt benut, terwijl de hoeveelheid zwavel die bij de verbranding van het afgas wordt uitgestoten ver beneden de toegestane grens blijft.
Het afgas uit het tweede PSA-proces wordt in een volgende uitvoeringsvorm bijvoorbeeld gebruikt voor het spoelen van het ten minste ene vat in het eerste PSA-proces, maar kan eveneens naar de brander van de steam reformer geleid.
Bij gebruik van het afgas uit het tweede PSA-proces als spoelgas in het eerste PSA-proces wordt dit afgas bij voorkeur gedroogd, alvorens dit bij het eerste PSA-proces in het ten miste ene vat als spoelgas wordt ingelaten.
De uitvinding betreft voorts een inrichting voor het volgens de hierboven beschreven werkwijze genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel dat ten minste een koolwaterstofgas bevat, welke inrichting omvat: eerste scheidingsmiddelen voor het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel in een ontzwaveld tweede gasmengsel en een zwavelhoudend derde gasmengsel, omzettingsmiddelen voor het omzetten van het tweede gasmengsel in een vierde gasmengsel van in hoofdzaak waterstofgas en restgassen, en tweede scheidingsmiddelen voor het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen, waarbij de eerste scheidingsmiddelen zijn verschaft door een eerste pressure swing adsorption apparaat (PSA-apparaat) dat ten minste een vat omvat waarin een adsorptiemassa voor het adsorberen van zwavelhoudend materiaal is opgenomen, en waarbij de tweede scheidingsmiddelen zijn verschaft door een tweede pressure swing adsorption apparaat (PSA-apparaat) dat ten minste een vat omvat waarin een adsorptiemassa voor het adsorberen van koolmonoxide en kooldioxide is opgenomen.
In een uitvoeringsvorm van deze inrichting omvatten de omzettingsmiddelen een steam reformer die is voorzien van een brander voor het toevoeren van warmte aan die steam reformer, en zijn middelen verschaft voor het leiden van het derde gasmengsel uit het ten minste ene vat naar de brander van de steam reformer.
In weer een uitvoeringsvorm zijn de tweede scheidingsmiddelen verschaft door een tweede pressure swing adsorption apparaat (PSA-apparaat) dat ten minste een vat omvat waarin een adsorptiemassa voor het adsorberen van koolmonoxide en kooldioxide is opgenomen.
Hierbij zijn bijvoorbeeld middelen verschaft voor het leiden van afgas uit het ten minste ene vat van het tweede PSA-apparaat naar de brander van de steam reformer.
In een volgende uitvoeringsvorm zijn middelen verschaft voor het leiden van afgas uit het ten minste ene vat van het tweede PSA-apparaat naar het ten minste ene vat van het eerste PSA-apparaat voor het spoelen daarvan.
Hierbij zijn in een voordelige uitvoeringsvorm middelen verschaft voor drogen van het afgas uit het tweede PSA-apparaat .
De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekeningen.
In de tekeningen tonen
Fig. 1 in schematische weergave een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend gasmengsel, en
Fig. 2 in schematische weergave een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend gasmengsel.
In de figuren zijn overeenkomstige onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingsgetallen.
Fig. 1 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 40 voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend gasmengsel, met een steam reformer 30, een eerste PSA-apparaat 10 en een tweede PSA-apparaat 20.
