RU2674123C1 - Установка для получения водорода - Google Patents
Установка для получения водорода 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
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровым риформингом. Предложена установка, включающая реактор с катализатором парового риформинга, в котором размещены узел селективного выделения водорода с водородселективной перегородкой и узел нагрева реактора с катализатором окисления, также содержащая устройство нагрева сырьевой смеси, состоящее из узла окисления и узла теплообмена, и систему подачи кислородсодержащего газа с газодувкой, холодильником и рекуперационным теплообменником. При работе установки водно-углеводородную сырьевую смесь нагревают в холодильнике и узле теплообмена и направляют в реактор, где при контакте с катализатором парового риформинга образуется синтез-газ, содержащий водород, который диффундирует через водородселективную перегородку и выводится с установки. Обедненный водородом синтез-газ выводят двумя потоками. Первый поток направляют в узел окисления, где в присутствии катализатора окисляют частью кислородсодержащего газа, а полученный охлажденный отходящий газ выводят с установки. Второй поток обедненного водородом синтез-газа направляют в узел нагрева реактора, где в присутствии катализатора окисления осуществляют контакт с оставшейся частью кислородсодержащего газа, подаваемого через распределительное устройство с помощью газодувки после нагрева в рекуперационном теплообменнике. Тепло, выделяющееся при окислении синтез-газа, нагревает катализатор парового риформинга, а полученный отходящий газ охлаждают в рекуперационном теплообменнике и холодильнике и смешивают с воздухом, с получением кислородсодержащего газа. Балансовый отходящий газ выводят после охлаждения в холодильнике. Изобретение позволяет упростить устройство и снизить температуру в реакторе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровым риформингом и может найти применение в химической промышленности.
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.
Недостатком данной установки является большая металлоемкость из-за большой площади теплообменных поверхностей реактора и оборудования для рекуперации тепла.
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.
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.
Задачей изобретения является упрощение устройства и снижение температуры в реакторе.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Таким образом, предлагаемое устройство более просто, позволяет снизить температуру в реакторе и может быть использовано в промышленности.
Claims (2)
1. Установка для получения водорода, включающая 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, газодувкой: рекуперационным теплообменником и холодильником, отличающаяся тем, 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.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел селективного выделения водорода оснащен линией подачи продувочного газа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116815A RU2674123C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Установка для получения водорода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116815A RU2674123C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Установка для получения водорода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674123C1 true RU2674123C1 (ru) | 2018-12-04 |
Family
ID=64603845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018116815A RU2674123C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Установка для получения водорода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674123C1 (ru) |
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 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
| RU2425995C2 (ru) * | 2006-05-09 | 2011-08-10 | Ифп | Способ комбинированного производства электроэнергии и получения обогащенного водородом газа паровым риформингом углеводородной фракции с подводом тепла посредством сжигания водорода по месту осуществления способа |
| RU2494040C2 (ru) * | 2008-07-01 | 2013-09-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Способ и устройство для получения водорода |
-
2018
- 2018-05-04 RU RU2018116815A patent/RU2674123C1/ru 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 (ru) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением |
| WO2007002599A2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-04 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Reformer and reforming process for production of hydrogen from hydrocarbon fuel |
| RU2425995C2 (ru) * | 2006-05-09 | 2011-08-10 | Ифп | Способ комбинированного производства электроэнергии и получения обогащенного водородом газа паровым риформингом углеводородной фракции с подводом тепла посредством сжигания водорода по месту осуществления способа |
| RU2494040C2 (ru) * | 2008-07-01 | 2013-09-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Способ и устройство для получения водорода |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9126831B2 (en) | Hydrogen/syngas generator with sampling ports | |
| RU2560363C2 (ru) | Способ риформинга углеводородов | |
| US20060216228A1 (en) | Hydrogen generation | |
| CA2626523C (en) | Catalytic steam reforming with recycle | |
| JP2021054714A (ja) | Ｃｏ２膜を含む改質装置 | |
| US7569085B2 (en) | System and method for hydrogen production | |
| JPS6158801A (ja) | 炭化水素を改質する方法及び反応器 | |
| CA2472326A1 (en) | Process for the production of hydrocarbons | |
| DK162935B (da) | Apparat til fremstilling af produktgas med indhold af hydrogen og carbonoxider | |
| TWI770306B (zh) | 氫氣產生裝置 | |
| KR102354065B1 (ko) | 탄화수소 공급 가스의 촉매적 스팀 개질에 의한 합성 가스 제조 공정 및 설비 | |
| RU2664526C2 (ru) | Энергосберегающий унифицированный способ генерации синтез-газа из углеводородов | |
| RU2674123C1 (ru) | Установка для получения водорода | |
| JP2024541418A (ja) | 水素製造のための装置 | |
| RU2652191C1 (ru) | Водородная установка (варианты) | |
| EP3771688B1 (en) | Segregated steam system and process in a hydrogen production facility | |
| RU2677146C1 (ru) | Установка для получения синтез-газа с каталитическим нагревателем | |
| JP2017113746A (ja) | 放射状の非触媒性の回収改質装置 | |
| US11447389B2 (en) | System and process for production of synthesis gas | |
| RU2786069C1 (ru) | Способ получения водорода из природного газа | |
| BRPI0618102A2 (pt) | método e aparelho para geração de vapor | |
| RU2823306C1 (ru) | Установка для конверсии углеводородов и способ ее работы | |
| RU2816114C1 (ru) | Способ производства низкоуглеродного водорода и электрической энергии | |
| RU2824996C1 (ru) | Установка для конверсии углеводородов и способ ее работы | |
| CA3088018C (en) | Segregated steam system and process in a hydrogen production facility |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |