Низкотемпературная водородная установка


 


Владельцы патента RU 2631290:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к установке получения водорода методом паровой конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Низкотемпературная водородная установка включает блок сероочистки, конвертор окиси углерода, устройство для выделения метана, два рекуперационных теплообменника с конденсатоотводчиком, конвертор сырья с горелкой, блок водоподготовки и блок выделения водорода. Сырье, содержащее углеводороды С3+, очищают в блоке сероочистки и подают совместно с подготовленной водой в конвертор окиси углерода в качестве хладоагента, затем нагретую сырьевую смесь дополнительно нагревают в рекуперационных теплообменниках, отделив продувочную воду в конденсатоотводчике и подав ее в блок водоподготовки, и направляют в конвертор сырья с горелкой, в которую подают воздух, по меньшей мере часть метана и продувочный газ в качестве топлива, а дымовой газ выводят. Полученный синтез-газ через рекуперационные теплообменники подают в устройство для выделения метана, где дополнительно охлаждают, отделяют конденсат, подаваемый затем в конвертор окиси углерода, и выделяют метан, по меньшей мере часть которого подают в качестве топлива в горелку, а балансовую часть выводят. Очищенный от метана синтез-газ далее направляют в конвертор окиси углерода, из которого водородсодержащий газ направляют в блок выделения водорода, из которого выводят водород и водный конденсат, направляемый в блок водоподготовки, в который также подают воду. Устройство обеспечивает снижение энергозатрат и расхода сырья. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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 2078518, опубл. 27.08.97 г., МПК С01В 3/32, С01В 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.

Недостатком установки является использование дорогостоящего высокотемпературного конвертора, 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, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], осуществляемый на установке, которая включает блок сероочистки и реактор паровой каталитической конверсии (конвертор) с горелкой, расположенные на линии подачи сырья, в том числе содержащего углеводороды С3+, 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.

Недостатками данной установки являются большие энергозатраты из-за использования высокотемпературного конвертора и высокий расход сырья из-за использования его части на получение избыточного водяного пара.

Задача изобретения - снижение энергозатрат и расхода сырья.

Техническим результатом является снижение энергозатрат за счет оборудования установки низкотемпературным конвертором углеводородного сырья и устройством для очистки синтез-газа от метана, 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.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок сероочистки, установленный на линии подачи сырья, содержащего углеводороды С3+, конвертор углеводородного сырья с горелкой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, который соединен линией подачи воды в качестве хладоагента с блоком водоподготовки, а линией подачи водородсодержащего газа - с блоком выделения водорода, оснащенным линией вывода водорода и линией подачи продувочного газа в горелку, оснащенную также линией подачи топлива, особенностью является то, что в качестве конвертора сырья установлен низкотемпературный конвертор, блок сероочистки оснащен линией подачи очищенного сырья в качестве хладоагента в конвертор окиси углерода, а на линии подачи синтез-газа установлены два рекуперационных теплообменника "синтез-газ/нагретая смесь сырья с водой" и конденсатоотводчик, размещенный между ними и соединенный с блоком подготовки воды линией вывода продувочной воды, а также устройство для выделения метана, связанное линией подачи конденсата с конвертором и оснащенное линиями вывода метана и подачи по меньшей мере его части в горелку.

В качестве низкотемпературного конвертора используют, например, известный из уровня техники реактор предварительной паровой конверсии углеводородного сырья, осуществляемой при 450-500°С. В качестве устройства для выделения метана может быть использованы, например, холодильник с сепаратором для предварительного охлаждения и осушки газа с выделением конденсата и установка масляной абсорбции метана, также известные из уровня техники.

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.

Установка низкотемпературного конвертора для конверсии сырья за счет уменьшения расхода энергии на нагрев сырья и подогрев конвертора позволяет снизить энергозатраты. Соединение блока сероочистки с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве теплоносителя позволяет полностью рекуперировать тепло, выделяющееся при конверсии окиси углерода, исключить выработку водяного пара, в том числе избыточного, за счет чего снизить расход сырья.

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 в составе продувочной воды минеральные соли из сырьевой смеси, за счет чего предотвратить снижение активности катализатора конверсии. Установка на линии подачи синтез-газа устройства для выделения метана позволяет повысить конверсию окиси углерода за счет увеличения его парциального давления, а также получить топливо для горелки конвертора сырья.