Het eerste PSA-apparaat 10 omvat vier vaten 1, 2, 3, 4, die elk een adsorptie-bed met een adsorptiemassa 5 van zwavel-adsorberend materiaal, bijvoorbeeld een zeoliet, actieve koolstof, gepilaarde kleien (pillard clays), metal-organic frameworks (MOF's) of CMS (carbon molecular sieve) -materiaal, en een inlaat 6 en een uitlaat 7 hebben. De vaten 1, 2, 3, 4 zijn verbonden met vier parallelle leidingen, te weten een verdeelleiding 8 voor het te scheiden zwavelhoudende gasmengsel (bijvoorbeeld aardgas waaraan een zwavelhoudend geurstof is toegevoegd), een verzamelleiding 9 voor het afgescheiden productgas (methaan), een verzamelleiding 11 voor het afgescheiden afgas (zwavelhoudend methaan), en een verdeelleiding 12 voor equalisatie- en reinigingsgas. In elk van de leidingen 8, 9, 11, 12 is voor elk van de vaten 1, 2, 3, 4 respectievelijk een aanvoerklep 13, een productklep 14, een afgasklep 15 en een equalisatie-en reinigingsklep 16 aanwezig.
De steam reformer 30 is aan zijn ingang gekoppeld met de verzamelleiding 9, en met een stoomleiding 29 die via een eerste warmtewisselaar 25 en een tweede warmtewisselaar 27 is gekoppeld met een waterleiding 31. De verzamelleiding 11 leidt via een terugslagklep 22 naar een opslagvat 23 voor afgas, en leidt via een druk-reduceerapparaat 21, kleppen 26 en een regelklep 18 voor het aanvoeren van afgas naar een brander 28 voor het verhitten van de steam reformer 30. Het opslagvat 23 is gekoppeld met een retourleiding 34, die eveneens via een druk-reduceerapparaat 24, kleppen 26 en een regelklep 18 leidt naar de brander 28 voor het aanvoeren van afgas. De brander 28 is gekoppeld met een aanvoerleiding 33 voor lucht. Een afvoerleiding 32 voor de verbrandingsgassen van de brander 28 leidt via de eerste warmtewisselaar 25 naar de buitenwereld voor het uitstoten van verbrandingsgas met een zwavelgehalte dat, bij gebruik van aardgas als te scheiden gasmengsel, ver onder de wettelijk toegestane en ecologisch verantwoorde grenzen ligt. In de steam reformer 30 wordt een mengsel van via de verzamelleiding 9 aangevoerd productgas van het eerste PSA-apparaat 10 en stoom die wordt aangevoerd via de stoomleiding 29 omgezet tot een heet waterstofrijk mengsel met koolmonoxide, kooldioxide en niet omgezet methaan. Een transportleiding 35 voor dit laatste gasmengsel leidt via de tweede warmtewisselaar 27 en een koeler 19 naar een verdeelleiding 8' van het tweede PSA-apparaat 20.
Het tweede PSA-apparaat 20 omvat eveneens vier vaten 1', 2', 3', 4', die elk die elk een adsorptie-bed, bijvoorbeeld een adsorptiemassa 5' van een zeoliet, actieve koolstof, gepilaarde kleien (pillard clays), metal-organic frameworks (MOF's) of CMS (carbon molecular sieve)-materiaal, en een inlaat 6' en een uitlaat 1’ hebben. De vaten 1', 2’, 3', 4’ zijn verbonden met vier parallelle leidingen, te weten de hiervoor genoemde verdeelleiding 8', een verzamelleiding 9' voor het afgescheiden productgas (waterstofgas), een verzamelleiding 11' voor het afgescheiden afgas (koolmonoxide, kooldioxide, methaan en waterstofgas), en een verdeelleiding 12' voor equalisatie- en reinigingsgas. In elk van de leidingen 8', 9', 11', 12' is voor elk van de vaten 1', 2', 3', 4' respectievelijk een aanvoerklep 13', een productklep 14', een afgasklep 15' en een equalisatie- en reinigingsklep 16' aanwezig. De verzamelleiding 9' voor het afgescheiden productgas leidt via een regelklep 18 naar een product-opslagvat 17. De verzamelleiding 11' voor het afgescheiden afgas leidt via een terugslagklep 22 naar het opslagvat 23 voor afgas, en leidt via een druk-reduceerapparaat 21', kleppen 26 en een regelklep 18 eveneens naar de brander 28.
Fig. 2 is een schematische weergave van een tweede werkwijze en inrichting 50 voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend gasmengsel, met een steam reformer 30, een eerste PSA-apparaat 10 en een tweede PSA-apparaat 20.
De steam reformer 30, het eerste PSA-apparaat 10 en het tweede PSA-apparaat 20 komen overeen met de corresponderende apparaten van de in fig. 1 getoonde inrichting 40. Een belangrijk verschil is dat de verzamelleiding 11' van het tweede PSA-apparaat 20, die via een terugslagklep 22 is verbonden met het opslagvat 23, eveneens ofwel direct via een eerste druk-reduceerapparaat 21 ofwel indirect via het opslagvat 23 en een tweede druk-reduceerapparaat 24, via kleppen 26 en een regelklep 18 is gekoppeld met de verdeelleiding 12 voor equalisatie- en reinigingsgas van het eerste PSA-apparaat 10. Een tweede verschil, samenhangend met het eerste, is dat de verzamelleiding 11 voor het afgas uit het eerste PSA-apparaat 10 niet is gekoppeld met het opslagvat 23. De inrichting 50 biedt het voordeel dat de vaten 1, 2, 3, 4 van het eerste PSA-apparaat 10 op een bijzonder doelmatige wijze kunnen worden gespoeld en gereinigd, door het gebruik als spoelgas in het eerste PSA-apparaat 10 van het afgas uit het tweede PSA-apparaat 20, dat in hoge mate gezuiverd is van zwavel en/of zwavelhoudende verbindingen.
Claims (12)
1. Werkwijze voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel dat ten minste een koolwaterstofgas bevat, welke werkwijze de stappen omvat van (i) het verschaffen van het zwavelhoudende eerste gasmengsel, (ii) het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel in een ontzwaveld tweede gasmengsel en een zwavelhoudend derde gasmengsel, (iii) het leiden van het in de tweede stap (ii) afgescheiden tweede gasmengsel naar een omzettingsinrichting voor het omzetten van het tweede gasmengsel in een vierde gasmengsel van in hoofdzaak waterstofgas en restgassen, en (iv) het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen, met het kenmerk, dat de stap (ii) van het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel wordt uitgevoerd volgens een eerste pressure swing adsorption process (PSA-proces), waarbij het eerste gasmengsel wordt ingelaten in ten minste een vat (1, 2, 3, 4) waarin een adsorptiemassa (5) voor het adsorberen van zwavelhoudend materiaal is opgenomen, en de stap (iv) van het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen wordt uitgevoerd volgens een tweede pressure swing adsorption process (PSA-proces), waarbij het vierde gasmengsel wordt ingelaten in ten minste een vat (1', 2', 3', 4') waarin een adsorptiemassa (5') voor het adsorberen van tenminste koolmonoxide en kooldioxide is opgenomen, voor het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en een afgas.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de adsorptiemassa (5, 5') is geselecteerd uit de groep materialen die zeolieten, actieve koolstof, gepilaarde kleien (pillard clays), metal-organic frameworks (MOF's) en CMS (carbon molecular sieve)-materiaal omvat.
3. Werkwijze volgens een der conclusies 1-2, waarbij de omzettingsinrichting een steam reformer (30) omvat die is voorzien van een brander (28) voor het toevoeren van warmte aan die steam reformer (30), gekenmerkt door een stap (v) van het leiden van het in de tweede stap (ii) afgescheiden derde gasmengsel uit het ten minste ene vat (1, 2, 3, 4) naar de brander (28) van de steam reformer (30) .
4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt door een stap (vi) van het leiden van afgas uit het tweede PSA-proces naar de brander (28) van de steam reformer (30) .
5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt door een stap (vii) van het spoelen van het ten minste ene vat (1, 2, 3, 4) in het eerste PSA-proces met afgas uit het tweede PSA-proces.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, gekenmerkt door het drogen van het afgas uit het tweede PSA-proces voorafgaand aan de stap (vii) van het spoelen.
7. Inrichting (40, 50) voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend eerste gasmengsel dat ten minste een koolwaterstofgas bevat, omvattend eerste scheidingsmiddelen voor het scheiden van het zwavelhoudende eerste gasmengsel in een ontzwaveld tweede gasmengsel en een zwavelhoudend derde gasmengsel, omzettingsmiddelen voor het omzetten van het tweede gasmengsel in een vierde gasmengsel van in hoofdzaak waterstofgas en restgassen, en tweede scheidingsmiddelen voor het scheiden van het vierde gasmengsel in waterstofgas en restgassen, met het kenmerk, dat de eerste scheidingsmiddelen zijn verschaft door een eerste pressure swing adsorption apparaat (10) (PSA-apparaat (10)) dat ten minste een vat (1, 2, 3, 4) omvat waarin een adsorptiemassa (5) voor het adsorberen van zwavelhoudend materiaal is opgenomen, en de tweede scheidingsmiddelen zijn verschaft door een tweede pressure swing adsorption apparaat (20) (PSA-apparaat (20)) dat ten minste een vat (1', 2', 3', 4') omvat waarin een adsorptiemassa (5') voor het adsorberen van koolmonoxide en kooldioxide is opgenomen.
8. Inrichting (40, 50) volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de adsorptiemassa (5, 5') is geselecteerd uit de groep materialen die zeolieten, actieve koolstof, gepilaarde kleien (pillard clays), metal-organic frameworks (MOF's) en CMS (carbon molecular sieve)-materiaal omvat.
9. Inrichting (40, 50) volgens een der conclusies 7-8, met het kenmerk, dat de omzettingsmiddelen een steam reformer (30) omvatten die is voorzien van een brander (28) voor het toevoeren van warmte aan die steam reformer (30), en middelen (11, 21, 26, 28) zijn verschaft voor het leiden van het derde gasmengsel uit het ten minste ene vat (1, 2, 3, 4) naar de brander (28).
10. Inrichting (40) volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat middelen (11', 21', 26, 18; 11', 22, 23, 34, 21) zijn verschaft voor het leiden van afgas uit het ten minste ene vat (1', 2', 3', 4') van het tweede PSA-apparaat (20) naar de brander (28) van de steam reformer (30).
11. Inrichting (50) volgens een der conclusies 9-10, met het kenmerk, dat middelen (11', 21, 26, 18; 11', 22, 23, 24) zijn verschaft voor het leiden van afgas uit het ten minste ene vat (1', 2', 3', 4') van het tweede PSA-apparaat (20) naar het ten minste ene vat (1, 2, 3, 4) van het eerste PSA-apparaat (10) voor het spoelen daarvan.
