RU2124928C1 - Device for hydrogen generation - Google Patents
Device for hydrogen generation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124928C1 RU2124928C1 RU98101785/25A RU98101785A RU2124928C1 RU 2124928 C1 RU2124928 C1 RU 2124928C1 RU 98101785/25 A RU98101785/25 A RU 98101785/25A RU 98101785 A RU98101785 A RU 98101785A RU 2124928 C1 RU2124928 C1 RU 2124928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- adsorbers
- heat exchanger
- adsorber
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности для получения технологических газов, в том числе и водорода, а также при реконструкции действующих установок получения технического водорода с размещением части технологического оборудования в помещениях, категорированных как взрывоопасные. The invention relates to installations for the conversion of hydrocarbons and can be used in the chemical, metallurgical and other industries for the production of process gases, including hydrogen, as well as in the reconstruction of existing plants for the production of technical hydrogen with the placement of part of the technological equipment in rooms categorized as explosive.
Известен способ получения высокочистого водорода, включающий получение смеси синтез-газа оксида углерода и водорода, конверсию синтез-газа до оксида углерода и водорода и очистку полученного водорода адсорбцией. (Патент US N 5152976, МКИ-6, C 01 B 3/26, 06.10.92). Способ осуществляют в установке, соответствующей проводимым ступеням процесса получения водорода и обеспечивающей степень очистки водорода 99.75%. Однако данный способ и установка не обеспечивают высокого выхода целевого продукта водорода и выделения в качестве одного из продуктов диоксида углерода при очистке технического водорода. A known method for producing high-purity hydrogen, including the production of a mixture of synthesis gas of carbon monoxide and hydrogen, the conversion of synthesis gas to carbon monoxide and hydrogen and purification of the obtained hydrogen by adsorption. (Patent US N 5152976, MKI-6, C 01 B 3/26, 10/06/92). The method is carried out in an installation corresponding to the steps of the process for producing hydrogen and providing a degree of hydrogen purification of 99.75%. However, this method and installation do not provide a high yield of the target hydrogen product and the release of carbon dioxide as one of the products during the purification of industrial hydrogen.
Известен также способ получения водорода из углеводородного сырья (газа) путем проведения паровой конверсии углеводородов, конверсии оксида углерода, очистки конвертированного газа от оксидов углерода и метана короткоцикловой адсорбцией (КЦА) с выделением водорода и с последующей регенерацией адсорбента продувкой частью водорода с получением газов регенерации и возвратом их после подогрева и сжатия на стадию конверсии метана. (Nitrogen, 1980, N 122, v.98, p.38). There is also a method of producing hydrogen from hydrocarbon feedstock (gas) by conducting steam conversion of hydrocarbons, conversion of carbon monoxide, purification of the converted gas from carbon oxides and methane by short-cycle adsorption (CCA) with hydrogen evolution and subsequent regeneration of the adsorbent by purging with a part of hydrogen to produce regeneration gases and returning them after heating and compression to the methane conversion stage. (Nitrogen, 1980, N 122, v. 98, p. 38).
Установка, обеспечивающая реализацию данного способа, включает реактор конверсии углеводородов (природного газа), конвертор оксида углерода, теплообменник, блок адсорбционной очистки водорода от оксидов углерода, метана короткоцикловой адсорбцией (КЦА), блок регенерации адсорбента, компрессор. An installation providing the implementation of this method includes a hydrocarbon (natural gas) conversion reactor, a carbon monoxide converter, a heat exchanger, a unit for adsorption purification of hydrogen from carbon oxides, short-cycle adsorption methane (CCA), an adsorbent regeneration unit, and a compressor.
Недостатками известного способа и установки является невысокая степень превращения метана и низкий выход целевого продукта - водорода, повышенный расход пара и повышенный расход энергии на конверсию, подогрев газов регенерации и их сжатие до давления парогазовой смеси. Кроме того, эта установка не может обеспечить получение конвертированного газа при давлении около 0.07 МПа. The disadvantages of this method and installation is the low degree of methane conversion and low yield of the target product - hydrogen, increased steam consumption and increased energy consumption for conversion, heating of regeneration gases and their compression to the pressure of the vapor-gas mixture. In addition, this installation cannot ensure the production of converted gas at a pressure of about 0.07 MPa.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения водорода из углеводородного сырья и установка (схема), в которой осуществляют это способ, описанный в патенте РФ N 2088518, МКИ-6, C 01 B 3/32, 27.08.97. The closest in technical essence and the achieved result is a method for producing hydrogen from hydrocarbon feedstocks and an installation (circuit) in which this method is carried out as described in RF patent N 2088518, MKI-6, C 01 B 3/32, 08/27/97.
Известный способ включает паровую конверсию углеводородного сырья (газа) с получением газа, содержащего водород и оксид углерода, подачу полученного газа на конверсию оксида углерода, охлаждение конвертированного газа с отделением из него диоксида углерода, очистку полученного при этом газа от оксидов углерода и метана методом короткоцикловой адсорбции при повышенном давлении с получением целевого продукта - водорода и последующей регенерацией адсорбента путем продувки частью полученного водорода, причем короткоцикловую адсорбцию ведут под давлением 15 - 30 кгс/см2, а газы регенерации направляют на стадию конверсии оксида углерода.The known method includes steam conversion of hydrocarbon feedstock (gas) to produce a gas containing hydrogen and carbon monoxide, supplying the obtained gas to the conversion of carbon monoxide, cooling the converted gas to separate carbon dioxide from it, and purifying the resulting gas from carbon oxides and methane using the short-cycle method adsorption at elevated pressure to obtain the target product - hydrogen and subsequent regeneration of the adsorbent by purging part of the hydrogen produced, and short-cycle adsorption in they go under pressure of 15-30 kgf / cm 2 , and the regeneration gases are sent to the stage of carbon monoxide conversion.
Установка для осуществления способа включает линии подвода углеводородного сырья - природного газа и водорода, теплообменник, последовательно соединенные с ним аппарат сероочистки, сатуратор для насыщения парами воды с добавлением определенного количества перегретого пара, теплообменник для нагрева парогазовой смеси до 540oC, конвертор метана, теплообменник для охлаждения конвертированного газа, конвертор оксида углерода, компрессор для сжатия до 18 ата охлажденного конвертированного газа, содержащего смесь H2, CO, CH4 и N2, блок короткоцикловой адсорбции (КЦА) для выделения чистого водорода, свободного от примесей, а также продувку для направления газов десорбции в аппарат конверсии оксида углерода.The installation for carrying out the method includes lines for supplying hydrocarbon feedstocks — natural gas and hydrogen, a heat exchanger, a desulfurization apparatus connected in series with it, a saturator for saturating water vapor with the addition of a certain amount of superheated steam, a heat exchanger for heating the gas mixture to 540 o C, methane converter, heat exchanger for cooling the converted gas, carbon monoxide converter, compressor for compressing up to 18 atm of cooled converted gas containing a mixture of H 2 , CO, CH 4 and N 2 , block short cyclic adsorption (CCA) for the release of pure hydrogen, free from impurities, as well as a purge for directing desorption gases into the apparatus for the conversion of carbon monoxide.
К недостаткам данного способа и установки для его осуществления следует отнести низкий выход целевого продукта - водорода при очистке конвертированного газа методом короткоцикловой адсорбции. The disadvantages of this method and installation for its implementation should include a low yield of the target product is hydrogen when cleaning the converted gas by the method of short-cycle adsorption.
Из-за наличия в исходном технологическом газе азота, который накапливается в очищаемом водородсодержащем газе, требуется увеличение отдувки, при этом снижается качество извлекаемого водорода. Due to the presence of nitrogen in the original process gas, which accumulates in the hydrogen-containing gas to be cleaned, an increase in blow-off is required, while the quality of the extracted hydrogen decreases.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности процесса получения водорода за счет создания установки с таким размещением технологического оборудования (узлов, линий), которое позволило бы использовать помещения и площадки с категорийностью по взрывоопасности. The objective of the invention is to increase the efficiency of the process for producing hydrogen by creating an installation with such an arrangement of technological equipment (nodes, lines) that would allow the use of premises and sites with a categorization of explosion hazard.
Поставленная задача решается в предложенной установке получения технического водорода из углеводородного сырья, включающей линии подвода углеводородного сырья и водорода, теплообменник и последовательно соединенные с ним аппарат сероочистки, сатуратор для насыщения смеси газов парами воды, теплообменник для нагрева парогазовой смеси до 520-540oC, конвертор метана, теплообменники для охлаждения конвертированного газа, конверторы оксида углерода, теплообменник и компрессор для сжатия охлажденного конвертированного газа, адсорбер для очистки газа от диоксида углерода, а также блок адсорбционной очистки для выделения чистого водорода, который состоит из двух параллельных линий, каждая из которых включает три последовательно соединенных адсорбера, размещенных в едином корпусе, причем в каждом адсорбере соотношение высоты к диаметру адсорбера составляет более 8.The problem is solved in the proposed installation for the production of technical hydrogen from hydrocarbon feedstock, including the supply line of hydrocarbon feedstock and hydrogen, a heat exchanger and a desulfurization apparatus connected in series with it, a saturator to saturate the gas mixture with water vapor, a heat exchanger for heating the gas mixture to 520-540 o C, methane converter, heat exchangers for cooling the converted gas, carbon monoxide converters, heat exchanger and compressor for compressing the cooled converted gas, adsorber for Cleaning the gas from carbon dioxide, as well as adsorption purification unit for separation of pure hydrogen, which consists of two parallel lines each of which includes three series-connected adsorbers arranged in a single casing, wherein in each adsorber height ratio to the diameter of the adsorber is more than 8.
Кроме того, корпус, в котором размещены адсорберы, рассчитан на разгерметизацию одного или нескольких адсорберов или линии адсорберов. In addition, the housing in which the adsorbers are located is designed for depressurization of one or more adsorbers or a line of adsorbers.
Схема предложенной установки представлена на фиг. 1 и включает линии подвода природного газа (1) и водорода (2) к теплообменнику (3), последовательно соединенному с аппаратом сероочистки (4), сатуратором (5), теплообменником (6), конвертором метана (7), и теплообменником (8). Аппарат со среднетемпературной конверсией оксида углерода (9) последовательно соединен с аппаратом низкотемпературной конверсии оксида углерода (10). После скруббера-охладителя (11) установка содержит компрессор для сжатия синтез-газа до 2.4-2.6 МПа (12) и адсорбер водной очистки конвертированного газа от диоксида углерода (13). Заключительная часть установки представляет собой систему адсорберов с активированным углем (14), состоящую из двух параллельных линий, каждая из которых состоит из трех последовательно соединенных адсорберов, помещенных в единый корпус (15). A diagram of the proposed installation is shown in FIG. 1 and includes lines for supplying natural gas (1) and hydrogen (2) to a heat exchanger (3) connected in series with a desulfurization apparatus (4), a saturator (5), a heat exchanger (6), a methane converter (7), and a heat exchanger (8 ) The apparatus with medium temperature conversion of carbon monoxide (9) is connected in series with the apparatus for low temperature conversion of carbon monoxide (10). After the scrubber-cooler (11), the installation contains a compressor for compressing the synthesis gas to 2.4-2.6 MPa (12) and an adsorber for water purification of the converted gas from carbon dioxide (13). The final part of the installation is a system of activated carbon adsorbers (14), consisting of two parallel lines, each of which consists of three series-connected adsorbers placed in a single housing (15).
Получение технического водорода в такой установке осуществляют следующим образом. Obtaining technical hydrogen in such an installation is as follows.
Природный газ (1) из заводского коллектора под давлением 0.35 МПа смешивают с водородом (2) для гидрирования сернистых соединений и после нагрева до 380oC в конвективном подогревателе (3) трубчатой печи подают на стадию сероочистки в аппарат (4), где производят очистку газа от соединений серы до ее остаточного содержания в очищенном газе менее 0,5 мг/м3. Очищенный природный газ насыщают водяным паром в соотношении 3:1 в сатураторе (5) и после перегрева в подогревателе-теплообменнике (6), установленном в газоходе после радиационной камеры (7) трубчатой печи, до 520-540oC подают в нижнюю часть реакционных труб, установленных в радиационной камере конвертора (7) с панельными горелками и горелками настильного сжигания отбросной фракции очистки водорода. Реакционная смесь, поднимаясь снизу вверх по слою никелевого катализатора, поглощает тепло от сжигания топливного газа, за счет которого и происходит процесс конверсии с разложением углеводородов на CO, CO2 и H2, при этом температура конвертированного газа возрастает до 820 - 860oC, а содержание остаточного метана в конвертированном газе уменьшается до 0.9 - 0.6%.Natural gas (1) from the factory collector is mixed with hydrogen (2) under a pressure of 0.35 MPa to hydrogenate sulfur compounds and, after heating to 380 ° C, in a convective heater (3) of the tube furnace, it is fed to the desulfurization stage in the apparatus (4), where it is cleaned gas from sulfur compounds to its residual content in the purified gas is less than 0.5 mg / m 3 . The purified natural gas is saturated with water vapor in a ratio of 3: 1 in the saturator (5) and after overheating in the preheater-heat exchanger (6) installed in the duct after the radiation chamber (7) of the tube furnace, up to 520-540 o C are fed to the bottom of the reaction pipes installed in the radiation chamber of the converter (7) with panel burners and burners for flat burning of the waste fraction of hydrogen purification. The reaction mixture, rising from bottom to top along the nickel catalyst layer, absorbs heat from the combustion of fuel gas, due to which the conversion process occurs with the decomposition of hydrocarbons into CO, CO 2 and H 2 , while the temperature of the converted gas rises to 820 - 860 o C, and the residual methane content in the converted gas is reduced to 0.9 - 0.6%.
Прореагировавший конвертированный газ по внутренней газоотводящей трубе, отдавая тепло реагирующей парогазовой смеси, охлаждается до 540 - 560oC и с этой температурой выводится из реакционных труб. После охлаждения в теплообменнике (8) до температуры 360oC газ подают в среднетемпературный конвертор оксида углерода (9), а затем после дополнительного охлаждения до 200 - 210oC - в конвертор низкотемпературной конверсии оксида углерода (10). Содержание оксида углерода в сухом газе после низкотемпературной конверсии не превышает 0.6%. После охлаждения за счет оборотной воды в скруббере-охладителе (11) конвертированный газ смешивают с газами десорбции, сжимают в компрессоре (12) до давления 2.4 - 2.6 МПа и подают в адсорбер водной очистки (13) для очистки от диоксида углерода. Очищенный от CO2 конвертированный газ подают на заключительную стадию очистки - в систему-блок адсорберов с активированным углем (14, 15), в котором проводят процесс адсорбции с длинным циклом, т. е. в течение 8 - 24 часов происходит адсорбция примесей из технического водорода с получением чистого водорода для технических целей. Очистку водорода осуществляют на двух линиях, каждая из которых состоит из трех последовательно соединенных адсорберов с соотношением высоты к диаметру корпуса адсорбера более 8, и помещенных в единый корпус (15), расчетное давление которого превышает расчетное давление нагнетающих компрессоров.The reacted converted gas through an internal gas exhaust pipe, giving off the heat of the reacting vapor-gas mixture, is cooled to 540 - 560 o C and with this temperature is removed from the reaction pipes. After cooling in a heat exchanger (8) to a temperature of 360 ° C, gas is supplied to a medium temperature carbon monoxide converter (9), and then after additional cooling to 200 - 210 ° C, to a low temperature carbon monoxide conversion converter (10). The carbon monoxide content in dry gas after low-temperature conversion does not exceed 0.6%. After cooling due to circulating water in a scrubber-cooler (11), the converted gas is mixed with desorption gases, compressed in a compressor (12) to a pressure of 2.4 - 2.6 MPa and fed to an aqueous purifier (13) to remove carbon dioxide. The converted gas purified from CO 2 is fed to the final purification stage - to the activated carbon adsorbers block system (14, 15), in which the adsorption process is carried out with a long cycle, i.e., impurities are adsorbed from the technical hydrogen to produce pure hydrogen for technical purposes. Hydrogen purification is carried out on two lines, each of which consists of three adsorbers connected in series with a ratio of height to diameter of the adsorber casing of more than 8, and placed in a single casing (15), the design pressure of which exceeds the design pressure of the discharge compressors.
Подобная компоновка узлов процесса адсорбции позволит при реконструкции действующих установок получения водорода разместить оборудование в помещениях с категорийностью по взрывоопасности, т.к. в каждом аппарате адсорбционной очистке происходят отдельные стадии поглощения примесей, сброс давления с отдувкой инертов и стадия тонкой отдувки сорбционной поверхности чистым водородом. Such an arrangement of the nodes of the adsorption process will allow for the reconstruction of existing hydrogen production facilities to place equipment in rooms with an explosion hazard category, because In each adsorption purification apparatus, separate stages of absorption of impurities, depressurization with inert blowing, and the stage of thin blowing of the sorption surface with pure hydrogen occur.
Сбросный газ отдувки примесей и водород тонкой отдувки под давлением, близким к атмосферному, выводятся из адсорберов и направляются на сжигание в горелки настильного пламени, размещенные в своде трубчатой печи с панельными горелками. Impurity blow-off gas and fine-pressure hydrogen under atmospheric pressure are removed from the adsorbers and sent for burning in the burners of the flat flame, placed in the arch of the tube furnace with panel burners.
Диоксид углерода при сбросе давления десорбируют из воды и направляют потребителю. Carbon dioxide when depressurized is desorbed from water and sent to the consumer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98101785/25A RU2124928C1 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Device for hydrogen generation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98101785/25A RU2124928C1 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Device for hydrogen generation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2124928C1 true RU2124928C1 (en) | 1999-01-20 |
RU98101785A RU98101785A (en) | 1999-05-20 |
Family
ID=20201811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98101785/25A RU2124928C1 (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Device for hydrogen generation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124928C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624708C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-05 | Андрей Владиславович Курочкин | Installation for producing hydrogen from hydrocarbon gas |
RU2631290C1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-09-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Low-temperature hydrogen plant |
-
1998
- 1998-02-10 RU RU98101785/25A patent/RU2124928C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624708C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-07-05 | Андрей Владиславович Курочкин | Installation for producing hydrogen from hydrocarbon gas |
RU2631290C1 (en) * | 2016-07-25 | 2017-09-20 | Андрей Владиславович Курочкин | Low-temperature hydrogen plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4707665B2 (en) | Process for producing hydrogen from methane-containing gas, in particular natural gas, and system for carrying out the process | |
RU2479484C2 (en) | Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis | |
RU2394754C1 (en) | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon material | |
RU2478564C2 (en) | Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis | |
RU2147692C1 (en) | Power generation process | |
RU2604624C2 (en) | Method and device for gasification of biomass by recycling carbon dioxide without oxygen | |
JP2008528423A (en) | Syngas production method with low carbon dioxide emission | |
JP2006522588A (en) | Self-contained streamline methane and / or high purity hydrogen generation system | |
CN101434879A (en) | Method for preparing methyl alcohol synthesis gas and compressed natural gas from coke oven gas and coal | |
CN109399564B (en) | A device and method for directly utilizing high-temperature coke oven waste gas to produce high-purity hydrogen | |
CN113830735B (en) | Hydrocarbon fuel reforming medium temperature purification hydrogen production method, equipment and fuel cell energy supply system | |
AU2007250925B2 (en) | Method for treatment of drain in hydrogen production and hydrogen production system | |
KR20230022859A (en) | How to produce hydrogen | |
CN101155753A (en) | Combustion device that produces hydrogen with re-use of captured co2 | |
RU2124928C1 (en) | Device for hydrogen generation | |
CA2379942A1 (en) | A combined heat and power plant and a process for the operation thereof | |
RU2203214C1 (en) | Methanol production process | |
JPH10273301A (en) | Hydrogen manufacturing equipment | |
RU2617754C1 (en) | Hydrogen plant | |
JP2020066585A (en) | Synthesis equipment and synthesis method of organic matter | |
JPH0463993B2 (en) | ||
RU132442U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCING ETHYLENE | |
KR20240111741A (en) | How to retrofit a hydrogen production unit | |
JPH0261410B2 (en) | ||
JPS6039050B2 (en) | Methanol manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20051110 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090211 |