Способ получения водорода Советский патент 1979 года по МПК C01B1/18 

1

Изобретение относится к производству водорода.

Известен способ получения водорода путем паровой конверсии углеводородов на катализаторе при соотношении пар: газ 2-4:1. Процесс ведут при 150-70О С под давлением, образующийся при этом водород отводят из зоны реакции диффузией через водородопроницаемую мембрану.

Однако оставшаяся после вьщелзния водорода известным способом газообразная смесь, содержащая непрореагировавший метан, окись и двуокись углерода, не используется для получения водорода, что приводит к повышенному расходу СЬфЬЯ,

Целью изобретения является повьииение эффективности способа получения водорода.

Для этого конверсию углеводородов осуществляют при соотношении пар:газ 2-1:1, и оставшийся после выделения водорода газ подвергают паровой кон-

версии .1§й соотношении пар:газ 0,2-0,5:1 и температуре 100-25О°С с одновременной диффузией водорода через диффузионные элементы.

При этом тепло отходящего после конверсии окиси углерода газа, содержащего метан, последовательно используют для выработки энергии в газовых турбинах и для проведения паровой конверсии углеводородов.

При таком способе можно вести паровую конверюию углеводородов при низком соотношении пар:газ порядка 1:1-2:1, повышая при этом давление процесса до 100 атм, так как помимо сдвига равновесия за счет отвода водорода в известном способе в предлагаемом способа введена конверсия окиси углерода при низках температурах и предусмотрено эффективное энергетическое использование остаточного метан осодержащего газа.

Сам процесс конверсии СО при низком содержании пара после конверсии углеводородов может эффективно и пол костью осушествпяться за счет введения диффузионных элементов для отвода водорода сразу при более низкой температуре и достаточной скорости процесса. При этом исключаются стадии кон версии СО при высоких температурах и дорогостоящий процесс промывки жидким азотом и низкотемперагурное вьще пение водорода фракционированием. Снижается .расход топливного газа, так как эффективно используются остатки конвертированного газа под давлением в турбинах и для сжигания метана с целью обогрева реактора паровой конверсии. Пример. Природный газ или метан в количестве 5ОООО им /час сжимают в компрессоре от 1О до 1ОО атм очищают от серы, смешивают с паром в соотношении 1,5:1 и подают в реакци онные трубы конвертора, заполненный катализатором, где за счет тепла, подводимого извне, осуществляется конвер сия углеводородов. Образовавшийся в процессе паровой конверсии углеводородов водород в количестве 130ООО нм /час диффундирует через стенки реакционных труб, выполненных из MaTOpviana, проницаемого только для водорода. Вьщелившийся водород при 700 С и давлении 24 атм поступает в теплообменники, где отдает свое тепло отходящему газу и пару высокого давления. Оставшийся после вьщеления водорода конвертированный газ, содержащий СО, СО2, СН4 и пары , из конвертора с температурой 700 С проходит теплообменник, где охлаждается, смешивается с паром и поступает в реактор, в котором происходит конверсия О с паром и образование водорода при iso-aoo c. Образовавшийся здесь водород вьщеляют диффузией через стенки диффузионг ных труб, выполненньсх. из материала, проницаемого для водорода, и смешиваюг с водородом, выделенным в конверторе. Оставшаяся после вьщеления водорода газовая смесь, содержащая непрореагировавший метан, углекислоту поступает при 150-2ОО С и 100 атм в теплообменник, где нагревается до 650-700 С за счет тепла газов, выходящих из конвертора, затем проходит в турбину, где о.хлаждается до 450 С с получением механической энергии, вновь нагревается в теплообменнике до 650- 700 С за счет тепла вьщелившегося водорода, вновь расширяется в турбине О,3 атм и с температурой ДО давления 47О°С поступает на сжигание с кислородом воздуха в камеру. После камеры сжигания газ, содержащий в основном углекислоту и азот, при 15ОО С поступает в конвертор для обогрева реакционнык труб. Формула изобретения Способ получения водорода путем каталитической паровой конверсии углеводородов под давлением и вьщеления водорода из конвертированного газа.диффузией через диффузионные элементы, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности способа, конверсию углеводородов осуществляют при соотношении пар: газ, равном 2-1:1, и оставшийся после вьщеления водорода газ подвергают паровой кон-, версии при соотношении пар:газ, равном 0,2-0,5:1, и 100-250 С с одновременной диффузией водорода.