RU2652191C1 - Hydrogen plant (embodiments) - Google Patents
Hydrogen plant (embodiments) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652191C1 RU2652191C1 RU2017129173A RU2017129173A RU2652191C1 RU 2652191 C1 RU2652191 C1 RU 2652191C1 RU 2017129173 A RU2017129173 A RU 2017129173A RU 2017129173 A RU2017129173 A RU 2017129173A RU 2652191 C1 RU2652191 C1 RU 2652191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- line
- water
- containing gas
- unit
- Prior art date
Links
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
- C01B3/36—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 oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
Abstract
Description
Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности.The invention relates to installations for producing hydrogen by steam-air conversion of hydrocarbons and can be used in industry.
Известен 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, конвертор с горелкой, котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, блок водоподготовки и блок выделения водорода.A known method of producing hydrogen from hydrocarbons [RU 2394754, publ. July 20, 2010, MPK С01В 3/34, С01В 3/12], carried out at the installation, which includes a desulfurization unit, a converter with a burner, a waste heat boiler and a carbon monoxide converter, a water treatment unit and a hydrogen evolution unit.
Недостатками данной установки являются высокая металлоемкость и сложность оборудования из-за необходимости косвенного подогрева реакционных сред при высоких температурах.The disadvantages of this installation are the high intensity and complexity of the equipment due to the need for indirect heating of the reaction medium at high temperatures.
Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением [RU 2378188, опубл. 10.01.2010 г., МПК С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает каталитический риформер с частичным окислением (узел паровоздушного риформинга), оснащенный линией ввода нагретой смеси кислородсодержащего газа и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды и водного конденсата и вывода водородсодержащего газа с рекуперационными теплообменниками, после которых на линии вывода водородсодержащего газа размещены холодильник-конденсатор, оснащенный линией подачи водного конденсата, и узел выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположено устройство для его сжигания (узел окисления) с линиями подачи воздуха и вывода отходящего газа, сопряженное теплообменной поверхностью с по меньшей мере одним теплообменником, расположенным на линии ввода смеси кислородсодержащего газа и воды. В одном из вариантов установки между рекуперационными теплообменниками размещен конвертор окиси углерода.Closest to the claimed invention, a method of producing hydrogen using steam reforming with partial oxidation [RU 2378188, publ. 01/10/2010, IPC С01В 3/38], carried out on a plant that includes a catalytic reformer with partial oxidation (steam-air reforming unit), equipped with an inlet line for a heated mixture of oxygen-containing gas and water, as well as inlet lines for a heated mixture of hydrocarbon feedstock, water and water condensate and a hydrogen-containing gas outlet with recovery heat exchangers, after which a refrigerator-condenser equipped with a water condensate supply line and a hydrogen evolution unit are arranged on the hydrogen-containing gas outlet line snaschenny line O of hydrogen and a line output the purge gas, which is located a device for burning (oxidation node) with the air supply lines and the output of the exhaust gas, the dual heat exchange surface with at least one heat exchanger positioned on the line adding the mixture gas containing oxygen and water. In one installation, a carbon monoxide converter is placed between the recovery heat exchangers.
Недостатком данной установки является низкий выход водорода из-за потерь тепловой энергии с отходящим газом и при охлаждении водородсодержащего газа в холодильнике-конденсаторе, что приводит к снижению температуры сырья на входе в узел риформинга, увеличению подачи кислородсодержащего газа для поддержания температуры реакции и соответствующему снижению выхода водорода.The disadvantage of this installation is the low hydrogen output due to the loss of thermal energy from the exhaust gas and when the hydrogen-containing gas is cooled in the condenser refrigerator, which leads to a decrease in the temperature of the feed at the inlet to the reforming unit, an increase in the supply of oxygen-containing gas to maintain the reaction temperature, and a corresponding decrease in the yield hydrogen.
Задача изобретения - увеличение выхода водорода.The objective of the invention is to increase the yield of hydrogen.
Техническим результатом является увеличение выхода водорода за счет установки теплообменников для нагрева воздуха и продувочного газа водородсодержащим газом.The technical result is to increase the yield of hydrogen due to the installation of heat exchangers for heating the air and the purge gas with a hydrogen-containing gas.
Предложено два варианта установки.Two installation options are suggested.
Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в предлагаемой установке с узлом паровоздушного риформинга, оснащенным линией ввода нагретой смеси кислородсодержащего газа и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа с рекуперационным теплообменником, после которого на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линиями подачи воздуха и вывода отходящего газа, сопряженный теплообменной поверхностью с теплообменником, расположенным на линии подачи смеси кислородсодержащего газа и воды, особенностью является то, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, на линии вывода водородсодержащего газа установлены теплообменники нагрева воздуха и продувочного газа, а линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды.The specified technical result in the first embodiment is achieved by the fact that in the proposed installation with a steam-air reforming unit equipped with a line for introducing a heated mixture of oxygen-containing gas and water, as well as lines for introducing a heated mixture of hydrocarbon raw materials, water, water condensate and a discharge of hydrogen-containing gas with a recovery heat exchanger, after which, on the hydrogen-containing gas discharge line, a hydrogen evolution unit is arranged, equipped with a hydrogen output line and a purge gas output line, on which oxidation green with air supply and exhaust gas outlet lines, interfaced with a heat exchange surface with a heat exchanger located on the oxygen-gas-water mixture supply line, the peculiarity is that the hydrogen evolution unit is equipped with a water condensate supply line, air heating heat exchangers are installed on the hydrogen-gas output line and purge gas, and the water supply lines are adjacent to the water treatment unit equipped with a balance water input line.
Второй вариант отличается тем, что с целью увеличения выхода водорода на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника размещены конвертор оксида углерода и дополнительный рекуперационный теплообменник.The second option is characterized in that in order to increase the hydrogen output, a carbon monoxide converter and an additional recovery heat exchanger are placed on the hydrogen-containing gas outlet line after the recovery heat exchanger.
На линии подачи углеводородного сырья в обоих вариантах установки может быть расположен блок хемосорбционной или адсорбционной сероочистки, который в последнем случае соединен линией подачи газа регенерации с линией вывода продувочного газа.In both versions of the installation, a chemisorption or adsorption desulphurization unit can be located on the hydrocarbon feed line, which in the latter case is connected by a regeneration gas supply line to a purge gas output line.
Блок выделения водорода может состоять, например, из сепаратора водного конденсата и узлов адсорбционного и/или мембранного выделения водорода. Узел окисления продувочного газа может представлять собой, например, изотермический каталитический реактор, а блок подготовки воды - узел обратного осмоса. В качестве линии подачи кислородсодержащего газа может быть расположена линия подачи воздуха или воздуха, обогащенного кислородом. Теплообменники могут быть установлены на линии подачи водородсодержащего газа в любой последовательности. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.The hydrogen evolution unit may consist, for example, of a water condensate separator and adsorption and / or membrane hydrogen evolution units. The purge gas oxidation unit may be, for example, an isothermal catalytic reactor, and the water treatment unit may be a reverse osmosis unit. As an oxygen-containing gas supply line, an air or oxygen enriched air supply line may be provided. Heat exchangers can be installed on the hydrogen-containing gas supply line in any order. As the remaining elements of the installation can be used any device of the corresponding purpose known from the prior art.
Размещение теплообменников для нагрева воздуха и продувочного газа на линии вывода водородсодержащего газа перед рекуперационным теплообменником позволяет снизить температуру водородсодержащего газа на выходе из рекуперационного теплообменника до температуры выпадения водного конденсата, сепарируемого затем в узле выделения водорода, снизить за счет этого потери тепла в атмосферу, уменьшить подачу кислородсодержащего газа в узел риформинга и соответственно повысить выход водорода. Кроме того, подача нагретых потоков воздуха и продувочного газа в узел окисления повышает надежность его работы.The placement of heat exchangers for heating air and purge gas on the hydrogen-containing gas outlet line in front of the recovery heat exchanger reduces the temperature of the hydrogen-containing gas at the outlet of the recovery heat exchanger to the temperature of precipitation of water condensate, which is then separated in the hydrogen evolution unit, thereby reducing heat loss to the atmosphere, and reducing the flow rate oxygen-containing gas in the reforming unit and, accordingly, increase the yield of hydrogen. In addition, the supply of heated air and purge gas flows to the oxidation unit increases the reliability of its operation.
