Энергоэффективная водородная установка

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов. Установка включает узел паровоздушного риформинга 1, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник 5. При этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода 2, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления 3 с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды 6, причем блок выделения водорода 2 оснащен линией подачи водного конденсата, а линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды 4, оснащенному линией ввода балансовой воды. Кроме того, установка оборудована электрогенератором 9 с газотурбинным агрегатом, турбина 7 которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор 8 оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления 3 и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов и может быть использовано в промышленности.

Известен способ получения водорода из углеводородного сырья [RU 2394754, опубл. 20.07.2010 г., МПК С01В 3/34, С01В 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 г., МПК С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси кислородсодержащего газа (воздуха) и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды и водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлены рекуперационные теплообменники, при этом 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 линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменниками нагрева смеси кислородсодержащего газа и воды.

Недостатком данной установки является низкая энергоэффективность из-за необходимости расходования электроэнергии со стороны на подачу воздуха, сжатого 0,4-1,2 МПа изб., в узел паровоздушного риформинга.

Задача изобретения - повышение энергоэффективности.

Техническим результатом является увеличение энергоэффективности за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха путем установки газотурбинного агрегата с электрогенератором на линиях подачи воздуха и вывода отходящего газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке с узлом паровоздушного риформинга, оснащенным линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, особенностью является то, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.

Для работы на сернистом сырье на линии подачи углеводородного сырья может быть установлен блок хемосорбционной или адсорбционной сероочистки. С целью увеличения выхода водорода на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника могут быть размещены конвертор оксида углерода и дополнительный рекуперационный теплообменник, а перед ним установлены теплообменники нагрева продувочного газа и воздуха, подаваемого в узел окисления. Для повышения концентрации водорода в водородсодержащем газе и упрощения работы узла выделения водорода на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.

Блок выделения водорода может состоять, например, из сепаратора водного конденсата и узла мембранного выделения водорода. Узел окисления продувочного газа может представлять собой, например, изотермический каталитический реактор, а блок подготовки воды - узел обратного осмоса. Электроэнергия, вырабатываемая электрогенератором может использоваться, например, для компримирования водорода и/или подачи топлива. В качестве остальных элементов установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Оборудование установки электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линией ввода воздуха и линиями подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды позволяет повысить энергоэффективность за счет использования вторичного энергоресурса - энергии редуцирования отходящего газа, для сжатия воздуха и исключения потребления электроэнергии со стороны.

Предлагаемая установка включает узел паровоздушного риформинга 1, блок выделения водорода 2, узел окисления продувочного газа 3, блок подготовки воды 4, рекуперационный теплообменник 5, теплообменник нагрева смеси воздуха и воды 6 и газотурбинный агрегат, состоящий из турбины 7, компрессора 8 и электрогенератора 9. Дополнительно могут быть установлены конвертор оксида углерода 10 со вторым рекуперационным теплообменником 11, блок сероочистки 12, а также теплообменники нагрева продувочного газа 13 и воздуха 14, подаваемого в узел окисления 3.

При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 15, смешивают с деионизированной водой, подаваемой по линии 16 из блока 4, и водным конденсатом, подаваемым по линии 17 из блока 2, и, после нагрева в теплообменнике 5, направляют по линии 18 в узел 1 совместно со смесью воздуха и воды, подаваемой по линии 19 после нагрева и испарения в теплообменнике 6. В узле 1 каталитическим паровоздушным риформингом получают водородсодержащий газ, который по линии 20, после охлаждения в теплообменнике 5 направляют в блок 2, где разделяют на водный конденсат, водород, выводимый по линии 21, и продувочный газ, который по линии 22 подают в узел 3 совместно с первой частью сжатого воздуха, выводимого по линии 23 из компрессора 8, в который по линии 24 подают атмосферный воздух. Полученный отходящий газ выводят по линии 25 после редуцирования в турбине 7 и охлаждения в теплообменнике 6 подаваемой по линии 19 смесью воздуха и воды, которую получают смешением второй части сжатого воздуха из линии 23, и воды, подаваемой по линии 26 из блока 4, в который по линии 27 подают балансовое количество воды. Электроэнергию, вырабатываемую генератором 9, используют на собственные нужды или выводят сторонним потребителям. На линии 15 может быть установлен блок сероочистки углеводородного сырья 12, на линии 20 после теплообменника 5 могут быть размещены конвертор оксида углерода 10 и теплообменник 11, а перед теплообменником 5 -теплообменники 13 и 14 (показано пунктиром). На линии подачи второй части сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды может быть установлено устройство для обогащения воздуха кислородом (не показано).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить энергоэффективность и может быть использована в промышленности.

1. Энергоэффективная водородная установка, включающая узел паровоздушного риформинга, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник, при этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды, отличающаяся тем, что блок выделения водорода оснащен линией подачи водного конденсата, линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды, оснащенному линией ввода балансовой воды, установка оборудована электрогенератором с газотурбинным агрегатом, турбина которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи углеводородного сырья расположен блок хемосорбционной сероочистки или блок адсорбционной сероочистки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа после рекуперационного теплообменника размещены конвертор оксида углерода и второй рекуперационный теплообменник.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии вывода водородсодержащего газа перед рекуперационным теплообменником установлены теплообменники нагрева продувочного газа и сжатого воздуха, подаваемого в узел окисления.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи сжатого воздуха в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды установлено устройство для обогащения воздуха кислородом.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в атомной, химической промышленности, теплоэнергетике и металлургии. Электролизер для синтеза окисленного графита содержит корпус 1, разделенный на анодную и катодную секции, разделённые фторопластовой решеткой 7.
Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды. Способ получения сорбента включает приготовление пропиточного раствора, пропитку зерен активного угля и термическую обработку.

Изобретение может быть использовано при изготовлении медицинских приборов, смазочных материалов, гальванических и полированных покрытий, абразивов. Кластеры частиц алмаза, диаметр которых не превышает 1,0 мм, разделяют на отдельные частицы и (или) на кластеры меньших размеров, содержащие меньшее количество алмазных частиц, для чего сначала получают реакционную смесь перемешиванием кластеров частиц алмаза по меньшей мере с одним ненасыщенным органическим соединением, находящимся в жидком агрегатном состоянии, например, 1-ундеценом, или с раствором по меньшей мере одного ненасыщенного органического соединения по меньшей мере в одном растворителе.

Изобретение относится к способу получения композитов в мелкодисперсном состоянии, в частности композита диоксид молибдена/углерод MoO2/C, который может быть использован в качестве эффективного анодного материала литиевых источников тока.

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано при производстве озонаторов для очистки питьевой и сточных вод, дезинфекции помещений, обработки семян и злаков и т.д.

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.

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.

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.

Изобретение относится к катализатору для реакции орто-пара-превращения водорода, способу его приготовления и может найти применение в производстве жидкого криогенного пара-водорода.

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.

