RU2616942C1

RU2616942C1 - Installation of hydrogen pressure hydrogen

Info

Publication number: RU2616942C1
Application number: RU2016120252A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-04-18

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: installation includes a desulphurization unit and a raw material converter with a burner located on the feed line, a carbon monoxide converter connected by a supply line of a portion of the prepared water to a water treatment unit, and a hydrogen evolution unit equipped with a purging gas supply line to the burner. The supply line of at least a portion of the prepared water adjoins the feed line, whereupon the heat exchanger for heating the raw material mixture with water vapor and water is placed, connected by a synthesis gas feed line to a feed converter and a carbon monoxide converter which is equipped with feed lines for a portion of the feedstock and output of its mixture with water vapor into the feed line before the heat exchanger. The hydrogen evolution unit is connected by a condensate supply line to a water treatment unit.

EFFECT: increase of hydrogen pressure.

4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к установкам для получения водорода методом паровой конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to installations for producing hydrogen by the method of steam reforming of hydrocarbon feedstocks and can be used in various industries.

Известен способ получения водорода из углеводородного газа [RU 2088518, МПК С01В 3/32, С01В 3/36, опубл. 27.08.97 г.], осуществляемый на установке, включающей теплообменник, аппарат сероочистки газа с линией подачи водорода, сатуратор с линией подачи воды, конвертор метана с теплообменником, конвертор оксида углерода с теплообменником и конденсатором, компрессор, аппарат очистки от углекислого газа и блок короткоцикловой адсорбции с газодувкой и линией вывода водорода.A known method of producing hydrogen from hydrocarbon gas [RU 2088518, IPC С01В 3/32, СВВ 3/36, publ. August 27, 1997], carried out at a plant including a heat exchanger, a gas desulfurization apparatus with a hydrogen supply line, a saturator with a water supply line, a methane converter with a heat exchanger, a carbon monoxide converter with a heat exchanger and a condenser, a compressor, a carbon dioxide purification apparatus, and a unit short-cycle adsorption with a gas blower and a hydrogen withdrawal line.

Недостатком установки является наличие компрессора и отсутствие оборудования для рекуперации тепла отходящих дымовых газов.The disadvantage of this installation is the presence of a compressor and the absence of equipment for the recovery of heat from the flue gases.

Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, МПК С01В 3/34, С01В 3/12, опубл. 20.07.2010 г.,], осуществляемый на установке, которая включает узел сероочистки и реактор паровой каталитической конверсии (конвертор сырья) с горелкой, расположенные на линии подачи сырья, паровой котел-утилизатор и конвертор оксида углерода, оснащенные линиями подачи подготовленной воды из узла водоподготовки, подачи водяного пара в линию подачи сырья перед конвертором и вывода избыточного водяного пара, охладители-осушители дымовых газов и водородсодержащего газа, соединенные линиями подачи конденсата с узлом водоподготовки, а также узел выделения водорода, оснащенный линией подачи продувочного газа в горелку.Closest to the technical nature of the claimed invention, a method of producing hydrogen from hydrocarbon raw materials [RU 2394754, IPC С01В 3/34, СВВ 3/12, publ. July 20, 2010], carried out at a plant that includes a desulfurization unit and a steam catalytic conversion reactor (feed converter) with a burner located on the feed line, a steam recovery boiler and a carbon monoxide converter equipped with prepared water from the unit water treatment, water vapor supply to the feed line in front of the converter and the output of excess water vapor, coolers, dehumidifiers of flue gases and hydrogen-containing gas, connected by condensate supply lines to the water treatment unit, as well as the unit hydrogen evolution, equipped with a purge gas supply line to the burner.

Недостатком данной установки является низкое давление водорода из-за низкого давления насыщенного водяного пара, получаемого в конверторе оксида углерода вследствие низкой температуры процесса конверсии.The disadvantage of this installation is the low hydrogen pressure due to the low pressure of saturated water vapor produced in the carbon monoxide converter due to the low temperature of the conversion process.

Задача изобретения - повышение давления водорода.The objective of the invention is to increase the pressure of hydrogen.

Техническим результатом является получение водорода высокого давления за счет примыкания линии подачи по меньшей мере части сырья к линии подачи подготовленной воды в конвертор оксида углерода и линии подачи оставшейся ее части к линии подачи сырья в конвертор сырья.The technical result is the production of high-pressure hydrogen by connecting the supply line of at least a portion of the feed to the feed water line to the carbon monoxide converter and the supply line of the remaining portion thereof to the feed feed line to the feed converter.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей узел сероочистки и конвертор сырья с горелкой, расположенные на линии подачи сырья, конвертор оксида углерода, соединенный линией подачи части подготовленной воды с узлом водоподготовки, а также узел выделения водорода, оснащенный линией подачи продувочного газа в горелку, особенностью является то, что линия подачи по меньшей мере части подготовленной воды примыкает к линии подачи сырья, на которой затем размещен теплообменник нагрева смеси сырья обессеривания с водяным паром и водой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором сырья и конвертором оксида углерода, который оснащен линиями ввода части сырья и вывода ее смеси с водяным паром в линию подачи сырья перед теплообменником, а узел выделения водорода соединен линией подачи конденсата с узлом водоподготовки.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation including a desulfurization unit and a feedstock converter with a burner located on a feed line, a carbon monoxide converter connected by a supply line of a portion of the prepared water to a water treatment unit, as well as a hydrogen evolution unit equipped with a purge supply line gas to the burner, a feature is that the supply line of at least a portion of the prepared water is adjacent to the feed line of the raw material, on which the heat exchanger for heating the raw material mixture is then placed steam and water sulfurization, connected by a synthesis gas supply line with a raw material converter and a carbon monoxide converter, which is equipped with lines for introducing a part of the raw material and its mixture with water vapor into the raw material supply line in front of the heat exchanger, and the hydrogen evolution unit is connected to the condensate supply line with water treatment unit.

Линия подачи смеси части сырья с водяным паром может быть дополнительно соединена с линией подачи сырья после теплообменника, что позволяет регулировать температуру синтез-газа, подаваемого в конвертор оксида углерода. К линии подачи синтез-газа в конвертор оксида углерода может примыкать линия подачи части подготовленной воды, что позволяет регулировать состав подаваемого синтез-газа. Горелка может быть оснащена одной из линий подачи на сжигание: части сырья, части сероочищенного сырья, топлива со стороны.The feed line for the mixture of part of the feedstock with water vapor can be additionally connected to the feed line after the heat exchanger, which makes it possible to control the temperature of the synthesis gas supplied to the carbon monoxide converter. A feed line of a portion of the prepared water may adjoin the synthesis gas supply line to the carbon monoxide converter, which allows controlling the composition of the supplied synthesis gas. The burner can be equipped with one of the supply lines for combustion: part of the raw material, part of the sulfur-purified raw material, fuel from the side.

Оснащение конвертора оксида углерода линиями ввода части сырья и вывода ее смеси с водяным паром в линию подачи сырья перед теплообменником позволяет за счет тепла процесса конверсии оксида углерода получить водяной пар в смеси с частью сырья при высоком давлении, за счет чего повысить давление водорода.Equipping the carbon monoxide converter with lines for introducing part of the raw material and withdrawing its mixture with water vapor to the feed line before the heat exchanger allows, due to the heat of the conversion process of carbon monoxide, water vapor in the mixture with part of the raw material to be obtained at high pressure, thereby increasing the pressure of hydrogen.

Предлагаемая установка включает узел сероочистки 1, теплообменник 2, конвертор сырья 3 с горелкой 4, конвертор оксида углерода 5, узел выделения водорода 6, узел водоподготовки 7, оснащенные линиями подачи сырья 8, воды 9, воздуха 10 и топлива 11, вывода дымовых газов 12 и водорода 13, а также технологическими линиями 14-20.The proposed installation includes a desulfurization unit 1, a heat exchanger 2, a feedstock converter 3 with a burner 4, a carbon monoxide converter 5, a hydrogen evolution unit 6, a water treatment unit 7, equipped with feed lines 8, water 9, air 10 and fuel 11, flue gas outlet 12 and hydrogen 13, as well as production lines 14-20.

При работе установки углеводородное сырье по линии 8 подают для сероочистки в узел 1, затем одну его часть смешивают с частью подготовленной воды, подаваемой по линии 14, нагретой смесью части сырья с водяным паром (паросырьевой смесью), подаваемой по линии 15, нагревают синтез-газом в теплообменнике 2 и подают в конвертор 3 с горелкой 4, в которую по линии 10 подают воздух, а на сжигание по линии 11 - топливо, по линии 16 из узла 6 - продувочный газ, а дымовой газ выводят по линии 12. Синтез-газ из конвертора 3 по линии 17 через теплообменник 2 подают в конвертор 5, из которого водородсодержащий газ по линии 13 выводят с установки после охлаждения, сепарации, осушки и очистки в узле 6, из которого по линии 18 конденсат водяного пара подают в узел 7 совместно с водой, подаваемой по линии 9. Из узла 7 часть подготовленной воды по линии 19 и остальную часть сырья по линии 20 направляют в конвертор 5 в качестве хладоагента и затем по линии 15 выводят в виде паросырьевой смеси.During operation of the installation, hydrocarbon feedstock is supplied through line 8 for desulfurization to unit 1, then one part of it is mixed with part of the prepared water supplied through line 14, heated by a mixture of a portion of the feedstock with water vapor (steam-feed mixture) supplied through line 15, and the synthesis is heated. gas in the heat exchanger 2 and fed to the converter 3 with a burner 4, into which air is supplied via line 10, and fuel for combustion through line 11, purge gas through line 16 from unit 6, and flue gas is discharged through line 12. Synthesis gas from the converter 3 through line 17 through the heat exchanger 2 is fed into the converter torus 5, from which hydrogen-containing gas is discharged via line 13 from the unit after cooling, separation, drying and purification in unit 6, from which water condensate is supplied to unit 7 along line 18 along with water supplied through line 9. From part 7, part prepared water through line 19 and the rest of the feedstock through line 20 is sent to the converter 5 as a refrigerant and then through line 15 is withdrawn in the form of a steam-raw mixture.

В качестве топлива в горелку 4 может быть подана или часть сырья до его сероочистки, или часть сероочищенного сырья, или топливо со стороны. Часть подготовленной воды может направляться в линию подачи синтез-газа для регулировки его состава перед конвертором оксида углерода 5, а по меньшей мере часть паросырьевой смеси может быть подана в линию сырья после теплообменника (показано пунктиром).As fuel, burner 4 can be supplied with either a part of the raw material before its desulfurization, or a part of the sulfur-purified raw material, or external fuel. Part of the prepared water can be sent to the synthesis gas supply line to adjust its composition in front of the carbon monoxide converter 5, and at least part of the steam-raw material mixture can be fed to the raw material line after the heat exchanger (shown by a dotted line).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить давление получаемого водорода и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation allows you to increase the pressure of the resulting hydrogen and can be used in industry.

Claims

1. Установка получения водорода высокого давления, включающая узел сероочистки и конвертор сырья с горелкой, расположенные на линии подачи сырья, конвертор оксида углерода, соединенный линией подачи части подготовленной воды с узлом водоподготовки, а также узел выделения водорода, оснащенный линией подачи продувочного газа в горелку, отличающаяся тем, что линия подачи по меньшей мере части подготовленной воды примыкает к линии подачи сырья, на которой затем размещен теплообменник нагрева смеси сырья с водяным паром и водой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором сырья и конвертором оксида углерода, который оснащен линиями ввода части сырья и вывода ее смеси с водяным паром в линию подачи сырья перед теплообменником, а узел выделения водорода соединен линией подачи конденсата с узлом водоподготовки.1. Installation for the production of high-pressure hydrogen, including a desulfurization unit and a feed converter with a burner located on the feed line, a carbon monoxide converter connected to the supply line of part of the prepared water to the water treatment unit, and also a hydrogen evolution unit equipped with a purge gas supply line to the burner characterized in that the supply line of at least a portion of the prepared water is adjacent to the feed line of the raw material, on which is then placed a heat exchanger for heating the mixture of raw materials with water vapor and water, connected iniey feed synthesis gas feed converter and a carbon monoxide converter which features a portion of the feed lines of the input and output of its mixture with steam in the feedstock supply line before the heat exchanger, and a hydrogen separation assembly is connected to a condensate supply line from the water treatment unit.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия подачи смеси части сырья с водяным паром дополнительно соединена с линией подачи сырья после теплообменника.2. Installation according to claim 1, characterized in that the supply line of the mixture of part of the feedstock with water vapor is additionally connected to the feed line after the heat exchanger.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к линии подачи синтез-газа в конвертор оксида углерода примыкает линия подачи части подготовленной воды.3. Installation according to claim 1, characterized in that the supply line of the prepared water is adjacent to the synthesis gas supply line to the carbon monoxide converter.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что горелка оснащена одной из линий подачи на сжигание: части сырья, части сероочищенного сырья, топлива со стороны.4. Installation according to claim 1, characterized in that the burner is equipped with one of the supply lines for combustion: part of the feed, part of the sulfur-purified feed, fuel from the side.