Предлагаемая установка в первом варианте (фиг. 1) включает узел паровоздушного риформинга 1, блок выделения водорода 2, узел окисления продувочного газа 3, сопряженный с теплообменником 4, блок подготовки воды 5, рекуперационный теплообменник 6, теплообменники 7 и 8. Во втором варианте (фиг. 2) дополнительно установлены конвертор оксида углерода 9 и второй рекуперационный теплообменник 10. В обоих вариантах на линии подачи углеводородного сырья может быть расположен блок сероочистки 11.The proposed installation in the first embodiment (Fig. 1) includes a steam-
При работе первого варианта установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 12, смешивают с деионизированной водой, подаваемой по линии 13 из блока 5, и водным конденсатом, подаваемым по линии 14 из блока 2, и, после нагрева в теплообменнике 6, направляют по линии 15 в узел 1 совместно с кислородсодержащим потоком, подаваемым из теплообменника 4 по линии 16, где в результате каталитического паровоздушного риформинга получают водородсодержащий газ, который по линии 17, после охлаждения в теплообменниках 8, 7 и 6 (условно показано их последовательное расположение), направляют в блок 2, где разделяют на водный конденсат, водород, выводимый по линии 18, и продувочный газ, который по линии 19 подают в узел 3 после нагрева в теплообменнике 8 совместно с воздухом, подаваемым по линии 20 после нагрева в теплообменнике 7, полученный отходящий газ выводят по линии 21 после охлаждения в теплообменнике 4 подаваемой по линии 22 смесью из воздуха, подаваемого по линии 23, и воды, подаваемой по линии 24 из блока 5, в который по линии 25 подают балансовое количество воды. Работа установки по второму варианту отличается тем, что водородсодержащий газ после охлаждения в теплообменнике 6 до температуры конверсии подают сначала в конвертор 9, где оксид углерода, содержащийся в газе, конвертируют в диоксид углерода с получением дополнительного количества водорода и доохлаждают до температуры выпадения водного конденсата в теплообменнике 10. В обоих вариантах при использовании сернистого сырья его предварительно обессеривают в блоке 11, при этом в случае использования адсорбционной очистки образующийся газ регенерации по линии 26 подают в линию 19, а во втором варианте конвертор 9 может быть для охлаждения соединен с линией 15 (показано пунктиром).During the operation of the first installation option, the hydrocarbon feed supplied through
Таким образом, предлагаемая установка позволяет увеличить выход водорода и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation allows to increase the yield of hydrogen and can be used in industry.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129173A RU2652191C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Hydrogen plant (embodiments) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129173A RU2652191C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Hydrogen plant (embodiments) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652191C1 true RU2652191C1 (en) | 2018-04-25 |
Family
ID=62045480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129173A RU2652191C1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | Hydrogen plant (embodiments) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652191C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816114C1 (en) * | 2023-04-05 | 2024-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method of producing low-carbon hydrogen and electric energy |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2378188C2 (en) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Hydrogen synthesis method using steam reforming with partial oxidation |
RU2394754C1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon material |
RU2520482C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of obtaining hydrogen and hydrogen-methane mixture |
JP2016124759A (en) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 大阪瓦斯株式会社 | Operation method of hydrogen production apparatus, and hydrogen production apparatus |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129173A patent/RU2652191C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2378188C2 (en) * | 2004-05-28 | 2010-01-10 | Хайрадикс, Инк. | Hydrogen synthesis method using steam reforming with partial oxidation |
RU2394754C1 (en) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon material |
RU2520482C1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Method of obtaining hydrogen and hydrogen-methane mixture |
JP2016124759A (en) * | 2015-01-05 | 2016-07-11 | 大阪瓦斯株式会社 | Operation method of hydrogen production apparatus, and hydrogen production apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2816114C1 (en) * | 2023-04-05 | 2024-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method of producing low-carbon hydrogen and electric energy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7096317B2 (en) | Reformer containing CO2 film | |
RU2394754C1 (en) | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon material | |
RU2343109C2 (en) | Method for producing hydrogen-rich flow, method for electric current generation, method of hydrofining, device for hydrogen-rich flow creation | |
RU2479484C2 (en) | Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis | |
JP4903339B2 (en) | Method for producing carbon monoxide by catalytic reverse conversion | |
CN102159497B (en) | Systems and processes for producing ultrapure, high pressure hydrogen | |
US7695708B2 (en) | Catalytic steam reforming with recycle | |
RU2006140300A (en) | METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN USING PARTIAL OXIDIZING AND STEAM REFORM | |
RU2707088C2 (en) | Method and system for producing methanol using partial oxidation | |
JP2007527837A (en) | Supply of steam and hydrogen to a synthesis gas production process or synthesis gas production plant | |
KR20230029615A (en) | How to produce hydrogen | |
NO163732B (en) | DEVICE FOR PRODUCING GAS WITH HYDROGEN AND CARBONOX ACID CONTENT. | |
WO2019093158A1 (en) | Hydrogen generator | |
KR102354065B1 (en) | Synthesis gas production process and equipment by catalytic steam reforming of hydrocarbon feed gas | |
CN109071217B (en) | Method and apparatus for producing hydrogen by catalytic steam reforming of a hydrocarbon-containing feed gas | |
US20100176346A1 (en) | Process and system for conducting isothermal low-temperature shift reaction using a compact boiler | |
RU2652191C1 (en) | Hydrogen plant (embodiments) | |
JP2005336003A (en) | High purity hydrogen producing device | |
RU2617754C1 (en) | Hydrogen plant | |
RU2674123C1 (en) | Installation for production of hydrogen | |
JP6276952B2 (en) | Process for producing high purity hydrogen from a modified hydrocarbon feed comprising a desulfurization stage with improved temperature control upstream of the PSA | |
RU2631290C1 (en) | Low-temperature hydrogen plant | |
RU2685105C1 (en) | Hydrogen plant (versions) | |
JP2006096622A (en) | Hydrogen production system | |
RU2786069C1 (en) | Method for producing hydrogen from natural gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210708 |