НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДОРОДНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2017 года по МПК C01B3/34 

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.

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.

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.