Меню

Как получают водород в промышленности

Водородные установки

Водород является ценным химическим реагентом. С целью повышения экономической эффективности производства его получают и концентрируют из топливных, остаточных и сбросных газов. Он практически не встречается в природе в чистом виде, но потребление данного газа неуклонно растет. Для его производства необходимо использовать специальные водородные установки. Мы предлагаем качественное оборудование. Каждая водородная установка отличается компактностью, надежностью системы и обеспечивает полную автоматизацию процесса.

Особенности водородного оборудования

Водородные установки «Грасис» позволяют извлекать водород из технологических потоков. Они используют новейшие достижения мембранной и адсорбционной технологий. Подобное водородное оборудование открывает новые возможности для химических, нефтехимических производств и предприятий нефтепереработки. Каждая установка водородная соответствует новому техническому регламенту. В связи с грядущим переходом к новым классам топлива с пониженным содержанием серы и ароматических углеводородов к качеству водорода, используемого в процессах гидроочистки и процессе изомеризации, предъявляют всё более высокие требования. Роль водородных систем также возрастает. Неуклонное повышение требований к чистоте и полноте извлечения газа происходит и в химической и нефтехимической отраслях. Соответственно, повышенное внимание уделяется и качеству водородного оборудования.

В этой связи компания «Грасис» постоянно работает над совершенствованием водородных технологий, чтобы предложить каждому клиенту установку, в полной мере удовлетворяющую потребности в водороде и повышающую эффективность работы водородного производства предприятия.

Использование установок «Грасис» для производства водорода удобно, эффективно и выгодно с экономической точки зрения, так как данная водородная установка совмещает в себе отличные технические и эксплуатационные характеристики, компактные размеры и автоматизацию всего процесса получения водорода.Получаемый на установках «Грасис» водород может быть возвращен в технологический процесс или отправлен на сжижение.

Мембранные водородные установки

Установки на базе мембранной технологии для извлечения водорода из газовой смеси.

Источник



Как получают водород в промышленности

Водород считается одним из наиболее ценных видов сырья для синтеза аммиака и производства полимеров и нефтехимии. Он используется для получения твердых жиров из масел растительного происхождения. Из-за высокой химической активности вещество в чистом виде практически не встречается в природе. Основные источники для получения водорода в промышленности — метан, содержащийся в природном газе, и вода. Специалисты отмечают также перспективность разделения попутных газов коксового производства, которые на большинстве предприятий сжигаются.

Способы выделения водорода из соединений

Самые распространенные способы получения водорода в промышленности:

  • паровая конверсия метана и его гомологов;
  • газификация кокса;
  • электролитическое разложение воды.

Особенности работы оборудования для получения водорода

Оборудование для получения водорода в промышленности методом паровой конверсии имеет сложную конструкцию и компоновку. В его состав входят парогенератор, компрессорная станция, подогревающая установка, конверторы метана и угарного газа. Система подключена к подающей магистрали и потребителям. Извлечение водорода происходит при температуре до 1000° C под избыточным давлением и в присутствии катализатора. Перед этим сырье подогревается, очищается от серосодержащих примесей и перемешивается с водяным паром.

Восстановление водорода происходит в два этапа.

  • После первой ступени конверсии продукт содержит до 10% метана, для разложения которого в смесь вводят атмосферный воздух.
  • В конце процесса водород очищают от кислорода и оксидов углерода, а избыточное тепло направляют в котел-утилизатор для производства водяного пара.

Процесс полностью замкнут и энергетически независим, но требует применения сложных схем контроля. Несмотря на недостатки, большую часть водорода в промышленности получают как раз этим способом.

Установка газификации кокса

Технология заключается в пропускании перегретого водяного пара через слой кокса, каменного или бурого углей при температуре свыше 1000° C без доступа кислорода. Полученная смесь водорода и окиси углерода обрабатывается водяным паром. Один из наиболее перспективных способов применения продуктов газификации угля — сжигание на тепловых электростанциях, поскольку современные установки отчаются высокой производительностью, сравнительно низкой себестоимостью конечного продукта и способны работать в непрерывном режиме.

Электролизеры

При помощи электролитических установок водород получают как в промышленности, так и для коммерческого использования. На рынке присутствует оборудование разной производительности, а сырьем служит обычная вода. Установка представляет собой сосуд с раствором щелочи или средней соли, в который погружены два электрода. При пропускании постоянного тока на катоде выделяется водород. Вторичный продукт реакции — кислород — также используется для решения технологических задач. Доочистка позволяет получить на выходе технически и химически чистый водород. Электролизер с вспомогательным оборудованием для водоподготовки и осушения размещается на небольшой площади. Многие производители предлагают мобильные моноблочные и контейнерные установки.

Среди всех способов получения водорода в промышленности электролитический считается наиболее экологичным. Единственный его условный недостаток — зависимость от качества сети питания.

Источник

Оборудование для получения водорода в промышленности

Общество с ограниченной ответственностью «Институт физико-технологических исследований (ИФТИ)», 119180, г. Москва, 2-й Хвостов переулок, д. 12, помещение V, комната 3.

Общие сведения.

Общество с ограниченной ответственностью «Институт физико-технологических исследований (ИФТИ)» (ООО «ИФТИ») с конца 80х годов занимается разработкой, производством и внедрением на объектах промышленности современных водородных электролизных установок серии ФС-Т.25.

Первая установка серии ФС была установлена на ГРЭС-24 МОСЭНЕРГО в г. Новомичуринск (Рис 1), ныне Рязанская ГРЭС.

Установки серии ФС разработаны и выпускаются по ТУ 3610-002-13151350-08 (до 2007 г. — по ТУ 3610-002-13151350-99) для нужд энергетики (охлаждение водородом обмоток турбогенераторов на ТЭЦ, ГРЭС и АЭС), электроники и других отраслей (металлургия, нефтехимия, стекольная и пищевая промышленности, а также медицина).

Установки защищены патентами РФ, имеют:

  • Декларацию соответствия установок ТР ТС 004/2011, 010/2011 и 020/2011,
  • Сертификат соответствия и декларацию оборудования установок ТР ТС 032-2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением»,

Установки соответствуют требованиям:

  • Правил безопасности при производстве водорода методом электролиз воды (ПБ 03-598-03),
  • Типовой инструкции по эксплуатации электролизных установок для получения водорода и кислорода (РД 34.50.501-96, РАО «ЕЭС России»),
  • Федеральному закону РФ от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»,
  • Общих правил взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (ПБ 09-540-03).

На аппараты установок серии ФС не распространяются «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением», Приказ № 116 Ростехнадзора от 25 марта 2014 г., глава 1, параграф 4, пункт «п».

Основные преимущества электролизных установок серии ФС-Т.25.

Установки серии ФС (Рис. 2) производительностью от 2 до 30 нм3 Н2 в час, удовлетворяют потребностям отечественной энергетики и электроники, т.к. они:

  1. Полностью адаптированы к традиционным условиям эксплуатации и ремонта на российских электростанциях и других предприятиях, обладают низкими эксплуатационными расходами и простотой всех видов ремонтов, которые возможно выполнять персоналом станции без привлечения завода изготовителя.
  2. Поставляются Заказчику в собранном виде или отдельными технологическими блоками, которые собираются на месте в готовое к пуску изделие службой ремонта электроцеха.
  3. Имеют регулировку производительности от 15 % до 115 % от номинального значения.
  4. При временном отсутствии потребности в водороде переходят на «ждущий режим работы», не требующий согласования включения и выключения.
  5. Комплектуются оборудованием только отечественных предприятий и изготавливаются из материалов, производимых и широко распространённых в России.
  6. Имеют технические характеристики, включая габариты и вес, аналогичные западным образцам.
  7. При размещении двух электролизных установок и более предусмотрен вариант совместного использования вспомогательного оборудования.
  8. Имеют существенно меньшую стоимость, чем западные аналоги, при лучших технических характеристиках.
  9. Аппараты установки не требуют регистрации в региональных органах Ростехнадзора (вся установка ставится на учёт одновременно с получением экспертизы промышленно-технической безопасности на технический проект), так как изготовлены из труб малого диаметра (меньше 150 мм).
  10. Система управления выполнена на современном уровне и по своим функциональным возможностям превосходит отечественные аналоги.
  11. Помещение электролизной имеет самую низкую из возможной категории по взрывной и пожарной опасности – В4, в нижней части помещения электролизной допускается применять электрооборудование в общетехническом исполнении с маркировкой защиты IP54.
  12. Установка может быть внесена в существующее помещение электролизной станции отдельными сборочными узлами через стандартный дверной проём шириной 0,8 м, собрана и подготовлена к испытаниям и вводу в эксплуатацию.
  13. В комплекте с установками ФС поставляются блоки предварительной очистки и осушки производства ИФТИ (точка росы не выше минус 20 ºC).
  14. Затраты на эксплуатацию установки являются самыми низкими из всех представленных на Российском рынке импортных водородных электролизных установок, а их надёжность самой высокой.
Читайте также:  Домашняя сыроварня обзор крутых моделей — от бюджетных до дорогих

Основные характеристики электролизной установки ФС-20.25

  • Номинальная производительность установки по водороду – 20 нм3/ч;
  • Номинальная производительность установки по кислороду – 10 нм3/ч;
  • Рабочее давление водорода и кислорода в установке – 1,0 МПа;
  • Давление водорода и кислорода на выходе – 0,1 – 0,9 МПа;
  • Объемная доля водорода в пересчете на сухой газ на выходе из электролизёра – не менее 99,6 % (О2 не более 0,4 %);
  • Объемная доля кислорода в пересчете на сухой газ на выходе из – не менее 99,3 % (H2 не более 0,7 %);
  • Объемная доля водорода в пересчете на сухой газ после реактора каталитической очистки – не менее 99,95 % (О2 не более 0,05 %);
  • Точка росы водорода – не выше минус 15 °С (минус 60°С при комплектации дополнительным блоком осушки);
  • Номинальная общая потребляемая мощность, кВт, не более – 120
  • Потребление продуктовой воды, кг/ч – 20
  • Программное обеспечение с интерфейсом на русском языке.
  • Срок службы технологического оборудования, не менее 20 лет.
  • электролизный блок (ШхВхД), мм – 1450х1450х2900
  • электролизный блок (ШхВхД), мм – 1450х1450х2900

Спецификация предлагаемого оборудования.

Основные аппараты и узлы установки приведены ниже.

1. Электролизный блок.

Электролизный блок (Рис. 4) состоит из двух электролизных модуля. Электролизные модули поставляется в собранном виде. В состав электролизного модуля входят следующие аппараты

  1. Электролизёр ФС-525М — в электролизёре происходит главный технологический процесс установки – электрохимическая реакция разделения молекул воды на водород и кислород, причём оба газа разделены диафрагмой, которая не позволяет им смешиваться, но при этом хорошо проводит ионный ток. Электролизный блок состоит из двух компактных электролизёров.
  2. Разделительные колонки (водород и кислород) РК — разделение электролита и газа, предварительное удаление основной массы щёлочи в виде капель и тумана из газов, охлаждение электролита в нижней части разделительной колонки, и охлаждение газа — в верхней части, газов в верхней части газоотделители и дополнительную отмывку газов от щелочного тумана за счёт барботажа этих газов через слой воды в промывателях с одинаковой глубиной.
  3. Регуляторы давления (поплавковые) РД – поддерживают разницу давлений между водородом и кислородом таким образом, чтобы она не превышала 20 см водяного столба.
  4. Датчики уровня ДУП – предназначены для контроля уровня воды в регуляторах давления и включения (выключения) насоса дозатора.
  5. Бак дистиллята БД – принимает из системы заказчика дистиллированную воду, и поддерживает запас этой воды в объёме 60 литров, достаточном для автономной работы установки в течение нескольких часов; при ремонте электролизёров заполняется щелочным электролитом из электролизёров и разделительных колонок.
  6. Фильтр электролита ФЭ – улавливает механические частицы на выходе электролита из разделительных колонок.

2. Технологический блок (Рис. 5.) (блок регулирования давления и осушки).

Основное назначение технологического блока состоит в том, чтобы поддерживать минимальную разницу давлений в каждой ячейке электролизёров между водородным и кислородным пространствами, т.е. по обе стороны диафрагмы, разделяющей католит и анолит. Эта разница поддерживается в электролизёрах на уровне 1–3 см водяного столба, что препятствует взаимному смешиванию газов через асбестовую диафрагму.

В состав технологического блока входит следующее оборудование:

  1. Сборник конденсата (влагоотделитель) СК – собирает конденсат из водорода после реактора каталитической очистки и вымораживателей, конденсат удаляется из сборника конденсата либо вручную один раз в сутки, либо автоматически через клапан слива поплавкового типа.
  2. Реактор каталитической очистки газов – предназначен для очистки продуктовых газов от примесей водорода или кислорода.
  3. Регуляторы давления:
    • «до себя» мембранные (РД-Т.25 или АР-85) предназначены для регулирования давления в установке и поддерживают его величину постоянной (от 9,5 до 10,5 кгс/см2) независимо от величины давления в ресиверах: при заполненных ресиверах сбрасывают лишний газ в атмосферу в штатном режиме, а при аварийном повышении давления в установке плавно сбрасывают газы в атмосферу, не позволяя водороду и кислороду попадать друг в друга через «U-образные» трубки аппаратов и образовывать «гремучую смесь», а также автоматически поддерживают рабочее давление водорода в ресиверах.
    • регулятор равенства давлений РРД-Т.25 – поддерживает разницу давлений между водородом и кислородом в установке.
  4. Предохранительные клапаны (ПК-Т.25 или АПТ-85) — обеспечивают сброс газов из регуляторов давления (поплавковых) при аварийном превышении давления в них.
  5. Обратные защитные клапаны (ОЗК-Т.25) – устанавливаются в качестве:
    • огнепреградителей на линиях сброса газов из установки в атмосферу;
    • обратных клапанов на линиях выхода водорода из установки в ресиверы.
  6. Краны КИП Ду4, краны шаровые Ду10 и Ду20, клапаны Ду4 – обеспечивают технологические операции при эксплуатации установки, периодический отбор проб газов на химический анализ, непрерывный отбор водорода и кислорода на газоанализаторы, поверку и замену манометров и датчиков давления без отключения установки.
  7. Соединительные трубки (соединители) Ду10 и Ду25 – обеспечивают потоки газов, циркуляцию электролита, циркуляцию хладагента для охлаждения электролита, водорода и кислорода, подвод к установке азота для продувок, все соединители выполнены на разъёмных соединениях М20х1.5, М39х2 и фланцевых соединениях Ду25, датчики уровня, манометры и датчики давления имеют присоединительные штуцеры М20х1.5.
  8. Платформа и рама – обеспечивают надёжное крепление аппаратов технологического блока и электролизёров и свободный доступ ко всем элементам установки без демонтажа каких-либо её элементов.
  9. Манометры, датчики уровня, первичные преобразователи газоанализаторов, термопреозователи – размещены на аппаратах и соединительных трубах технологического блока. Газоанализатор «Водород в помещении» устанавливается вблизи дефлектора на расстоянии не более 200 мм от потолка. Газоанализатор «Кислород в помещении» располагается на стене около технологического модуля или на несущей раме установки.

3. Источник питания электролизёра.

В качестве источника питания электролизёров применены специализированные, серийно выпускаемые инверторные выпрямительные агрегаты ИОН-96V-600A (производство фирмы ООО «Донавтоматика», г. Волгодонск, см. Рис. 6) или аналог.

Данный вид инверторных блочно-модульных выпрямителей выпускается серийно, широко применяется в металлургии, строительстве, гальванических производствах и пр.

4. Шкаф управления и шкаф присоединений

В шкафу управления располагается необходимая автоматика, реле, вторичные преобразователи, контроллер. На лицевой панели шкафа размешены элементы управления технологическим процессом, светосигнальная аппаратура, цифровые регуляторы-измерители и панельный компьютер с сенсорным экраном. Предусмотрено управление установкой с панели оператора и реализация двух режимов: автоматический и автоматический пошаговый.

Автоматический режим управления предусматривает пуск, работу и останов установки в автоматическом режиме по средствам нажатия клавиши «Автоматическая работа» на панели оператора. Автоматический пошаговый пуск позволяет производит пуск установки в шаговом режиме: сброс давления-продувка азотом – продувка электролитическими газами-набор давления-работа на потребителя-останов. Данный режи позволяет производить контроль работы установки на каждом этапе. Запуск каждого из режимов производится путём нажатия соответствующей сенсорной клавиши на панели оператора.

В щит управления заводятся сигналы:

  • от газоанализаторов (изготовитель ОАО НПП «Дельта», г. Москва);
  • от датчиков уровня (изготовитель СКБ «Приборы и Системы», г. Рязань);
  • от термопреобразователей ДТПL-04 (ООО «Овен», г. Москва);
  • от преобразователей давления ПД100-ДИ-1,6-0,5М (ООО «Овен», г. Москва);
  • от аварийных кнопок «СТОП»;
  • со щита пожарной сигнализации;
  • со щита охранной сигнализации;
  • авария от источника питания 1;
  • авария от источника питания 2 (при наличии);
  • вызов на сборку 1;
  • вызов на сборку 2 (при наличии).

АСУ ТП, реализованная в шкафу управления и программном продукте, включает в себя следующие функции:

  1. Сбор и обработка данных с датчиков.
  2. Контроль параметров с регистрацией соответствующих событий и ведением журнала.
  3. Регистрация событий и хранение их в базе данных.
  4. Настройка уставок срабатывания предупредительных и аварийных параметров.
  5. Срабатывание предупредительной световой сигнализации в помещении щита управления электролизными установками с указанием параметра, отклонение которого вызвало срабатывание сигнализации.
  6. Отключение установки и срабатывание аварийной световой и звуковой сигнализации в помещении щита управления электролизными установками, срабатывание блокировок при отклонении ключевых технологических параметров.
  7. Схема питания шкафа управления обеспечивает его полноценную работу при кратковременном исчезновении питания на время работы устройства АВР.
  8. Передача технологических параметров установки на уделённый компьютер (или в сеть предприятия).
  9. Автоматическая система противоаварийной защиты.
  10. В шкафу присоединений силовом ШПС располагаются автоматы защиты, электромагнитные контакторы пуска двигателей насоса-дозатора, циркуляционного насоса и вентилятора замкнутой системы охлаждения электролита, компрессоров холодильных агрегатов и охладителя воды.
Читайте также:  Газовое оборудование на автомобиль в Геленджике и Краснодарском крае список вакансии

5. Состав оборудования одной установки по производству водорода и кислорода ФС-20.25.

*Марка, количество и тип могут быть изменены без уведомления Заказчика при условии сохранения основных технических характеристик.

Таблица 1.

№ п/п Наименование Марка, тип. Ед. изм. Кол- во
1 2 3 4 5
1 Установка по производству водорода и кислорода ФС-20.25 в составе: ФС – 20.25 компл. 1
1.1 Электролизный блок. ЭБ компл. 1
1.2 Технологический блок. ТБ компл. 1
1.3 Комплект автоматики.
1.4 Выпрямительный агрегат инверторный шт. 2
2 Вспомогательное оборудование
2.1 Модульный агрегат воздушного охлаждения, IP 44 шт. 1
2.2 Циркуляционный насос, IP 54 шт. 1
2.3 Чиллер для охлаждения аппаратов установки шт. 1
3 Комплект запорно-регулирующей и предохранительной арматуры. комп 1
4 ЗИП: комплект: компл. 1
4.1 Комплект ЗИП к НД-25/40К14В шт. 1

Гарантийные обязательства.

Гарантийные обязательства на все оборудование, производимое ИФТИ, составляет 24 месяца с момента введения в эксплуатацию, но не более 36 месяцев с момента отгрузки.

Гарантийные обязательства и обслуживание покупных изделий сторонних производителей производят предприятия изготовители или сертифицированные сервисные центры.

Прочее.

  • Затраты электроэнергии на производство водорода составляют не более 5,0 кВт*ч/нм3.
  • Структура циклов технического обслуживания и ремонта установки ФС-Т.25:
  • ТО-1 — на выключенной установке, 1 раз в месяц.
  • ТО-2 — на выключенной установке, 1 раз в 6 месяцев.
  • ТО-3 — на выключенной установке, 1 раз в год.
  • ТО-4 (текущий ремонт) — на выключенной установке, 1 раз в 3 года.
  • ТО-5 (капитальный ремонт) — на выключенной установке, 1 раз в 10 (6) лет*.

* В соответствии с п. 6.22.1.3 СТО 70238424.27.100.050-2009 «Электролизные установки электрических станций. Организация эксплуатации и техническое обслуживание. Нормы и требования» капитальный ремонт необходимо производить 1 раз в 6 лет.

Установки серии ФС-Т.25 подлежат капитальному ремонту 1 раз в 10 лет при условии технического обслуживания сервисной службой ООО «ИФТИ».

  • Наработка на отказ, час, не менее – 10000.
  • Ресурс до первого капитального ремонта, час – 42 000 + 2 000.
  • Период между текущими ремонтами, не менее, час – 8 000.
  • Срок службы основного технологического оборудования, лет, не менее – 20.
  • Электроснабжение электролизной установки выполняется от существующих распределительных устройств 0,4 кВ в соответствии с требованиями ПУЭ.

Источник

Установка производства водорода

Назначение

Установка производства водорода предназначена для обеспечения техническим водородом вновь вводимых установок:

  1. изомеризации,
  2. гидроочистки,
  3. гидрокрекинга,
  4. каталитического риформинга.

Строительство установки производства водорода позволит:

Установка производства водорода

  • ликвидировать недостающую потребность в водороде на НПЗ
  • производить водород высокой чистоты (не менее 99,5 % об.), что сокращает объём газа в последующих схемах потребления водорода;
  • улучшить экологические условия на территории предприятия за счёт применения в качестве топлива обессеренного газа с блока КЦА.

Установка производства водорода

Методы производства водорода

  • паровая конверсия метана и природного газа;
  • газификация угля;
  • электролиз воды;
  • пиролиз;
  • частичное окисление;
  • биотехнологии.

Сырье и продукты

На российских НПЗ наиболее распространенным методом получения водорода является паровая конверсия углеводородов (СУГ, нафты, природного газа).

Продуктами являются чистый водород с концентрацией >99% об., а также отдувочный газ, который чаще всего используется в качестве топлива для печей.

Катализаторы

Наиболее часто используемыми в промышленности катализаторами для процесса паровой конверсии являются катализаторы на основе никеля, однако в ряде специфических процессов допускается использование благородных металлов платиновой группы.

Технологическая схема

В состав установки производства водорода входят следующие блоки и узлы:

Принципиальная схема установки производства водорода методом паровой конверсии

  • блок подготовки и очистки сырья;
  • блок предриформинга;
  • блок парового риформинга;
  • блок конверсии и охлаждения конвертированного газа;
  • блок очистки водородсодержащего газа по технологии КЦА;
  • блок утилизации тепла продуктовых потоков и дымовых газов.

Принципиальная схема установки производства водорода методом паровой конверсии 1 – печь риформинга; 2 – реактор гидрообессеривания; 3 – адсорберы; 4 – реактор предриформинга; 5 – реактор конверсии СО; 6 – блок короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Очистка сырья

Природный газ поступает в подогреватель, нагревается до температуры 40 °С. Для гидрирования сернистых соединений, содержащихся в сырье, до серо­водорода, требуется небольшое количество водорода.

С этой целью часть водоро­да, полученного на установке, подается в качестве рециркуляционного водорода в поток сырья. Смесь сырья и рециркулирующего водорода, последова­тельно поступая в теплообменники, нагревается до температуры 380 °С, необходимой для предварительной очистки сырья.

Подогретая газосырьевая смесь поступает в реактор гидрообессеривания, где происходит гидрирование соединений серы до H2S. Газосырьевая смесь из реактора последо­вательно проходит через адсорберы, где происходит улавливание хлоридов (НСl) и сернистых соединений (H2S). В каждом из этих реакторов имеется три слоя катализатора:

  • модифицирован­ный оксид алюминия для удаления НСl,
  • оксид цинка,
  • слой специального катализатора для эффективного и глубо­кого удаления H2S.

Предриформинг

Очищенная газосырьевая смесь смешивается с перегретым паром высокого давления. Соотношение расходов регулируется с поддержанием заданного мольного соотношения водяного пара и углерода. Величина значения этого соотношения зависит от типа сырья, подаваемого на установку.

Далее парогазовая смесь нагревается до температуры реакции 475 °С – 500 °С, в змеевике подогрева сырья предриформинга, расположенном в конвек­ционной секции печи парового риформинга и направляется в реактор пред­риформинга.

Предриформинг служит для превращения тяжелых углеводородов, содер­жащихся в сырье, в метан, а также для частичного проведения реакций рифор­минга, при этом эффективность процесса повышается.

В зависимости от типа перерабатываемого сырья, может наблюдаться уве­личение или снижение общей температуры по реактору. Так при переработке бен­зинов увеличивается общая температура по реактору, за счет преобладания про­текания реакций с экзотермическим эффектом, а при переработке природного газа температура по реактору падает, за счет протекания реакций с эндотермическим эффектом.

Риформинг

Парогазовая смесь нагревается до температуры 650 °С в змеевике по­догрева сырья риформинга, расположенном в конвекционной секции печи парового риформинга, и затем поступает в коллектор, расположенный в радиантной секции печи парового риформинга.

В радиантной секции печи парового риформинга смесь сырья и пара посту­пает в катализаторные трубы, находящиеся в радиантной секции печи парового риформинга Н-1, проходит сверху вниз катализаторные трубы. В результате реак­ции, протекающей на катализаторе, загруженном в катализаторные трубы, полу­чается равновесная смесь, состоящая из Н2, СО, СO2, СН4 и Н2O.

Для предотвращения образования кокса и отложения его на катализаторе технологический пар подается в избытке, превышая стехиометрическое количест­во, требуемого на реакцию.

Полученный конвертированный газ (парогазопродуктовая смесь) выходит из печи парового риформинга при температуре 888 °С и далее направляется в те­плообменник. В теплообменнике происходит охлаждение питательной воды до температуры 320-343 °С, регенерированное тепло используется для генериро­вания насыщенного пара высокого давления.

Общий тепловой эффект реакций парового риформинга является в сильной степени эндотермическим, поэтому для достижения требуемой степени конверсии необходим подвод тепла.

Конструкция печи парового риформинга

Печь имеет сложную конструкцию, разработанную с уче­том технологических требований процесса с целью обеспечения безопасной экс­плуатации и хорошими технико-экономическими показателями. Для обеспечения расчетной степени конверсии без перегрева внешней поверхности поддерживает­ся необходимая температура газа в катализаторных трубах. Благодаря небольшо­му диаметру труб увеличивается площадь теплообменной поверхности и улучша­ется перемешивание газа в слое катализатора. В результате печи риформинга ра­ботают при максимальных давлениях и температурах.

Читайте также:  С базы вентиляционное оборудование

По конструкции печь состоит из двух одинаковых радиантных камер, рабо­тающих параллельно, и расположенной над ними общей конвекционной камеры. Процесс паровой конверсии метана осуществляется в реакционных трубах при температуре 780-888 °С за счет внешнего обогрева.

Конверсия окиси углерода и охлаждение синтез-газа

Водородсодержащий газ после парового риформинга и охлаждения поступает в реактор высокотемпе­ратурной конверсии, где избыточный пар превращает большую часть СО в С02 и Н2 при прохождении через слой катализатора.

Синтез-газ, подвергнутый конверсии, охлаждается, отдавая тепло потокам системы выработки водяного пара. Далее частично охлажденный синтез-газ поступает в воздушный, а затем на доохлаждение в водяной холодильник, где охлаждается до температуры 35 °С и поступает в сепаратор для разделения смеси на неочищенный водород и технологический конденсат.

Технологический конденсат смешивается с химочищенной водой, посту­пающей из сетей завода и направляется в деаэратор, а неочищенный водород подается в блок короткоцикловой адсорбции.

Короткоцикловая адсорбция водородсодержащего газа

Поток неочищен­ного водородсодержащего газа поступает в блок короткоцикловой адсорбции (КЦА), где происходит удаление примесей в процессе циклической адсорбции. Для выполнения заданной степени концентрирования водорода и удаления при­месей в процессе используются многочисленные адсорбционные слои. Принятая схема блока позволяет извлечь водород с концентрацией 99,5 % (об.) из кон­вертированного газа, а сбросной газ направляется в качестве топлива в реакторную печь.

Блок короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Блок короткоцикловой адсорбции (КЦА)

В блоке КЦА происходит очистка конвертированного водородсодержащего газа от примесей метана, окислов углерода путем адсорбции загрязнений на ад­сорбенте при высоком давлении и десорбции при низком давлении.

Блок утилизации тепла дымовых газов

В блоке утилизации тепла дымовых газов и продуктовых потоков произво­дится водяной пар высокого давления за счет охлаждения дымовых газов и про­дуктовых потоков. Одновременно с этим предусмотрено использование тепла дымовых газов для нагрева питательной воды, перегрева производимого водяного пара и подогрева воздуха, подаваемого к горелкам печи.

Материальный баланс

Наименование продукта Измерение Сутки
един. итого %
Входы
Сырьевой газ т 276,00 22,30
Расход пара ВД в предриформинг т 633,60 51,20
Расход пара ВД в риформинг т 327,90 26,50
Сумма сырья т 1 237,50 100,00
Выходы
Водород с установки т 89,70
Расход отдувочного газа с блока КЦА на печь т 605,10
Расход технологического конденсата т 542,70
Сумма продуктов т 1 237,50

Достоинства и недостатки

Недостатки

  • Высокие выбросы дымовых газов в атмосферу
  • Высокие капитальные затраты
  • Высокая стоимость перегретого водяного пара

Достоинства

  • Наиболее проработанный и распространенный вид производства водорода в нефтехимической промышленности
  • Относительно низкие температуры процесса
  • Вариативность проекта установки в зависимости от требований заказчика

Существующие установки

Спрос на водород растет в связи с переходом на потребление более чистых и легких нефтяных топлив, в то время как нефтяное сырье становится все тяжелее. В связи с этим трудно представить современный НПЗ без установки производства водорода. УПВ может отсутствовать только в составе НПЗ, работающих по профилю первичной переработки нефти. Стоит отметить, что для производств, обладающих развитой архитектурой вторичных процессов, ресурсов одной УПВ может быть недостаточно.

Источник

Производство водорода

Партнерство

ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» — официальный партнёр компании ErreDue S.p.A. Италия и эксклюзивный поставщик установок по производству водорода/кислорода. Компанией производителем ErreDue S.p.A. Италия выдан Сертификат на право поставки, технического и сервисного обслуживания оборудования. Специалисты технического отдела ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» прошли обучение на производственной базеErreDue S.p.A. Италия в г.Ливорно и имеют возможность качественно и в кратчайшие сроки провести шефмонтажные и пуско-наладочные работы оборудования на площадке Заказчика.

Электролизные установки по производству водорода/кислорода ErreDue S.p.A. Италия изготавливаются с применением передовых технологий и соответствуют европейским нормам: EN60204-1; 97/23/CE; 73/23/CE; 93/68/CE; 89/336/CE; 98/37/C. Оборудование прошло испытание в России, проведена Экспертиза промышленной безопасности, имеются Разрешение Ростехнадзора на применение и Сертификат соответствия ГОСТ Р.

В 2015 году рамках действия программы импортозамещения ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» организована узловая сборка отечественных электролизных установок по получению водорода и кислорода серии ЭА и ЭАд. За основу взят модельный ряд установок производства итальянской компании ErreDue S.p.A. На установки серии ЭА и ЭАд получены все разрешительные документы и ТУ.

Область применения электролизных установок по производству водорода/кислорода

  • Водород применяется главным образом в химической промышленности для производства хлороводорода, аммиака, метанола и других органических соединений.
  • В пищевой промышленности — для гидрогенизации масел и жиров.
  • В микроэлектронике применение водорода главным образом связано с получением кремния путем восстановления.
  • В нефтехимии -для превращения низкосортных видов топлив в высококачественные.
  • В металлургии с помощью водорода восстанавливают некоторые цветные металлы из их оксидов, таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам.
  • Водород используют в энергетике для охлаждения мощных электрогенераторов.
  • Водородно-кислородное пламя применяется для резки и сварки металлов.
  • Реакция горения водорода в кислороде используется в ракетных двигателях.
  • В настоящее время в ряде стран начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород.

Технология производства водорода/кислорода

Установки по производству водорода/кислорода компании ErreDue S.p.A. Италия и ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» представляют собой надежные, полностью автоматизированные, экологически безопасные установки, основанные на технологии электролиза водных растворов щелочей. Источником сырья для электролизных установок служит вода. В результате электрохимической реакции под действием постоянного тока вода разлагается на водород и кислород. Водород подвергается дополнительной очистке от паров воды и кислорода, степень которой зависит от требований Заказчика (чистота от 99,5% до 99,9995%) и точка росы от -10 0 С до -70 0 С. В атмосферу выделяется чистый кислород (99,5%). Примесями в нем являются только водород и пары воды. Малый внутренний объем сосудов делает электролизные установки производства ErreDue S.p.A. Италия и ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» безопасными в работе. Автоматическая процедура выключения переводит оборудование в режим ожидания в случае обнаружения ошибки. Система сигнализации оповещает Заказчика всякий раз, когда рабочие условия отличаются от заданных значений. При надлежащем обслуживании, электролизные установки работают годами бесперебойно. Не требуется никакого регулирования или калибровок.

Преимущества электролизных установок серии ЭА и ЭАд, G и Gd компании ООО «ЭНЕРГОАВАНГАРД» и ErreDue S.p.A. Италия

  • Низкий удельный расход электроэнергии – 5,1 кВтч/Нм³ (с учетом дополнительного оборудования);
  • Быстрый пуск и регулирование производительности от 40% до 100% в течение 5-10 сек, выход на рабочий режим в течении 10-15 минут.
  • Использование только высококачественных современных материалов: все трубопроводы, все ёмкости, все элементы соединений и несущие конструкции из нержавеющей стали;
  • Отсутствие в установках асбеста (высокотоксичного вещества);
  • Полностью автоматизированное управление, не требующее присутствия дежурного персонала для ежедневного обслуживания;
  • Управление работой оборудования и слежение за технологическими параметрами с помощью персонального компьютера из диспетчерского пункта;
  • Оборудование комплектуется приборами и датчиками, имеющими метрологический сертификат, документацию на русском языке, методику поверки.
  • Гарантированный срок эксплуатации электролизных установок не менее 20 лет; до капремонта -10 лет.
  • Возможность поставки оборудования как в блочно-модульном исполнении для размещения в здании электролизной Заказчика, так и в контейнерном исполнении для размещения оборудования в контейнере на открытом воздухе. Контейнер оборудован теплоизоляцией (температура -50 0 С + 50 0 С), системами вентиляции, отопления, сигнализации, пожаротушения, и поставляется готовым к эксплуатации
  • Минимальный объем монтажных работ (после поставки для использования необходим только подвод воды и электроэнергии).
  • На территории г.Москвы имеется склад и сервисный центр для обеспечения гарантийного и послегарантийного технического обслуживания. Предоставление (при необходимости) технической консультации по обращению в сервисную службу компании.

*Могут комплектоваться высококачественными анализаторами водорода.

Установки получения водорода G48, G64, ЭА48, ЭА64

Генераторы водорода серии ЭА и G с рабочим давлением до 10 бар

Источник