Установка получения водорода высокого давления

Авторы патента:

C01B3/02 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2616942:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к установкам для получения водорода методом паровой конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Установка включает 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. Причем 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. Узел выделения водорода соединен линией подачи конденсата с узлом водоподготовки. Технический результат изобретения заключается в повышении давления водорода. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к установкам для получения водорода методом паровой конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

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.

Недостатком установки является наличие компрессора и отсутствие оборудования для рекуперации тепла отходящих дымовых газов.

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.

Недостатком данной установки является низкое давление водорода из-за низкого давления насыщенного водяного пара, получаемого в конверторе оксида углерода вследствие низкой температуры процесса конверсии.

Задача изобретения - повышение давления водорода.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить давление получаемого водорода и может быть использована в промышленности.

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.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия подачи смеси части сырья с водяным паром дополнительно соединена с линией подачи сырья после теплообменника.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к линии подачи синтез-газа в конвертор оксида углерода примыкает линия подачи части подготовленной воды.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что горелка оснащена одной из линий подачи на сжигание: части сырья, части сероочищенного сырья, топлива со стороны.

Изобретение относится к тонкому и основному органическому синтезу и касается, в частности, способа двухстадийного получения пропионовой кислоты, которая находит применение как ценный полупродукт органического синтеза.

Способ синтеза углеродсодержащих наночастиц и попутного получения технического водорода // 2616040

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении композиционных материалов, синтезе мономеров и высокомолекулярных полиорганических соединений.

Способ получения углеродных нанотрубок в сверхзвуковом потоке и устройство для его осуществления // 2614966

Изобретение относится к физике, химии, биофизике, медицине, биологии, электронике, оптоэлектронике. В смесителе-газоформирователе 8 готовят смесь путём подачи в него углерода и/или углеродсодержащих веществ из блока 15, порошка катализатора из блока 16, инертного газа из системы 6 через расходомер 7 и подогретого в устройстве 17 водорода из источника 18.

Установка получения синтетического жидкого топлива // 2614956

Установка получения синтетического жидкого топлива относится к химической промышленности и может быть использовано, в частности, для проведения химического процесса получения синтетического жидкого топлива.

Устройство конверсии окиси углерода // 2614669

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении водорода. Устройство конверсии окиси углерода включает охладитель-сепаратор 1, оснащённый линией вывода водного конденсата 12, несколько охлаждаемых реакторов 2, 3, 4 каталитической конверсии окиси углерода, между которыми на линиях подачи частично конвертированного газа расположены сатураторы 5 и 6, соединённые с линией вывода водного конденсата 12, с линией подачи смеси части синтез-газа 13 и части водного конденсата 14.

Водородная установка // 2614668

Реактор пиролиза для получения синтез-газа // 2614168

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для получения моторных топлив. Внутреннюю полость реактора загружают сырьём фракцией до 50 мм: биотопливом, твердыми бытовыми или сельскохозяйственными отходами, угольными шламами посредством узла загрузки 3.

Генератор синтез-газа // 2612632

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Генератор синтез-газа содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого с кольцевым зазором установлена камера сгорания 2.

Модуль реактора для получения синтез-газа (варианты) и реактор для получения синтез-газа // 2610616

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к реактору переработки газового углеводородного сырья для получения синтез-газа, который может быть использован в газохимии для получения метилового спирта, диметилового эфира, альдегидов и спиртов, углеводородов и синтетического моторного топлива.

Установка для извлечения водорода из воды чёрного моря // 2610429

Изобретение относится к области добычи и переработки полезных ископаемых. Установка для извлечения водорода из воды Черного моря содержит реактор, соединенный трубопроводами с воздухозаборником и емкостью с серной кислотой, поступающей из окислителя.

Способ получения парафинового продукта // 2617499

Настоящее изобретение относится к способу получения парафинового продукта из углеродсодержащего сырья. Способ включает частичное окисление углеродсодержащего сырья для получения смеси, содержащей водород и монооксид углерода, осуществление синтеза Фишера-Тропша с использованием полученной смеси и извлечение парафинового продукта и отходящего газа, гидрогенизацию по меньшей мере части отходящего газа из синтеза Фишера-Тропша, необязательно после удаления углеводородов, используя молярное отношение пар/отходящий газ в диапазоне от 0,5 до 1,5, и катализатор, содержащий медь и цинк, или катализатор, содержащий медь, цинк и марганец, превращение по меньшей мере части образовавшегося газа, используя катализатор на основе никеля, который содержит не более 0,2 масс. % кобальта, не более 0,2 масс. % железа и не более 0,2 масс. % рутения, в расчете на общую массу катализатора, и получение водородсодержащего газа из по меньшей мере части полученного газа, используя процесс риформинга, процесс парового риформинга, процесс риформинга метана с водяным паром, процесс адиабатического парового риформинга, процесс парового риформинга с огневым нагревателем или автотермический процесс парового риформинга. Изобретение обеспечивает оптимизированный способ получения парафинового продукта, а также увеличение срока службы катализатора. 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Водородная установка // 2617754

