Автономная водородная установка

Авторы патента:

C01B3/38 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2653825:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к установкам для получения водорода, которые используют, в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах. Автономная водородная установка включает линию подачи углеводородного сырья и реактор паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа, также линии ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой. Установка оборудована холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой. При этом узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой. На линии вывода отходящего газа установлены теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи в реактор углеводородного сырья и воздуха. При этом установка оборудована с газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор. Технический результат заключается в упрощении и автономности данной установки. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано, в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах.

Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010, МПК C01В 3/34, C01B 3/12], осуществляемый на установке паровой конверсии, которая включает блок сероочистки, конвертор с горелкой, котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, блок водоподготовки и блок выделения водорода.

Недостатками данной установки являются высокая металлоемкость и сложность оборудования из-за необходимости косвенного нагрева реакционных сред при высоких температурах.

Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения водорода с использованием парового риформинга с частичным окислением [RU 2378188, опубл. 10.01.2010, МПК С01B 3/38], осуществляемый на установке с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линиями ввода нагретых смесей кислородсодержащего газа (воздуха) с водой, а также углеводородного сырья с водой и водным конденсатом и линией вывода водородсодержащего газа с теплообменниками, холодильником-конденсатором и узлом выделения водорода, оснащенным линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа с узлом сжигания (окисления), оснащенным линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменниками нагрева смеси воздуха газа с водой.

Основным недостатком данной установки является сложность и потребность в подаче со стороны воды и электроэнергии для сжатия воздуха.

Задача изобретения - упрощение и автономность установки.

Техническим результатом является упрощение установки за счет размещения узла выделения водорода с водородселективной перегородкой в реакторе и ее автономность за счет установки на линии вывода отходящего газа газотурбинного агрегата и холодильника-конденсатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа и линиями ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой, оборудованной холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой, особенностью является то, что узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой, на линии вывода отходящего газа установлены также теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи углеводородного сырья и воздуха в реактор, при этом установка оборудована газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор.

Узел выделения водорода может быть оснащен линией ввода продувочного газа, например водяного пара. Узел окисления может быть соединен линией подачи отработанного газа с энергоисточником на топливных элементах.

Узел выделения водорода может быть выполнен, например, в виде трубчатого элемента с газопроницаемой стенкой, на которую нанесена водородселективная мембрана, например, из палладий-серебряного сплава, а узел окисления, например, в виде каталитического реактора окисления. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Автономность установки достигается за счет исключения подачи электроэнергии и воды путем размещения на линии вывода отходящего газа соответственно газотурбинного агрегата для использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа и холодильника-конденсатора воды для компенсации ее химического потребления при паровоздушном риформинге. Размещение в реакторе узла выделения водорода с водородселективной перегородкой позволяет получать водород без использования дополнительного оборудования и упростить установку.

Предлагаемая установка включает реактор паровоздушного риформинга 1 с катализатором 2 и узлом выделения водорода с водородселективной перегородкой 3, узел окисления 4, теплообменники 5 и 6, холодильник-конденсатор 7 и газотурбинный агрегат, состоящий из турбины 8, компрессора 9 и электрогенератора 10.

При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 11, и воздух, подаваемый из компрессора 9 по линии 12, смешивают с водой, подаваемой из холодильника-конденсатора 7 по линиям 13 и 14, нагревают и испаряют в теплообменниках 5 и 6 соответственно и направляют в реактор 1, где путем паровоздушного риформинга в присутствии катализатора 2 получают водородсодержащий газ, водород из которого диффундирует через водородселективную перегородку узла 3 и выводится с установки по линии 15. Обедненный водородсодержащий газ из реактора 1 по линии 16 подают в узел 4 совместно с воздухом, подаваемым по линии 17 из компрессора 9, в который по линии 18 подают атмосферный воздух. Отходящий газ из узла 4 выводят по линии 19 после редуцирования в турбине 8, охлаждения в теплообменниках 5, 6 и доохлаждения с выделением воды в холодильнике-конденсаторе 7. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 10, подают на собственные нужды и/или на сторону. Пунктиром показана возможная подача по линии 20 в узел 3 продувочного газа, а по линии 21 в узел 4 - отработанного газа топливных элементов.

Таким образом, предлагаемая установка работает автономно и может быть использована в промышленности.

Автономная водородная установка с линией подачи углеводородного сырья и реактором паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа и линиями ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой, оборудованная холодильником-конденсатором, узлом выделения водорода с линией вывода водорода и узлом окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа, на которой установлен теплообменник нагрева смеси воздуха с водой, отличающаяся тем, что узел выделения водорода расположен в реакторе и оснащен водородселективной перегородкой, на линии вывода отходящего газа установлены также теплообменник нагрева смеси углеводородного сырья с водой и холодильник-конденсатор с линиями подачи воды в линии подачи в реактор углеводородного сырья и воздуха, при этом установка оборудована газотурбинным агрегатом с электрогенератором, турбиной, расположенной на линии вывода отходящего газа, и компрессором, оснащенным линией ввода воздуха и линиями подачи воздуха в узел окисления и в реактор.

Изобретение относится к способу и системе получения синтез-газа в системе риформинга на основе мембраны переноса кислорода. Способ включает этапы: (I) риформинга в присутствии тепла в реакторе риформинга объединенного сырьевого потока, содержащего углеводородсодержащий сырьевой поток и водяной пар; (II) подачи потока реформированного синтез-газа на реагентную сторону реактивно управляемого, содержащего катализатор, реактор на основе мембраны переноса кислорода; (III) взаимодействия части потока реформированного синтез-газа с кислородом, проникшим по меньшей мере через один мембранный элемент переноса кислорода; (IV) передачи некоторого количества теплоты, выделенной в результате реакции, (I) газу в содержащем катализатор реакторе на основе мембраны переноса кислорода, (II) реактору риформинга при помощи излучения, (III) обедненному кислородом потоку путем конвекции; и (V) риформинг нереформированного газообразного углеводорода.

Композитный материал на основе углерода и способ его получения // 2653127

Изобретение относится к композитному материалу на основе углерода и способу его получения, который может быть использован в ракетно-космической и авиационной отраслях.

Способ получения композита триоксид ванадия/углерод // 2653020

Изобретение может быть использовано для получения электродного материала литиевых источников тока. Способ получения композита триоксид ванадия/углерод V2O3/C включает растворение в воде карбоновой кислоты, добавление оксидного соединения ванадия, сушку и последующий отжиг.

Способ утилизации горючих отходящих газов, попутных газов и/или биогазов // 2652720

Изобретение относится к способу утилизации содержащего углеводороды и/или содержащего диоксид углерода горючего отходящего газа, попутного газа и/или биогаза. Содержащий углеводороды и/или содержащий диоксид углерода горючий отходящий газ, попутный газ и/или биогаз вводится в реакционное пространство, а содержащаяся в горючем отходящем газе, попутном газе и/или биогазе многокомпонентная смесь в высокотемпературной зоне при температурах более чем 1000°С и в присутствии носителя преобразуется в газообразную смесь продуктов, которая более чем на 95 об.% состоит из СО, СО2, Н2, Н2О, СH4 и N2, и при необходимости в углеродсодержащее твердое вещество, которое по меньшей мере на 75 мас.% в пересчете на общую массу углеродсодержащего твердого вещества осаждается на носителе.

Способ обработки газа // 2652691

Изобретение может быть использовано при очистке топочного газа от диоксида углерода. Газ, полученный при сгорании угля в первой камере сгорания 10, фильтруют и подают во вторую камеру сгорания 15.

Способ и устройство для производства борогидрида натрия // 2652235

Изобретение может быть использовано для регенерации борогидрида натрия, используемого в качестве носителя водорода. Способ производства борогидрида натрия NaBH4 включает введение в реакцию метабората натрия NaBO2 и гранулированного алюминия в водородной атмосфере.

Способ получения углеродной пленки // 2652206

Изобретение относится к полупроводниковой и сверхпроводниковой электронике и может быть использовано при изготовлении фотонных устройств, сверхъёмких аккумуляторов и суперконденсаторов, высокочувствительных химических сенсоров и разделительных мембран.

Способ выращивания кристаллов фуллерена с60 // 2652204

Изобретение может быть использовано в полупроводниковой оптоэлектронике. Навеску порошка исходного фуллерена С60 загружают в кварцевую ампулу, внутренняя поверхность которой покрыта пироуглеродом для защиты исходного порошка от воздействия УФ излучения.

Водородная установка (варианты) // 2652191

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности. Водородная установка включает узел паровоздушного риформинга, оснащенный 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 или с двумя рекуперационными теплообменниками и конвертором окиси углерода между ними на линии вывода водородсодержащего газа, далее на которой расположен 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.

Устройство и способ получения ацетилена и синтез-газа // 2652124

Предложенное изобретение относится к устройству для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом, включающему в себя реактор, причем реактор содержит блок горелок с камерой сгорания для получения ацетилена, дополнительное пространство, выполненное в блоке горелок, и кольцевидное пространство, которое окружает дополнительное пространство, причем блок горелок включает сверленые отверстия для подачи потока смеси углеводородов и кислорода в камеру сгорания и сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания, причем сверленые отверстия для подачи потока вспомогательного кислорода в камеру сгорания соединены с дополнительным пространством, причем дополнительное пространство соединено с кольцевидным пространством, причем дополнительное пространство отделено от кольцевидного пространства стенкой, причем стенка оснащена отверстиями для соединения сверленых отверстий для подачи потока вспомогательного кислорода с кольцевидным пространством, причем кольцевидное пространство соединено по меньшей мере с одним подводящим трубопроводом для подачи вспомогательного кислорода.

Материал, включающий в себя восстановленный оксид графена, устройство, включающее в себя этот материал, и способ производства этого материала // 2654517

Изобретение относится к материалу, включающему в себя восстановленный оксид графена, в котором степень восстановления оксида графена имеет пространственную вариацию, так что материал имеет градиент удельной электропроводности и/или диэлектрической проницаемости. Материал может использоваться, например, в электрическом устройстве для целей постепенного изменения поля и/или рассеяния зарядов. Примеры электрических устройств, в которых этот материал является выгодным, включают в себя кабельные приспособления, изоляционные втулки, силовые кабели, микроэлектронику, распределительные устройства и т.д. Изобретение относится также к способу производства материала для электрических приложений. Способ включает в себя различную обработку различных частей элемента из оксида графена для того, чтобы достичь различной степени восстановления оксида графена внутри элемента, что приводит к получению образца, имеющего градиент удельной электропроводности и/или диэлектрической проницаемости, что улучшает изолирующие свойства материала. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Катализатор, способ его приготовления и процесс орто-пара-превращения водорода с использованием этого катализатора // 2654693

Изобретение относится к катализатору для реакции орто-пара-превращения водорода, способу его приготовления и может найти применение в производстве жидкого криогенного пара-водорода. Описан катализатор для процесса орто-пара-превращения водорода на основе гематита α-Fe2O3, который представляет собой цилиндрические гранулы размером d=3±0,2 мм, с суммарным объемом пор 0,23-0,25 см3/г, величиной удельной поверхности 100-150 м2/г и средним диаметром пор 6,0-7,0 нм, насыпной плотностью 1,2-1,4 г/см3 при механической прочности на раздавливание не ниже 20 кг/см2. Способ получения гранулированного катализатора основан на экструзионном формовании пасты, получаемой при смешении доступного промышленного желтого железооксидного пигмента марки Ж-1 и раствора нитрата железа, с последующей сушкой и термообработкой отформованных гранул при температурах 110 и 300°С соответственно. Изобретение также относится к способу проведения процесса орто-пара-превращения водорода, который заключается в пропускании водорода в орто-модификации через неподвижный слой катализатора. Технический результат заключается в увеличении каталитической активности, сокращении временных и ресурсных затрат на приготовление катализатора. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.

Способ и установка для повышения эффективности абсорбционного масла // 2654950

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой и химической промышленности. Способ повышения эффективности абсорбции абсорбционным маслом включает подачу жидкости (11) холодного испарительного барабана (12А) ко входу холодной отпарной колонны (12) для получения потока результирующего пара головного погона холодной отпарной колонны (12), обогащенного сжиженным нефтяным газом, и отдельную подачу жидкости (21) горячего испарительного барабана ко входу (22А) горячей отпарной колонны (22) для получения потока результирующего пара головного погона горячей отпарной колонны (22), обогащенного водородом. Поток результирующего пара головного погона холодной отпарной колонны (12) и поток результирующего пара головного погона горячей отпарной колонны (22) по отдельности направляются в абсорбер (34) с абсорбционным маслом в тарелки, расположенные в разных местах, для извлечения выходящего потока сжиженного нефтяного газа при использовании абсорбционного масла. Изобретение позволяет повысить эффективность абсорбции сжиженного нефтяного газа из результирующих паров головных погонов горячей и холодной отпарных колонн. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Суперконцентрат углеродных нанотрубок и способ его получения // 2654959

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для изготовления композитных материалов. Углеродные нанотрубки и дисперсионную среду, представляющую собой вещество, имеющее угол смачивания по отношению к высокоупорядоченному пиролитическому графиту не более 120°, смешивают путём механической обработки до максимального размера агломератов углеродных нанотрубок не более 50 мкм. В качестве дисперсионной среды можно использовать ионную жидкость, эпоксидную, или полиэфирную, или полиакриловую смолу, пластификатор, органический растворитель, масло из ряда минерального, синтетического, биологического происхождения; а также силикон, или силан, или липид, или эфир. Дисперсионную среду можно использовать в виде жидкости, пасты, геля или порошка. Механическую обработку осуществляют в трехвалковой, или в шаровой, или в бисерной, или в планетарной мельнице. Полученный суперконцентрат углеродных нанотрубок, представляющий собой высокоустойчивую дисперсную систему, включающую не менее 2 мас.% углеродных нанотрубок в качестве дисперсной фазы, может быть в виде пластичной пастообразной массы или мелкодисперсного порошка. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил., 13 пр.

Связующее для пропитки волокнистого наполнителя, способ получения, препрег на его основе и изделие из него // 2655353

Изобретение относится к области получения волокнистых композиционных материалов из препрегов на основе эпоксидных связующих и может быть использовано для изготовления изделий из композиционных материалов в приборостроении, автомобильной, авиационной, аэрокосмической, электротехнической, строительной и других отраслях промышленности. Связующее включает эпоксидную смолу на основе бисфенола А и полиэпоксидную новолачную смолу, ангидридный отвердитель, наномодификатор и катализатор. При этом в качестве катализатора используют фосфониевую соль бутилтрифенилфосфоний бромида, а в качестве наномодификатора используют оксид графена. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления связующего и препрега на его основе за счет повышения качества получаемого изделия путем понижения температуры отверждения, сокращении времени отверждения и повышении срока сохранения липкости препрега при его хранении. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 12 пр.