RU2653825C1 - Автономная водородная установка - Google Patents
Автономная водородная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653825C1 RU2653825C1 RU2017130491A RU2017130491A RU2653825C1 RU 2653825 C1 RU2653825 C1 RU 2653825C1 RU 2017130491 A RU2017130491 A RU 2017130491A RU 2017130491 A RU2017130491 A RU 2017130491A RU 2653825 C1 RU2653825 C1 RU 2653825C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- air
- line
- unit
- reactor
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 17
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media 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
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, которые используют, в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах. Автономная водородная установка включает линию подачи углеводородного сырья и реактор паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа, также линии ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой. Установка оборудована холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой. При этом узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой. На линии вывода отходящего газа установлены теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи в реактор углеводородного сырья и воздуха. При этом установка оборудована с газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор. Технический результат заключается в упрощении и автономности данной установки. 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано, в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах.
Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010, МПК C01В 3/34, C01B 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, МПК С01B 3/38], осуществляемый на установке с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линиями ввода нагретых смесей кислородсодержащего газа (воздуха) с водой, а также углеводородного сырья с водой и водным конденсатом и линией вывода водородсодержащего газа с теплообменниками, холодильником-конденсатором и узлом выделения водорода, оснащенным линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа с узлом сжигания (окисления), оснащенным линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменниками нагрева смеси воздуха газа с водой.
Основным недостатком данной установки является сложность и потребность в подаче со стороны воды и электроэнергии для сжатия воздуха.
Задача изобретения - упрощение и автономность установки.
Техническим результатом является упрощение установки за счет размещения узла выделения водорода с водородселективной перегородкой в реакторе и ее автономность за счет установки на линии вывода отходящего газа газотурбинного агрегата и холодильника-конденсатора.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа и линиями ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой, оборудованной холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой, особенностью является то, что узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой, на линии вывода отходящего газа установлены также теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи углеводородного сырья и воздуха в реактор, при этом установка оборудована газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор.
Узел выделения водорода может быть оснащен линией ввода продувочного газа, например водяного пара. Узел окисления может быть соединен линией подачи отработанного газа с энергоисточником на топливных элементах.
Узел выделения водорода может быть выполнен, например, в виде трубчатого элемента с газопроницаемой стенкой, на которую нанесена водородселективная мембрана, например, из палладий-серебряного сплава, а узел окисления, например, в виде каталитического реактора окисления. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
Автономность установки достигается за счет исключения подачи электроэнергии и воды путем размещения на линии вывода отходящего газа соответственно газотурбинного агрегата для использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа и холодильника-конденсатора воды для компенсации ее химического потребления при паровоздушном риформинге. Размещение в реакторе узла выделения водорода с водородселективной перегородкой позволяет получать водород без использования дополнительного оборудования и упростить установку.
Предлагаемая установка включает реактор паровоздушного риформинга 1 с катализатором 2 и узлом выделения водорода с водородселективной перегородкой 3, узел окисления 4, теплообменники 5 и 6, холодильник-конденсатор 7 и газотурбинный агрегат, состоящий из турбины 8, компрессора 9 и электрогенератора 10.
При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 11, и воздух, подаваемый из компрессора 9 по линии 12, смешивают с водой, подаваемой из холодильника-конденсатора 7 по линиям 13 и 14, нагревают и испаряют в теплообменниках 5 и 6 соответственно и направляют в реактор 1, где путем паровоздушного риформинга в присутствии катализатора 2 получают водородсодержащий газ, водород из которого диффундирует через водородселективную перегородку узла 3 и выводится с установки по линии 15. Обедненный водородсодержащий газ из реактора 1 по линии 16 подают в узел 4 совместно с воздухом, подаваемым по линии 17 из компрессора 9, в который по линии 18 подают атмосферный воздух. Отходящий газ из узла 4 выводят по линии 19 после редуцирования в турбине 8, охлаждения в теплообменниках 5, 6 и доохлаждения с выделением воды в холодильнике-конденсаторе 7. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 10, подают на собственные нужды и/или на сторону. Пунктиром показана возможная подача по линии 20 в узел 3 продувочного газа, а по линии 21 в узел 4 - отработанного газа топливных элементов.