Изобретение относится к установке для получения водорода методом паровой конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Установка включает 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. При этом 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. Технический результат заключается в снижении расхода сырья. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака и соответствующая внешняя секция установки для получения аммиака // 2617772

Изобретение относится к риформингу углеводородов. Способ получения синтез-газа для синтеза аммиака включает конверсию источника углеводородов в сырой синтез-газ, которую проводят с использованием каталитического автотермического парового риформинга или с использованием некаталитического частичного окисления паром без стадии первичного риформинга в присутствии окислителя, такого как кислород или обогащенный кислородом воздух, обработку сырого синтез-газа методом конверсии водяного газа, которая включает среднетемпературную конверсию при температуре 200-300°C, при этом получают конвертированный синтез-газ, очистку конвертированного синтез-газа, которая включает стадию адсорбции со сдвигом давления для удаления остаточных оксидов углерода и метана из синтез-газа, при этом получают очищенный синтез-газ, необязательное добавление азота в очищенный синтез-газ, при этом получают синтез-газ для синтеза аммиака с требуемым соотношением водорода и азота, и конверсию источника углеводородов в сырой синтез-газ, которую проводят в реакторе для автотермического парового риформинга или в реакторе для частичного окисления, при этом соотношение пар/углерод в питающем потоке реактора составляет менее 2. Изобретение обеспечивает высокорентабельное и крупномасштабное производство аммиака. 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ модернизации установок для получения аммиака, использующих природный газ // 2618008

Изобретение относится к способу модернизации существующих установок для получения аммиака, использующих природный газ. Способ заключается в том, что в установку, содержащую головную секцию для конверсии природного газа в подпиточный газ для синтеза аммиака, состоящую из первичного и вторичного риформеров, при этом первичный риформер включает радиационную секцию и конвективную секцию, при этом в радиационной секции выполняется каталитическая конверсия технологического газа и передача этому газу тепловой энергии, называемой тепловой нагрузкой риформера, а во вторичный риформер подается воздух, поддерживающий горение, и частично конвертированный технологический газ, выходящий из первичного риформера, причем общее количество подводимого к установке природного газа разделается на технологическую часть, используемую для каталитической конверсии метана в водород и топливную часть, вводят следующие изменения: уменьшают тепловую нагрузку первичного риформера относительно количества вырабатываемого аммиака и, как следствие, снижают выходную температуру частично конвертированного газа, выходящего из первичного риформера, добавляют подающую линию по существу чистого кислорода, направляемого ко вторичному риформеру по меньшей мере частично заменяющего воздух, поддерживающий горение, добавляют линию нагнетания азота в количестве, необходимом для получения подпиточного газа, пригодного для синтеза аммиака, и уменьшают топливную часть и, как следствие, увеличивают технологическую часть, при данном общем количестве подводимого природного газа. Изобретение обеспечивает увеличение производительности существующих установок получения аммиака. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.

Трубка для риформинга с внутренним теплообменом // 2618022

Изобретение относится к трубчатым установкам риформинга для превращения углеводородсодержащих исходных веществ, предпочтительно природного газа и легких жидких углеводородов, в продукт - синтез-газ. Трубчатая установка содержит внешнюю трубку, открытую на одном конце установки и закрытую на противоположном конце установки. Причем внешняя трубка содержит засыпанный слой твердого катализатора, активного при паровом риформинге, и выполнена с возможностью наружного обогрева. Вход для поступающего газового потока расположен на открытом конце трубки и имеет флюидную связь с засыпанным слоем катализатора. Внутри засыпанного слоя катализатора расположена по меньшей мере одна изогнутая в форме спирали теплообменная трубка. Входной конец трубки имеет флюидную связь с засыпанным слоем катализатора, а выходной конец - с выходом для потока продукта - синтез-газа. Теплообменная трубка посредством теплообмена находится в связи по теплообмену с засыпанным слоем катализатора и протекающим через него поступающим газовым потоком. Выход продукта расположен на открытом конце установки и имеет флюидную связь с выходным концом теплообменной трубки, но не имеет флюидной связи со входом для поступающего газового потока. Поступающий газовый поток сначала проходит сквозь засыпанный слой катализатора, а затем в противотоке через теплообменную трубку. Теплообменная трубка на участке не более 90% ее протяженности, находящейся внутри засыпанного слоя катализатора, является спирально изогнутой, а в остальном проходит прямо, и/или угол наклона витка спирали внутри засыпанного слоя катализатора изменяется. Технический результат: минимизация потерь давления и склонности к коррозии. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Способ получения гибридного материала на основе многостенных углеродных нанотрубок, декорированных дистанционно разделенными кристаллическими наночастицами алюминия // 2618278

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано при изготовлении наполнителей для порошковой металлургии, красок, пластмасс, металлокерамики, клеевых и композиционных материалов. Многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) в виде порошка 14 размещают в реакторе 12, создают в его объёме предварительное разрежение и перемешивают нанотрубки реверсным вращением в пределах 270о. Затем производят нагрев нанотрубок с помощью печи пиролиза 15 и подают пары металлоорганического соединения алюминия - три-изобутилалюминия из ампулы 3, нагретой в печи испарителя 2 до 50-70 °С. В результате пиролиза при температуре 250-300 °С три-изобутилалюминий разлагается и образуется гибридный материал на основе МУНТ, поверхность которых декорирована дистанционно разделенными кристаллическими наночастицами алюминия. Летучие продукты пиролиза удаляют из реактора 12 по трубке 18 и собирают в ловушке. Упрощается технология получения гибридного материала на основе МУНТ, декорированных дистанционно разделенными кристаллическими наночастицами алюминия. Полученный товарный продукт не требует дополнительных промывок растворителями и сушки. 8 ил., 8 пр.