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии. Кристаллический графит обрабатывают раствором персульфата аммония в серной кислоте, не содержащей свободной воды. Полученное интеркалированное соединение графит выдерживают до его расширения. Затем гидролизуют, промывают водой и диспергируют при воздействии ультразвука в водном растворе ПАВ, в качестве которых используют смесь олигомерных соединений, содержащих кумулированные двойные углерод-углеродные связи и аминогруппы, а также гидроксильные группы - аминокумулен, при массовом соотношении аминокумулен:графен от 0,25:1 до 4:1. Изобретение позволяет повысить эффективность эксфолиации, увеличить допускаемую рабочую концентрацию графена при его диспергировании. 2 ил., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения графитированных конструкционных материалов с повышенными физико-механическими характеристиками для создания углеродных изделий. Предложен способ получения наноструктурированного каменноугольного пека, включающий смешение частиц дробленого пека в твердом состоянии с углеродными нанотрубками в диспергированном состоянии в атмосфере инертного газа при воздействии на смесь частиц электростатическим полем в униполярном коронном разряде при напряженностях электрического поля от 1 до 6 кВ/см, нагревание смеси выше температуры размягчения при постоянном перемешивании и охлаждение. Согласно способу частицы дробленого пека в твердом состоянии имеют размер -250 мкм, при этом нагревание смеси ведут до температуры равной двойной температуре размягчения пека, а охлаждение ведут до получения заплавленных кусков. Изобретение обеспечивает улучшение характеристик каменноугольных пеков и углерод-углеродных композитов на их основе. 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способу обработки тяжелого нефтяного сырья для производства жидкого топлива и базисов жидкого топлива с низким содержанием серы, предпочтительно бункерного топлива и базисов бункерного топлива. Описан способ обработки углеводородного сырья, в котором содержание серы составляет по меньшей мере 0,5 мас.%, содержание асфальтенов составляет по меньшей мере 2 мас.%, начальная температура кипения равна по меньшей мере 340°С, а конечная температура кипения равна по меньшей мере 440°С, причем способ позволяет получать по меньшей мере одну жидкую углеводородную фракцию с содержанием серы, меньшим или равным 0,5 мас.%, и включает следующие последовательные стадии: a) стадию гидрообработки в неподвижном слое, на которой углеводородное сырье и водород приводят в контакт по меньшей мере на одном катализаторе гидрообработки; b) стадию гидроконверсии по меньшей мере части потока, поступающего со стадии а), по меньшей мере в одном реакторе, содержащем катализатор, поддерживаемый в состоянии кипящего слоя; c) стадию разделения потока, поступающего со стадии b), для получения по меньшей мере одной газовой фракции и по меньшей мере одной жидкой углеводородной фракции; без стадии промежуточного разделения между стадией а) гидрообработки и стадией b) гидроконверсии. Также описано жидкое топливо. Технический результат: предложен способ, позволяющий эффективно производить легкие фракции, жидкое топливо и базисы жидкого топлива с низким содержанием серы с высоким выходом и высокой энергетической эффективностью. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов и носителей для катализаторов, сенсоров, газовых накопителей, конструкционных, футеровочных, оптических материалов и электродов для высокоёмких источников тока и энергетических преобразователей. Соль карбоновой кислоты цинка или алкоксид цинка или титана термообрабатывают в инертной атмосфере при 450-500оС в течение 1,0-1,5 ч. Полученный продукт обрабатывают 10%-ной муравьиной кислотой или смесью концентрированных плавиковой и азотной кислот при температуре 60-65оС с выдержкой в течение 3-5 ч. Осадок отделяют вакуумным фильтрованием, промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 100-110оС в течение 1,0-1,5 ч. Получают наноструктурированные углеродные материалы с высокой удельной поверхностью простым и надежным способом. 2 ил., 6 пр.

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровоздушной конверсией углеводородов. Установка включает узел паровоздушного риформинга 1, оснащенный линией ввода нагретой смеси воздуха и воды, а также линиями ввода нагретой смеси углеводородного сырья, воды, водного конденсата и вывода водородсодержащего газа, на которых установлен рекуперационный теплообменник 5. При этом на линии вывода водородсодержащего газа размещен блок выделения водорода 2, оснащенный линией вывода водорода и линией вывода продувочного газа, на которой расположен узел окисления 3 с линией подачи воздуха и линией вывода отходящего газа с теплообменником нагрева смеси воздуха и воды 6, причем блок выделения водорода 2 оснащен линией подачи водного конденсата, а линии подачи воды примыкают к блоку подготовки воды 4, оснащенному линией ввода балансовой воды. Кроме того, установка оборудована электрогенератором 9 с газотурбинным агрегатом, турбина 7 которого расположена на линии вывода отходящего газа, а компрессор 8 оснащен линиями ввода воздуха и линией подачи сжатого воздуха в узел окисления 3 и в линию ввода нагретой смеси воздуха и воды. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Наверх