УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C01B3/02 

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.

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.

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.