Способ получения дисперсий углеродных наноматериалов // 2618881

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении нанокомпозитов. Углеродный наноматериал - нанотрубки или графен, частицы которых содержат на поверхности кислородсодержащие группы, обрабатывают раствором водорастворимого резольного фенолформальдегидного полимера при воздействии механической энергии. Массовое соотношение фенолформальдегидного полимера в расчете на сухой остаток к углеродному наноматериалу выбирают от 0,1:1 до 2:1. Используют механическую энергию ультразвука или пульсаций, создаваемых роторно-импульсным аппаратом. Изобретение обеспечивает получение стабильных концентрированных дисперсий углеродных наноматериалов. 6 пр.

Способ приготовления катализатора для получения синтез газа из метана, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ получения синтез газа из метана с его использованием // 2619104

Изобретение относится к способу приготовления катализатора для получения синтез-газа из газообразного углеводородного сырья, например природного газа или попутных нефтяных газов. Способ приготовления катализатора для получения синтез-газа из метана включает носитель и нанесенные на его поверхность оксид алюминия и металлическую платину, способ, отличающийся тем, что используют пористый носитель в виде металлических волокон, спеченных и спрессованных в виде пористого листа фехрали, имеющий состав: Cr - 20%, Al - 4,75%, Y - 0,27%, другие элементы 1-2%, Fe - остальное, на носитель методом последовательной пропитки из растворов Al(i-C3H7O)3 и ацетилацетона в этаноле и водного раствора H2PtCl6 наносят соли алюминия и платины с последующим прокаливанием на воздухе, при этом катализатор содержит 6 мас.% оксида алюминия и 0,3 мас.% металлической платины. Заявлен также катализатор и способ получения синтез-газа. Технический результат – полученный катализатор обеспечивает практически полное отсутствие сажеобразования при получении синтез-газа. 3 н. п. ф-лы, 1 табл.

Двухстадийный способ получения пропионового альдегида // 2619951

Изобретение относится к двухстадийному способу получения пропионового альдегида, который является ценным полупродуктом органического синтеза. Способ включает стадию гидроформилирования этилена монооксидом углерода при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора - металлического родия на носителе. При этом перед стадией гидроформилирования предварительно осуществляют стадию гидрогенизации диоксида углерода в синтез-газ в присутствии катализатора, содержащего металлический кобальт на носителе в виде металлорганической каркасной структуры MIL-53(Al), полученной в ходе СВЧ активированного синтеза, и процесс получения пропионового альдегида проводят в проточном двухполочном реакторе при давлении 20-40 атм путем контактирования стационарного слоя катализатора, расположенного на верхней полке реактора и нагретого до температуры 500°C, с сырьевой смесью Н2 и СО2 при объемной скорости подачи газового сырья 500-1000 ч-1 с последующим смешением образовавшихся и нагретых до температуры 500-520°C реакционных газов, содержащих смесь СО-Н2-СО2, с холодным этиленом, подаваемым в межполочное пространство, и полученную газовую смесь при соотношении СО:Н2:С2Н4=1:(1÷2):1 подают на нижнюю полку реактора и подвергают контактированию при температуре 170-230°C с находящимся там катализатором гидроформилирования, представляющим собой металлический родий на носителе в виде металлорганической каркасной структуры MIL-53(Al), полученной в ходе автогенного гидротермального синтеза. Предлагаемый способ позволяет повысить селективность образования целевого продукта до 58,1%, а выход - до 20,1%, обеспечивая утилизацию парникового газа (СO2). 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 8 пр.

Способ изготовления суспензии для 2d печати диэлектрических слоев на основе фторографена // 2620123

Изобретение может быть использовано в электронике при получении прозрачных электродов, дисплеев, беспроводных электронных устройств, элементов памяти, микропроцессоров, электронных паспортов, карточек, сенсоров, биосовместимых электронных имплантов. Сначала подготавливают суспензию графена с его концентрацией 0,01-10 мг/мл. Полученную суспензию графена фторируют при температуре 60-80 °С в растворе плавиковой кислоты с концентрацией 1-15 об.%, обеспечивающей достижение требуемой степени фторирования, протекание при фторировании процессов расслоения и фрагментации частиц суспензии с достижением латерального размера и толщины получаемых частиц фторографена, соответствующих частицам в чернилах. В процессе фторирования можно дополнительно осуществлять ультразвуковую обработку и/или центрифугирование. Затем производят выдержку в течение времени, достаточного для приобретения диэлектрических свойств. Изобретение позволяет сократить время изготовления суспензии фторографена для 2D печати диэлектрических слоев до 20 дней и менее. 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 пр.