Таким образом, предлагаемая установка работает автономно и может быть использована в промышленности.
Claims (1)
- Автономная водородная установка с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа и линиями ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой, оборудованная холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой, отличающаяся тем, что узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой, на линии вывода отходящего газа установлены также теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи в реактор углеводородного сырья и воздуха, при этом установка оборудована газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130491A RU2653825C1 (ru) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Автономная водородная установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017130491A RU2653825C1 (ru) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Автономная водородная установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653825C1 true RU2653825C1 (ru) | 2018-05-14 |
Family
ID=62152924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017130491A RU2653825C1 (ru) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Автономная водородная установка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653825C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998049428A1 (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Siemens Westinghouse Power | Retrofitting coal-fired power generation systems with hydrogen combustors |
| RU77864U1 (ru) * | 2008-03-26 | 2008-11-10 | Игорь Витальевич Горячев | Установка для получения водорода из твердых бытовых отходов |
| 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 |
| EA024944B1 (ru) * | 2012-12-26 | 2016-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Водородная установка для использования энергии восполняемых источников с сезонно-цикловым режимом энергопотребления |
| 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
- 2017-08-28 RU RU2017130491A patent/RU2653825C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998049428A1 (en) * | 1997-04-30 | 1998-11-05 | Siemens Westinghouse Power | Retrofitting coal-fired power generation systems with hydrogen combustors |
| RU2378188C2 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
| RU77864U1 (ru) * | 2008-03-26 | 2008-11-10 | Игорь Витальевич Горячев | Установка для получения водорода из твердых бытовых отходов |
| RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
| EA024944B1 (ru) * | 2012-12-26 | 2016-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Водородная установка для использования энергии восполняемых источников с сезонно-цикловым режимом энергопотребления |
| 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 |
|---|---|---|
| US8893505B2 (en) | Integrated solar-gas turbine cogeneration plant | |
| RU2415073C2 (ru) | Компактный реактор реформинга | |
| WO2009057939A3 (en) | Hydrogen generator with easy start-up and stable operation and high efficiency | |
| Ortiz et al. | Optimization of power and hydrogen production from glycerol by supercritical water reforming | |
| US20070072027A1 (en) | Fuel cell water purification system and method | |
| RU2013149403A (ru) | Способ работы и устройство газотурбинной установки | |
| RU2008113706A (ru) | Способ создания водородного энергохимического комплекса и устройство для его реализации | |
| RU2443040C2 (ru) | Система топливных элементов | |
| RU2010111755A (ru) | Способ эксплуатации энергетической установки с интегрированной газификацией, а также энергетическая установка | |
| RU2653825C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
| RU2011140430A (ru) | Способ и устройство для равномерной выработки пара из отходящего тепла дегидрирования предельных углеводородов | |
| RU2372277C1 (ru) | Способ получения водорода и устройство для его осуществления | |
| RU2661580C1 (ru) | Автономная установка для получения водорода | |
| RU2526851C1 (ru) | Энергоустановка на основе топливных элементов | |
| RU2453525C1 (ru) | Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления | |
| RU2679330C1 (ru) | Энергетический комплекс на основе газификации отходов биомассы | |
| RU2617754C1 (ru) | Водородная установка | |
| JP5379092B2 (ja) | ガス化発電システム | |
| RU2666876C1 (ru) | Автономная водородная установка | |
| RU2657494C1 (ru) | Энергоэффективная водородная установка | |
| RU2587736C1 (ru) | Установка для утилизации низконапорного природного и попутного нефтяного газов и способ её применения | |
| EA029923B1 (ru) | Способ преобразования энергии с регенерацией энергоносителей в циклическом процессе теплового двигателя | |
| RU2677146C1 (ru) | Установка для получения синтез-газа с каталитическим нагревателем | |
| RU2708936C1 (ru) | Мультигенерирующий комплекс с комбинированным топливом при дополнительном производстве водорода и кислорода | |
| RU2685105C1 (ru) | Водородная установка (варианты) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |