RU2624708C1 - Installation for producing hydrogen from hydrocarbon gas - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: installation includes a desulphurization unit, a hydrocarbon feed converter equipped with a burner with an off-gas feed line from the hydrogen evolution unit connected by a synthesis gas feed line to a carbon monoxide converter equipped with feed lines for the prepared water and hydrogen-containing gas outlet. Herewith the desulphurization unit is equipped with adsorbers with a regenerated adsorbent, feed lines of a part of the purified raw material and an outlet of the regeneration gas to the burner and is connected to the carbon monoxide converter by the feed line of the purified raw material as a refrigerant equipped with a heater. The converters are connected by a raw material feed line, on which a recuperation unit is mounted, connected to the water treatment unit by a purge water outlet line and equipped with synthesis gas inlet/outlet lines, and the hydrogen evolution unit is connected to the water treatment unit by a water condensate feed line.

EFFECT: reduced operating costs and metal consumption of the installation.

3 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровой конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности.The invention relates to plants for producing hydrogen by steam reforming of hydrocarbons and can be used in industry.

Известна установка производства аммиака [Производство аммиака. Под ред. В.П. Семенова. - М.: Химия, 1985, с. 21], включающая блок получения водорода с секцией сероочистки, состоящей из турбокомпрессора природного газа, узла его смешения с водородсодержащим газом, огневого подогревателя, реактора гидрирования сернистых соединений и двух адсорберов, заполненных поглотителем (хемосорбентом) сероводорода.Known installation for the production of ammonia [Production of ammonia. Ed. V.P. Semenova. - M.: Chemistry, 1985, p. 21], including a hydrogen production unit with a desulfurization section consisting of a natural gas turbocompressor, a unit for mixing it with a hydrogen-containing gas, a fire heater, a sulfur compounds hydrogenation reactor, and two adsorbers filled with a hydrogen sulfide scavenger (chemisorbent).

Недостатками известной установки являются большие металлоемкость секции сероочистки и эксплуатационные расходы при сероочистке газа.The disadvantages of the known installation are the large metal consumption of the desulfurization section and operating costs for gas desulfurization.

Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке, которая включает блок сероочистки, оборудованный адсорберами с хемосорбентом, конвертор углеводородного сырья с горелкой, паровой котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, оснащенные линиями подачи водяного пара и вывода его избытка, охладители-осушители, 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, соединенный линией подачи отходящего газа с горелкой, оснащенной линией подачи части сырья в качестве топлива, при этом конверторы углеводородного сырья и окиси углерода соединены линией подачи синтез-газа.Closest to the claimed invention, a method of producing hydrogen from hydrocarbon raw materials [RU 2394754, publ. July 20, 2010, MPK С01В 3/34, С01В 3/12], carried out at the installation, which includes a desulfurization unit equipped with adsorbers with chemisorbent, a hydrocarbon feed converter with a burner, a steam recovery boiler and a carbon monoxide converter equipped with supply lines steam and its excess, cooler-driers connected by water condensate supply lines to a water treatment unit, which is also connected by water supply lines to a steam recovery boiler and a carbon monoxide converter, and a hydrogen evolution unit connected by a line under A waste gas with a burner equipped with a feed line for part of the feedstock as fuel, while converters of hydrocarbon feed and carbon monoxide are connected to the feed line for synthesis gas.

Недостатками данной установки являются высокие эксплуатационные расходы и большая металлоемкость из-за оснащения блока сероочистки адсорберами с не регенерируемым хемосорбентом. Кроме того, сжигание части сырья для получения избыточного водяного пара приводит к уменьшению выхода водорода.The disadvantages of this installation are high operating costs and high metal consumption due to equipping the desulfurization unit with adsorbers with non-regenerable chemisorbent. In addition, the burning of part of the feed to produce excess water vapor leads to a decrease in hydrogen yield.

Задача изобретения – снижение эксплуатационных расходов и металлоемкости установки.The objective of the invention is to reduce operating costs and metal consumption of the installation.

Техническим результатом является снижение эксплуатационных расходов и металлоемкости установки за счет оснащения блока сероочистки адсорберами с регенерируемым адсорбентом и оборудования его линиями подачи части очищенного сырья и вывода газа регенерации в горелку.The technical result is to reduce the operating costs and metal consumption of the installation by equipping the desulphurization unit with adsorbers with a regenerated adsorbent and equipping it with lines for supplying part of the purified raw materials and for recovering the regeneration gas to the burner.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок сероочистки с адсорберами, конвертор углеводородного сырья, оборудованный горелкой с линией подачи отходящего газа из блока выделения водорода, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, оснащенным линиями подачи подготовленной воды и вывода водородсодержащего газа, особенностью является то, что блок сероочистки оборудован адсорберами с регенерируемым адсорбентом, линиями подачи части очищенного сырья и вывода газа регенерации в горелку, и соединен с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве хладагента, оснащенной нагревателем, конверторы соединены линией подачи сырьевой смеси, на которой установлен рекуперационный блок, соединенный с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды, и оснащенный линиями ввода/вывода синтез-газа, а блок выделения водорода соединен линией подачи водного конденсата с блоком водоподготовки.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation, including a desulfurization unit with adsorbers, a hydrocarbon converter equipped with a burner with an exhaust gas supply line from a hydrogen evolution unit, connected by a synthesis gas supply line to a carbon monoxide converter equipped with prepared water supply lines and a hydrogen-containing gas outlet, a feature is that the desulfurization unit is equipped with adsorbers with a regenerated adsorbent, supply lines for part of the purified feed and gas outlet p regeneration into the burner, and is connected to the carbon monoxide converter by a feed line of purified raw materials as a refrigerant equipped with a heater, the converters are connected by a feed mix line, on which a recovery unit is installed, connected to the water treatment unit by a purge water output line and equipped with synthesis input / output lines gas, and the hydrogen evolution unit is connected by a water condensate supply line to the water treatment unit.

На линии подачи водородсодержащего газа может быть расположен блок выделения углекислого газа, что упрощает последующее выделение водорода. Для защиты конверторов от случайного попадания сернистых соединений на линии подачи очищенного сырья может быть установлен адсорбер с хемосорбентом.A carbon dioxide evolution unit may be located on the hydrogen-containing gas supply line, which simplifies subsequent hydrogen evolution. To protect the converters from accidental ingress of sulfur compounds, an adsorber with a chemisorbent can be installed on the supply line of purified raw materials.

Рекуперационный блок может состоять, например, из двух теплообменников с промежуточным сепаратором продувочной воды.The recovery unit may consist, for example, of two heat exchangers with an intermediate purge water separator.

Оборудование блока сероочистки адсорберами с регенерируемым адсорбентом, линиями подачи части очищенного сырья и вывода газа регенерации в горелку позволяет регенерировать адсорбент продувкой частью очищенного сырья и утилизировать сернистые соединения, удаленные из сырья, за счет чего исключить использование не регенерируемого хемосорбента, уменьшить эксплуатационные расходы и металлоемкость установки. Установка рекуперационного блока, соединенного с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды, позволяет полностью рекуперировать тепло синтез-газа и исключить получение избыточного пара.The equipment of the desulfurization unit with adsorbers with a regenerated adsorbent, lines for supplying part of the purified raw materials and the outlet of the regeneration gas to the burner allows the adsorbent to be regenerated by blowing part of the purified raw materials and utilize sulfur compounds removed from the raw materials, thereby eliminating the use of non-regenerable chemisorbent, reducing operating costs and metal consumption of the installation . The installation of a recovery unit connected to the water treatment unit with a purge water outlet line makes it possible to completely recover the heat of the synthesis gas and to prevent the generation of excess steam.

Предлагаемая установка включает блок адсорбционной сероочистки 1, нагреватель 2, конвертор окиси углерода 3, рекуперационный блок 4, конвертор углеводородного сырья 5 с горелкой 6, блоки водоподготовки 7 и выделения водорода 8. При ее работе сырьевой газ, подаваемый по линии 9, очищают от сернистых соединений в блоке 1, нагревают в нагревателе 2, например, дымовым газом, затем одной его частью, подаваемой по линии 10 в блок 1, регенерируют адсорбент, а другой частью, подаваемой по линии 11, совместно с подготовленной водой, подаваемой по линии 12 из блока 7, охлаждают конвертор 3. Нагретую сырьевую смесь по линии 13 после нагрева в блоке 4 направляют в конвертор 5, в горелку 6 которого по линии 15 подают воздух, по линии 16 из блока 8 - отходящий газ, по линии 17 из блока 1 - газ регенерации, содержащий концентрат сернистых соединений, а дымовой газ выводят по линии 18. Полученный синтез-газ по линии 19 после охлаждения в блоке 4 подают в конвертор 3, полученный водородсодержащий газ по линии 20 направляют в блок 8, из которого по линии 21 выводят водород, а по линии 22 водный конденсат направляют в блок 7, куда также по линии 23 подают воду, а по линии 14 из блока 4 - продувочную воду. На линии 9 после нагревателя 2 может быть размещен адсорбер 24 с хемосорбентом (показано пунктиром), а на линии 20 - блок выделения углекислого газа (не показан).The proposed installation includes an adsorption desulfurization unit 1, a heater 2, a carbon monoxide converter 3, a recovery unit 4, a hydrocarbon feed converter 5 with a burner 6, water treatment units 7 and hydrogen evolution 8. During its operation, the feed gas supplied through line 9 is cleaned of sulfur dioxide the compounds in block 1 are heated in the heater 2, for example, with flue gas, then one of the parts supplied through line 10 to block 1 regenerates the adsorbent, and the other part supplied through line 11, together with the prepared water supplied through line 12 from blo 7, cool the converter 3. The heated raw mixture through line 13 after heating in block 4 is sent to the converter 5, into the burner 6 of which air is supplied via line 15, exhaust gas through line 16 from block 8, and exhaust gas through line 17 from block 8 a regeneration gas containing sulfur concentrate, and flue gas is discharged through line 18. The obtained synthesis gas through line 19, after cooling in block 4, is fed to converter 3, the obtained hydrogen-containing gas is sent via line 20 to block 8, from which it is discharged via line 21 hydrogen, and along line 22, the water condensate is sent to block 7, where t water is also supplied via line 23, and purge water is supplied through line 14 from block 4. On line 9 after heater 2, an adsorber 24 with a chemisorbent (shown by a dotted line) can be placed, and on line 20, a carbon dioxide emission unit (not shown).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить эксплуатационные затраты и металлоемкость установки и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation can reduce operating costs and metal consumption of the installation and can be used in industry.

Claims (3)

1. Водородная установка, включающая блок сероочистки с адсорберами, конвертор углеводородного сырья, оборудованный горелкой с линией подачи отходящего газа из блока выделения водорода, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, оснащенным линиями подачи подготовленной воды и вывода водородсодержащего газа, отличающаяся тем, что блок сероочистки оборудован адсорберами с регенерируемым адсорбентом, линиями подачи части очищенного сырья и вывода газа регенерации в горелку и соединен с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве хладагента, оснащенной нагревателем, конверторы соединены линией подачи сырьевой смеси, на которой установлен рекуперационный блок, соединенный с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды и оснащенный линиями ввода/вывода синтез-газа, а блок выделения водорода соединен линией подачи водного конденсата с блоком водоподготовки.1. A hydrogen installation, including a desulfurization unit with adsorbers, a hydrocarbon feed converter, equipped with a burner with an exhaust gas supply line from a hydrogen evolution unit, connected by a synthesis gas supply line to a carbon monoxide converter, equipped with prepared water and hydrogen-containing gas supply lines, characterized in that the desulfurization unit is equipped with adsorbers with a regenerated adsorbent, supply lines for a part of the purified raw materials and outlet of the regeneration gas to the burner and is connected to the carbon monoxide converter the feed line of the purified raw material as a refrigerant equipped with a heater, the converters are connected by the feed line of the raw mix, on which a recovery unit is installed, connected to the water treatment unit by a purge water output line and equipped with synthesis gas input / output lines, and a hydrogen evolution unit is connected by a water supply line condensate with water treatment unit. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи водородсодержащего газа расположен блок выделения углекислого газа.2. Installation according to claim 1, characterized in that a carbon dioxide evolution unit is located on the hydrogen-containing gas supply line. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи очищенного сырья установлен адсорбер с хемосорбентом.3. Installation according to claim 1, characterized in that an adsorber with a chemisorbent is installed on the supply line of purified raw materials.

Images