12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat middelen zijn verschaft voor drogen van het afgas uit het tweede PSA-apparaat.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL2014700A NL2014700B1 (nl) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. |
ES16165864T ES2762870T3 (es) | 2015-04-23 | 2016-04-18 | Método y dispositivo para generar gas hidrógeno a partir de un gas hidrocarbono sulfuroso |
PL16165864T PL3085662T3 (pl) | 2015-04-23 | 2016-04-18 | Sposób i urządzenie do wytwarzania gazowego wodoru z gazu węglowodorowego zawierającego siarkę |
EP16165864.6A EP3085662B1 (en) | 2015-04-23 | 2016-04-18 | Method and device for generating hydrogen gas from a sulphurous hydrocarbon gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL2014700A NL2014700B1 (nl) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL2014700A NL2014700A (nl) | 2016-10-26 |
NL2014700B1 true NL2014700B1 (nl) | 2017-01-26 |
Family
ID=53189130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL2014700A NL2014700B1 (nl) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3085662B1 (nl) |
ES (1) | ES2762870T3 (nl) |
NL (1) | NL2014700B1 (nl) |
PL (1) | PL3085662T3 (nl) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017004326A1 (de) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Linde Aktiengesellschaft | Verbesserte Verwendung des Restgases einer Druckwechseladsorptionsanlage |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6521143B1 (en) * | 2000-04-13 | 2003-02-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Co-production of carbon monoxide-rich syngas wth high purity hydrogen |
WO2009090631A2 (en) * | 2008-01-14 | 2009-07-23 | Hydrogen Catalyst Ltd. | Monolithic catalyst and uses thereof |
JP2014508040A (ja) * | 2011-03-01 | 2014-04-03 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 選択的な硫黄除去方法 |
-
2015
- 2015-04-23 NL NL2014700A patent/NL2014700B1/nl active
-
2016
- 2016-04-18 EP EP16165864.6A patent/EP3085662B1/en active Active
- 2016-04-18 PL PL16165864T patent/PL3085662T3/pl unknown
- 2016-04-18 ES ES16165864T patent/ES2762870T3/es active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL3085662T3 (pl) | 2020-04-30 |
EP3085662A1 (en) | 2016-10-26 |
ES2762870T3 (es) | 2020-05-26 |
NL2014700A (nl) | 2016-10-26 |
EP3085662B1 (en) | 2019-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Miltner et al. | Review on available biogas upgrading technologies and innovations towards advanced solutions | |
Kadam et al. | Recent advancement in biogas enrichment and its applications | |
US20110123878A1 (en) | Dual Purpose Gas Purification by Using Pressure Swing Adsorption Columns for Chromatographic Gas Separation | |
WO2017006724A1 (ja) | 原料ガスの精製装置、及び精製方法 | |
FR2836061A1 (fr) | Procede de traitement d'un melange gazeux comprenant de l'hydrogene et du sulfure d'hydrogene | |
US10722836B2 (en) | Hydrogen recovery method | |
KR20180014770A (ko) | 바이오가스 정제 설비에서 활성탄을 불활성화시키는 방법 | |
US8158378B2 (en) | Utilizing waste tail gas from a separation unit biogas upgrade systems as beneficial fuel | |
US20140134695A1 (en) | Integrated hybrid membrane/absorption process for co2 capture and utilization | |
NL2014700B1 (nl) | Werkwijze en inrichting voor het genereren van waterstofgas uit een zwavelhoudend koolwaterstofgas. | |
ES2377753T3 (es) | Procedimiento de adsorción para recuperar hidrógeno de mezclas de gases de alimentación con baja concentración de hidrógeno | |
NL2014701B1 (nl) | Werkwijze en inrichting voor het ontzwavelen van een gasmengsel volgens een pressure swing adsorption process. | |
US20120275992A1 (en) | Dual Purpose Gas Purification by Using Pressure Swing Adsorption Columns for Chromatographic Gas Separation | |
US20130060074A1 (en) | Method for Producing High Purity Biomethane Without Adding Unacceptable Quantities of Moisture | |
CN113214879A (zh) | 一种天然气干式净化装置及工艺 | |
FR3035337B1 (fr) | Procede de purification d'un gaz comprenant du methane | |
CN215693174U (zh) | 一种天然气催化脱硫净化装置 | |
CN109355120A (zh) | 生物气提纯精制天然气方法 | |
CN213101492U (zh) | 从石化排放尾气中同时回收氢气和甲烷气的装置 | |
CN212800255U (zh) | 一种高炉煤气吸附脱硫的装置 | |
FR2970425A1 (fr) | Traitement d'un flux gazeux contenant des mercaptans | |
CN113318593A (zh) | 一种天然气催化脱硫净化装置及工艺 | |
US7621987B2 (en) | Self regenerating desulfurizer for gaseous fuels | |
NL2010816C2 (nl) | Werkwijze en inrichting voor het scheiden van een kooldioxide en methaan bevattend gasmengsel. | |
US20210238520A1 (en) | Plant and process for the production of desulfurized biogas |