RU2617754C1

RU2617754C1 - Hydrogen plant

Info

Publication number: RU2617754C1
Application number: RU2016123816A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-04-26

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: plant includes a desulphurization unit mounted on the feed line, a converter with a burner connected by a synthesis gas feed line to a carbon monoxide converter which is connected by a water supply line as a coolant to a water treatment unit, and by a hydrogen-containing gas supply line with a hydrogen evolution unit, equipped with a line of purge gas supply to the burner, equipped with fuel supply and fuel gas outlet line. At that, the desulfurization unit is equipped with a feed line for purified raw materials as a coolant to the carbon monoxide converter connected by a water supply line to the water treatment unit, and two heat exchangers for synthesis gas/heated mixture of raw materials with water and a condensate trap located therebetween and connected to the water treatment unit by the purge water outlet line are installed in the synthesis gas supply line.

EFFECT: reduced raw material consumption.

3 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, опубл. 27.08.97 г., МПК C01B 3/32, C01B 3/36], осуществляемый на установке, включающей теплообменник, аппарат сероочистки газа с линией подачи водорода, сатуратор с линией подачи воды, конвертор метана с теплообменником, конвертор окиси 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, publ. 08/27/97, IPC C01B 3/32, C01B 3/36], carried out on 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 short cycle adsorption unit with a gas blower and a hydrogen output 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, опубл. 20.07.2010 г., МПК C01B 3/34, C01B 3/12], осуществляемый на установке, которая включает блок сероочистки и реактор паровой каталитической конверсии (конвертор) с горелкой, расположенные на линии подачи сырья, паровой котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, оснащенные линиями подачи водяного пара в линию подачи сырья и вывода избыточного водяного пара, охладители-осушители водородсодержащего газа и дымовых газов, соединенные линиями подачи водного конденсата с блоком водоподготовки, который также соединен линиями подачи воды с паровым котлом-утилизатором и конвертором окиси углерода, и блок выделения водорода, оснащенный линией подачи продувочного газа в горелку, оснащенную линией подачи части сырья в качестве топлива.Closest to the technical nature of the claimed invention, a method of producing hydrogen from hydrocarbon raw materials [RU 2394754, publ. July 20, 2010, MPK C01B 3/34, C01B 3/12], carried out at the installation, which includes a desulfurization unit and a steam catalytic conversion reactor (converter) with a burner located on the feed line, a steam recovery boiler and an oxide converter carbon, equipped with water vapor supply lines to the feed and excess water vapor output lines, hydrogen-gas and flue gas coolers-dehumidifiers, connected by water condensate supply lines to a water treatment unit, which is also connected by water supply lines to a scrap boiler carbon monoxide converter and converter, and a hydrogen evolution unit equipped with a purge gas supply line to the burner, equipped with a feed part of the feedstock as fuel.

Недостатком данной установки является высокий расход сырья из-за его затрат на получение избыточного водяного пара.The disadvantage of this installation is the high consumption of raw materials due to its costs of obtaining excess water vapor.

Задача изобретения - снижение расхода сырья.The objective of the invention is to reduce the consumption of raw materials.

Техническим результатом является снижение расхода сырья за счет исключения получения избыточного водяного пара путем соединения блока сероочистки с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве теплоносителя, а также установки рекуперационных теплообменников с конденсатоотводчиком на линии подачи синтез-газа.The technical result is to reduce the consumption of raw materials by eliminating the production of excess water vapor by connecting the desulfurization unit with a carbon monoxide converter with a feed line of purified raw materials as a heat carrier, as well as installing recovery heat exchangers with a condensate drain on the synthesis gas supply line.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок сероочистки, установленный на линии подачи сырья, конвертор с горелкой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, который соединен линией подачи воды в качестве хладагента с блоком водоподготовки, а линией подачи водородсодержащего газа - с блоком выделения водорода, оснащенным линией подачи продувочного газа в горелку, оборудованную линиями подачи топлива и вывода дымовых газов, согласно изобретению блок сероочистки оснащен линией подачи очищенного сырья в качестве хладагента в конвертор окиси углерода, а на линии подачи синтез-газа установлены два теплообменника синтез-газ/нагретая смесь сырья с водой и конденсатоотводчик, размещенный между ними и соединенный с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation, including a desulfurization unit installed on a feed line, a converter with a burner connected by a synthesis gas supply line to a carbon monoxide converter, which is connected by a water supply line as a refrigerant to a water treatment unit, and a line supply of hydrogen-containing gas - with a hydrogen evolution unit equipped with a purge gas supply line to the burner equipped with fuel supply and flue gas exhaust lines; according to the invention, a desulfurization unit o equipped with a supply line of purified raw materials as a refrigerant to a carbon monoxide converter, and two synthesis gas / heated mixture of raw materials with water and a steam trap installed between them and connected to the water treatment unit with a purge water outlet line are installed on the synthesis gas supply line.