Предлагаемая установка включает блок сероочистки 1, конвертор окиси углерода 2, устройство для выделения метана 3, рекуперационные теплообменники 4 и 5 с конденсатоотводчиком 6, конвертор углеводородного сырья 7 с горелкой 8, блок водоподготовки 9 и блок выделения водорода 10.

При работе установки сырье, содержащее углеводороды С3+, подают по линии 11 в блок 1 и затем, в качестве хладоагента, в конвертор 2 совместно с подготовленной водой, подаваемой по линии 12 из блока 9, затем сырьевую смесь, подаваемую по линии 13, последовательно нагревают в рекуперационных теплообменниках 4 и 5, отделив между ними продувочную воду в конденсатоотводчике 6 и подав ее по линии 14 в блок 9, и направляют в конвертор 7 с горелкой 8, в которую по линии 15 подают воздух, по линии 16 из блока 10 - продувочный газ, а также часть метана из линии 17 в качестве топлива, а дымовой газ выводят по линии 18. Полученный синтез-газ по линии 19 подают через рекуперационные теплообменники 5 и 4 в устройство 3, где его дополнительно охлаждают, сепарируют конденсат, подаваемый по линии 20 в конвертор 2, и, например, путем масляной абсорбции выделяют метан, по меньшей мере часть которого подают в качестве топлива в горелку 8, а балансовую часть выводят по линии 17. Очищенный от метана синтез-газ далее направляют в конвертор 2, из которого водородсодержащий газ по линии 21 подают в блок 10, из которого по линии 22 с установки выводят водород, а полученный водный конденсат по линии 23 направляют в блок 9, в который также по линии 24 подают воду. При необходимости на линии вывода дымовых газов из горелки размещают охладитель-осушитель дымовых газов, соединенный линией подачи водного конденсата с блоком 9, а на линии подачи водородсодержащего газа располагают блок выделения углекислого газа (на схеме не показано).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты и уменьшить расход сырья и может быть использована в промышленности.

1. Низкотемпературная водородная установка, включающая блок сероочистки, установленный на линии подачи сырья, содержащего углеводороды С3+, конвертор углеводородного сырья с горелкой, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, который соединен линией подачи воды в качестве хладоагента с блоком водоподготовки, а линией подачи водородсодержащего газа - с блоком выделения водорода, оснащенным линией вывода водорода и линией подачи продувочного газа в горелку, оснащенную также линией подачи топлива, отличающаяся тем, что в качестве конвертора сырья установлен низкотемпературный конвертор, блок сероочистки оснащен линией подачи очищенного сырья в качестве хладоагента в конвертор окиси углерода, а на линии подачи синтез-газа установлены два рекуперационных теплообменника "синтез-газ/нагретая смесь сырья с водой" и конденсатоотводчик, размещенный между ними и соединенный с блоком подготовки воды линией вывода продувочной воды, а также устройство для выделения метана, связанное линией подачи конденсата с конвертором и оснащенное линиями вывода метана и подачи по меньшей мере его части в горелку.

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.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на линии подачи водородсодержащего газа расположен блок выделения углекислого газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химической и фармацевтической промышленности и может быть использовано в медицине для лечения аллергии, астмы, дерматитов, ишемических болезней, радиационных поражений.

Изобретение относится к способу получения метанола, включающему комбинированную конверсию газообразных реагентов в синтез-газ, синтез метанола и отбор готового продукта.

Изобретение относится к нефте- и газохимии, а именно к способам получения углеводородов путем каталитической конверсии смеси, преимущественно содержащий СО, Н2. Получаемые при этом жидкие углеводородные фракции могут быть использованы в качестве топлив, в том числе автомобильных, характеризующихся высокой экологической чистотой.

Изобретение относится к химической промышленности и электротехнике и может быть использовано при изготовлении электродных материалов в химических источниках тока.

Изобретение относится к технологии комплексной переработки различных видов углеводородсодержащего сырья в расплаве металлов с получением в качестве промежуточного продукта смеси водорода и монооксида углерода (синтез-газа).
Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к получению сорбентов-катализаторов путем пропитки активного угля (АУ) растворами каталитических добавок для использования их в индивидуальных и коллективных средствах защиты органов дыхания фильтрующего типа с целью удаления токсичных химикатов (ТХ) из воздуха, а также защиты окружающей среды от промышленных выбросов.