На линии вывода дымовых газов из горелки может быть размещен охладитель-осушитель, соединенный с блоком водоподготовки линией подачи водного конденсата, что снижает расход воды, а на линии подачи водородсодержащего газа может быть расположен блок выделения углекислого газа, что упрощает последующее выделение водорода. В горелку может подаваться в качестве топлива как часть углеводородного сырья, так и другие виды топлива, что может дополнительно снизить расход сырья.A cooler-dryer can be placed on the flue gas exhaust line from the burner, connected to the water treatment unit with a water condensate supply line, which reduces water consumption, and a carbon dioxide emission unit can be located on the hydrogen-containing gas supply line, which simplifies subsequent hydrogen evolution. A part of the hydrocarbon feedstock and other types of fuel can be supplied to the burner as fuel, which can further reduce the consumption of feedstock.

Соединение блока сероочистки с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве теплоносителя позволяет полностью рекуперировать тепло процесса конверсии окиси углерода, исключить выработку водяного пара, в том числе избыточного, за счет чего снизить расход сырья.The connection of the desulfurization unit with the carbon monoxide converter by the supply line of purified raw materials as a heat carrier allows us to completely recover the heat of the carbon monoxide conversion process, to exclude the generation of water vapor, including excess steam, thereby reducing the consumption of raw materials.

Установка на линии подачи синтез-газа двух теплообменников синтез-газ/нагретая смесь сырья с водой позволяет рекуперировать тепло синтез-газа, а размещение между ними конденсатоотводчика позволяет удалить из смеси минеральные соли в составе продувочной воды, за счет чего предотвратить снижение активности катализатора конверсии.The installation of two synthesis gas / heated mixture of raw materials with water on the synthesis gas supply line allows the heat of synthesis gas to be recovered, and the placement of a steam trap between them allows removing mineral salts from the mixture of purge water, thereby preventing a decrease in the activity of the conversion catalyst.

Предлагаемая установка (см. чертеж) включает блок сероочистки 1, конвертор окиси углерода 2, рекуперационные теплообменники 3 и 4 с конденсатоотводчиком 5, конвертор углеводородного сырья 6 с горелкой 7, блок водоподготовки 8 и блок выделения водорода 9, оснащенные линиями подачи сырья 10, воды 11, воздуха 12 и топлива 13, вывода дымовых газов 14 и водорода 15, а также технологическими линиями 16-23.The proposed installation (see drawing) includes a desulfurization unit 1, a carbon monoxide converter 2, recovery heat exchangers 3 and 4 with a condensate drain 5, a hydrocarbon feed converter 6 with a burner 7, a water treatment unit 8, and a hydrogen evolution unit 9 equipped with feed lines 10 for water 11, air 12 and fuel 13, flue gas outlet 14 and hydrogen 15, as well as production lines 16-23.

При работе установки сырье, подаваемое по линии 10, очищают от серы в блоке 1 и по линии 16 подают в качестве хладагента в конвертор 2 совместно с подготовленной водой, подаваемой по линии 17 из блока 8, затем нагретую смесь, подаваемую по линии 18, последовательно нагревают в теплообменниках 3 и 4, отделив между ними продувочную воду в конденсатоотводчике 5 и направив ее по линии 19 в блок 8, и направляют в конвертор 6 с горелкой 7, в которую по линиям 12 и 13 подают воздух и топливо, по линии 20 из блока 9 - продувочный газ в качестве дополнительного топлива, а дымовой газ выводят по линии 14. Полученный синтез-газ по линии 21 подают через рекуперационные теплообменники 4 и 3 в конвертор 2, из которого водородсодержащий газ по линии 22 направляют в блок 9, из которого по линии 15 с установки выводят водород, а по линии 23 водный конденсат направляют в блок 8, в который также по линии 11 подают воду. При необходимости на линии вывода дымовых газов из горелки размещают охладитель-осушитель дымовых газов, соединенный линией подачи водного конденсата с блоком 8, а на линии подачи водородсодержащего газа располагают блок выделения углекислого газа (не показано).During operation of the installation, the raw materials supplied through line 10 are cleaned of sulfur in block 1 and, through line 16, are supplied as a refrigerant to converter 2 together with prepared water supplied through line 17 from block 8, and then the heated mixture supplied through line 18 is sequentially heated in heat exchangers 3 and 4, separating between them the purge water in the steam trap 5 and sending it along line 19 to block 8, and sent to the converter 6 with a burner 7, into which air and fuel are fed through lines 12 and 13, along line 20 of block 9 - purge gas as additional fuel, flue gas is removed via line 14. The resulting synthesis gas is fed through line 21 through recovery heat exchangers 4 and 3 to converter 2, from which hydrogen-containing gas is sent via line 22 to block 9, from which hydrogen is removed via line 15 from the unit, and via line 23, water condensate is sent to block 8, to which water is also supplied via line 11. If necessary, a flue gas cooler-dryer is connected to the flue gas outlet line from the burner and connected to the unit 8 by the water condensate supply line, and a carbon dioxide emission unit (not shown) is placed on the hydrogen-containing gas supply line.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить расход сырья и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation can reduce the consumption of raw materials and can be used in industry.

Claims

1. Водородная установка, включающая блок сероочистки, установленный на линии подачи сырья, конвертор с горелкой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, который соединен линией подачи воды в качестве хладагента с блоком водоподготовки, а линией подачи водородсодержащего газа - с блоком выделения водорода, оснащенным линией подачи продувочного газа в горелку, оборудованную линиями подачи топлива и вывода дымовых газов, отличающаяся тем, что блок сероочистки оснащен линией подачи очищенного сырья в качестве теплоносителя в конвертор окиси углерода, соединенный линией подачи воды с блоком водоподготовки, а на линии подачи синтез-газа установлены два теплообменника синтез-газ/нагретая смесь сырья с водой и конденсатоотводчик, размещенный между ними и соединенный с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды.1. A hydrogen installation, including a desulfurization unit installed on the feed line, a converter with a burner, connected by a synthesis gas supply line to a carbon monoxide converter, which is connected by a water supply line as a refrigerant to a water treatment unit, and a hydrogen-containing gas supply line to a block hydrogen evolution, equipped with a purge gas supply line to the burner, equipped with fuel and flue gas exhaust lines, characterized in that the desulfurization unit is equipped with a purified raw material supply line as heat carrier to the carbon monoxide converter, connected by a water supply line to the water treatment unit, and two synthesis gas / heated mixture of raw materials with water and a condensate drain located between them and connected to the water treatment unit by a purge water outlet line are installed on the synthesis gas supply line.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода дымовых газов из горелки размещен охладитель-осушитель дымовых газов, соединенный линией подачи конденсата с блоком водоподготовки.2. Installation according to claim 1, characterized in that a flue gas cooler-dryer is connected to the flue gas outlet line from the burner, connected by a condensate supply line to the water treatment unit.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи водородсодержащего газа расположен блок выделения углекислого газа.3. Installation according to claim 1, characterized in that a carbon dioxide evolution unit is located on the hydrogen-containing gas supply line.