Изобретение относится к нанотехнологии алмазных частиц, необходимых для финишной шлифовки и полировки различных изделий и для создания биометок. Способ получения кристаллических алмазных частиц включает добавление к порошку наноалмазов, полученных детонационным синтезом, циклоалкана (циклического насыщенного углеводорода) или многоосновного спирта в количестве 5-85 мас.

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано при изготовлении конструкционных, электротехнических, электронных материалов, а также восстановителей металлов.

Изобретение относится к способу получения продукта метанола, продукта H2 и продукта CO из синтез-газа, содержащего H2 и CO, в частности из отходящего газа производства ацетилена.

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии. Кристаллический фуллерен С60 термообрабатывают при 160-170°C в потоке инертного газа для перевода оксидной примеси С60O в диоксидную примесь C120O.

Изобретение относится к утилизации органических отходов, а именно к устройствам для их переработки путем пиролиза с получением генераторного газа, и может быть использовано для утилизации отходов заводов по производству риса и овса с получением аморфного кремнийсодержащего остатка. Устройство утилизации сыпучих органических отходов содержит последовательно установленные питательный бункер 1, газогенератор 2, вихревой уловитель 4, теплообменники 5 и скрубберы 6, соединенные между собой теплоизолированными стальными трубами, а также линию выгрузки зольного остатка. Отвод 9 указанной линии подключен между газогенератором 2 и вихревым уловителем 4. Газогенератор 2 снабжен блоком контроля подачи воздуха 3 и соединен с ним гибкими текстильными воздуховодами. После газогенератора 2 установлен блок дожигания зольного остатка 10. Блок дожигания зольного остатка 10 может быть расположен между газогенератором 2 и отводом линии выгрузки зольного остатка 9 или непосредственно на линии выгрузки зольного остатка. Изобретение позволяет повысить эффективность утилизации за счет получения высококачественного аморфного кремнийсодержащего остатка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов при помощи кислорода, причем первый исходный поток, содержащий один или несколько углеводородов, и второй исходный поток, содержащий кислород, предварительно нагреваются отдельно друг от друга, смешиваются в соотношении массовых потоков из второго исходного потока и первого исходного потока, соответствующем кислородному числу λ, меньше или равному 0,35, причем под кислородным числом λ понимают соотношение из фактически присутствующего во втором исходном потоке количества кислорода и стехиометрически необходимого количества кислорода, которое требуется для полного сгорания одного или нескольких углеводородов, содержащихся в первом исходном потоке, посредством блока горелок (В) подаются в камеру сгорания (F), где происходит частичное окисление этих углеводородов с получением крекинг-газа, который после камеры сгорания относительно направления движения потока при помощи впрыскивания масла для гашения подвергается гашению до температуры от 200 до 250°С. При этом получается поток газообразных продуктов Ig, который в перегонной колонне (ВК) охлаждается с помощью дополнительного масла для гашения, причем жидкость с одной или нескольких подходящих ступеней отводится из этой перегонной колонны (ВК), охлаждается при помощи непрямого теплообмена с водой с получением пара и снова подается в перегонную колонну (ВК), выше той ступени, с которой она была отобрана, с получением потока газообразных продуктов IIg, охлажденного до температуры от 60°С до 90°С, который подается в конечный охладитель (SK), где в результате прямого теплообмена с водой получается поток газообразных продуктов IIIg, охлажденный до температуры от 20°С до 50°С, а также поток технологической воды Iliq. Способ характеризуется тем, что поток технологической воды Iliq подвергается очистке при помощи частичного упаривания в одноступенчатом резервуаре для сброса давления (Ε), причем этот поток технологической воды Iliq упаривается в количестве от 0,01% масс. до 10% масс. в пересчете на общую массу этого же потока с получением очищенного потока технологической воды IIliq, который утилизируется со сточной водой. Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить высокий выход ацетилена при соблюдении существующих ограничений в области охраны окружающей среды. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в энергетической, нефтехимической, химической, металлургической отраслях промышленности. Способ получения водорода из газовых смесей, содержащих диоксид углерода, осуществляют путем его абсорбционного удаления абсорбентом на основе водных растворов аминов, способ включает процессы абсорбции диоксида углерода при повышенном давлении, расширения насыщенного абсорбента в турбине с получением механической энергии, регенерации насыщенного абсорбента при повышенной температуре и/или пониженном давлении с подводом тепла через кипятильник, рекуперации тепла горячего регенерированного абсорбента, сжатие регенерированного абсорбента насосом, охлаждение регенерированного абсорбента в холодильнике и подачу его в абсорбер, а также охлаждение парогазовой фазы, выделенной при регенерации абсорбента. При этом насыщенный абсорбент перед подачей на гидравлическую или парожидкостную турбину дополнительно нагревают за счет косвенного теплообмена с горячим регенерированным абсорбентом в дополнительном теплообменнике. Технический результат заключается в увеличении эффективности работы турбины с повышением степени рекуперации энергии сжатого насыщенного абсорбента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к катализатору для гетерогенного катализа, который содержит по меньшей мере смешанный оксид никеля и магния и магниевую шпинель, где смешанный оксид никеля и магния обладает средним размером кристаллитов ≤100 нм, фаза магниевой шпинели обладает средним размером кристаллитов ≤100 нм. Содержание никеля находится в диапазоне 7-28% мол., содержание магния находится в диапазоне 8-38% мол., и содержание алюминия находится в диапазоне 50-70% мол. Площадь поверхности БЭТ находится в диапазоне 10-200 м2/г и интенсивность дифракционного отражения катализатора при 43,15°±0,15°2θ меньше или равна интенсивности дифракционного отражения при 44,83±0.20°2θ, как измерено при длине волны, равной 0,154 нм. Изобретение также относится к способу получения катализатора для риформинга углеводородов в присутствии воды и СО2 с получением синтез-газа путем пропитки исходного вещества плавкой солью металла, включающему следующие стадии: (i) контактирование плавкой соли металла и тонкоизмельченного содержащего гидроталькит исходного вещества, (ii) тщательное смешивание плавкой соли металла и содержащего гидроталькит исходного вещества, (iii) термическая обработка плавкой соли металла и содержащего гидроталькит исходного вещества и нагревание смеси в условиях, при которых соль металла находится в форме расплавленной соли металла, (iv) низкотемпературное прокаливание смеси при температуре <500°С, (v) прессование или формование, (vi) высокотемпературное прокаливание полученной на предыдущей стадии смеси при температуре >500°С. Кроме того, изобретение относится к способу риформинга содержащих углеводород веществ и CO2 с получением синтез-газа, в котором используют заявленный выше катализатор, при этом риформинг проводят при температуре, находящейся в диапазоне от 500°С до 1100°С. Технический результат заключается в получении синтез-газа с большим содержанием СО. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл.
Изобретение может быть использовано в наноэлектронике. Частицы графита помещают в вакуум между электродами, при этом разность потенциалов устанавливают достаточной для электродинамического ожижения частиц и получения ими энергии, превышающей работу, необходимую для их раскола по плоскостям спайности на слои графена при хрупком разрушении во время ударов об электроды. Используют графит с плотностью 2,3·103 кг/м3, частицы которого имеют размер менее 1 мм. Изобретение позволяет повысить производительность получения графена высокой чистоты. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии переработки газового сырья, в частности к способу получения синтез-газа, который может быть в дальнейшем использован для процессов синтеза метанола. Способ получения синтез-газа в ходе гидрогенизационной конверсии CO2 включает контактирование исходного газового сырья, содержащего смесь Н2 и CO2, с катализатором при температуре 500-700°C, атмосферном давлении и при подаче в реактор газового сырья при мольном соотношении H2:CO2 = 3,5-4:1 и объемной скорости подачи газового сырья 5000-10000 ч-1, при этом металлсодержащий катализатор нагревают до температуры 500-700°C с помощью СВЧ-излучения низкой мощности до 45 Вт. При этом катализатор представляет собой металл, нанесенный на носитель, причем в качестве металла катализатор содержит молибден или индий, а в качестве носителя катализатор содержит активно поглощающий СВЧ-излучение материал, либо не поглощающий СВЧ-излучение материал, смешанный с каталитически инертным материалом, греющимся за счет поглощения СВЧ-излучения. Изобретение обеспечивает повышение конверсии CO2, селективности образования СО, высокую производительность по СО и полное отсутствии метана в продуктах реакции, а также упрощение технологии процесса и снижение энергетических затрат. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

Изобретение относится к технологии получения синтез-газа из углеводородных газов путем их парциального окисления для целевого использования в качестве промежуточного продукта в нефте- и газохимических производствах. Заявлен способ управления процессом получения синтез-газа путем парциального окисления углеводородных газов кислородом в камере сгорания реактора, оборудованного узлами ввода углеводородного газа и кислорода. В узел ввода углеводородного газа, в качестве которого используют попутные нефтяные газы, установлен газоанализатор, узлы ввода углеводородного газа и кислорода оборудованы расходомерами-регуляторами массового расхода, управление которыми осуществляют системой автоматического управления, которая по результатам дискретно поступающей с газоанализатора информации о текущей концентрации метана в попутном нефтяном газе автоматически рассчитывает скорректированные значения массовых расходов углеводородного газа и кислорода, которые в виде управляющих напряжений подают на входы каждого из расходомеров-регуляторов углеводородного газа и кислорода. Технический результат – стабилизация состава синтез-газа, повышение технико-экономических показателей установок, использующих конверсию синтез-газа для получения конечных товарных продуктов. 2 ил., 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к технологии получения синтетических алмазов методом динамического детонационного синтеза и может быть использовано для очистки и извлечения высокочистого алмаза из первичных продуктов. Способ очистки алмазов осуществляют в водных растворах азотной кислоты под давлением и при повышенной температуре, при этом заранее приготовленную суспензию шихты с концентрацией твердой фазы 0,5-8% в водном растворе азотной кислоты концентрации 10-40% с добавками 10-40 в.ч. нитрата аммония на 1 в.ч. шихты обрабатывают в автоклаве при температуре 180-280°С при непрерывном перемешивании реакционной массы, обеспечивающем поддержание суспензии во взвешенном состоянии с отводом избыточных газов окисления, превышающих заданный уровень давления в пределах 2-10 МПа до прекращения выделения газообразных продуктов, после чего реакционную массу охлаждают до 40-180°С, разделяют на газовую и жидкую фазы, которые раздельно дросселируют до атмосферного давления и отмывают суспензию очищенных алмазов деионизованной водой от остатков нитратов. Изобретение позволяет проводить окислительную обработку алмазов без выделения токсичных окислов азота, требующих утилизации и регенерации, и обеспечивает возможность поддержания высокой активности окисляющего агента в течение всего периода реакции. В результате очистки шихты детонационного динамического синтеза уровень остаточного окисляемого углерода составляет менее 0,2%, остаточной зольности продукта менее 0,3%. 2 з.п. ф-лы, 5 пр.

Группа изобретений относится к способу получения водородсодержащего газа для производства метанола из углеводородных газов (метана, природного газа, попутных нефтяных газов, сланцевых газов) и устройству для осуществления способа, и могут быть использованы в химической, нефте- и газохимической отраслях промышленности, в том числе при создании малотоннажных газохимических производств. Способ включает раздельную подачу при повышенном давлении углеводородного газа, предварительно смешанного с водяным паром, и подогретого окислителя в форсуночную головку реактора в турбулентном режиме течения газов, смешивание смеси газов и парциальное окисление увлажненного углеводородного газа при температуре ниже 1400°C кислородом окислителя в камере горения реактора, начальное охлаждение водородсодержащего газа потоком воды, дальнейшее охлаждение водородсодержащего газа в первом теплообменнике, в котором осуществляется получение водяного пара для смешивания с углеводородным газом, охлаждение во втором теплообменнике, в котором осуществляется подогрев углеводородного газа, и охлаждение в котле-утилизаторе, в котором вырабатывается технологический пар для потребителя, затем подачу охлажденного после котла-утилизатора водородсодержащего газа в блок коррекции, в котором осуществляется частичная паровая каталитическая конверсия монооксида углерода с целью получения оптимального для синтеза метанола мольного соотношения Н2/СО≈2,1-2,4, далее охлаждение водородсодержащего газа в третьем теплообменнике-холодильнике, отделение жидкой фазы в сепараторе, подогрев отходящего после сепаратора сухого водородсодержащего газа в четвертом теплообменнике паром, вырабатываемым в третьем теплообменнике-холодильнике, и подачу на вход блока синтеза метанола. Группа изобретений обеспечивает эффективное получение водородсодержащего газа, требуемого для производства метанола, состава и параметров, исключение образования сажи и оксидов азота. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 7 табл., 7 пр.
Наверх