Overview of trunk pipeline transporting technologies for hydrogen
Authors: Кутуков Сергей Евгеньевич , Мельников Андрей Владимирович , Гольянов Андрей Иванович , Четверткова Ольга Витальевна 
Published: November 2022

Целью работы является оценка технологических аспектов способов магистрального транспорта водородсодержащих продуктов по действующим нефте- и нефтепродуктопроводам. Для технико-экономического обоснования проектов в области транспорта больших объемов водородсодержащих продуктов целесообразно рассматривать четыре технологии перекачки по трубопроводам: перекачка в газообразном состоянии в чистом виде или в смеси с природным газом; транспортировка в сжиженном виде; перекачка сатурированного водорода в потоке жидких углеводородов (газонасыщенная перекачка); транспорт водорода в химически связанном состоянии. В общем виде показано, что перепрофилирование нефтепроводов под перекачку чистого водорода нецелесообразно в силу ограниченности плеча перекачки одним технологическим участком нефтепровода, а также существенных затрат на замену основного насосного оборудования. Реализация технологии перекачки водорода в сжиженном виде невозможна в силу конструктивных особенностей нефтепроводов. Энергозатраты при совместном транспорте нефти с газообразным водородом будут на порядок-два выше нормативных. Целесообразность применения жидких органических носителей водорода находится в прямой зависимости от возможности их утилизации или реверсивной доставки к месту насыщения водородом. Оптимально использовать для транспорта водородсодержащих продуктов действующую нефтетранспортную инфраструктуру позволяет перекачка водорода в химически связанном состоянии. Рассмотрены два соединения водорода - сероводород и аммиак. Показано, что аммиак как углеродно-нейтральное неорганическое водородное соединение является наиболее перспективным продуктом для магистрального трубопроводного транспорта. Лимитирующим фактором для транспортировки водорода по нефтепроводам является ограниченная протяженность технологических участков из-за высоких показателей давления насыщенных паров перекачиваемой среды. Одним из перспективных направлений развития технологий магистрального транспорта может стать разработка средств интеграции технологических участков нефтепроводов в единый коридор, позволяющий осуществлять трансконтинентальную перекачку водорода или водородсодержащих энергоносителей.

The goal of the paper is to evaluate the technological aspects of the methods of trunk transportation of hydrogencontaining products over currently operating oil and petroleum products pipelines. In feasibility studies for each specific case of transportation of large volumes of hydrogen-containing products it is feasible to evaluate four pipeline transportation technologies: transportation in gaseous state in clean condition or as a mixture with natural gas; transportation in liquefied form; transportation of saturated hydrogen with the flow of liquid hydrocarbons (gas-saturated transfer); transportation of hydrogen in chemically-bound state. In generalized form it is shown that switching of oil pipelines to transfer of pure hydrogen is not feasible due to limitation of transfer branch to a single technological section of oil pipeline, as well as significant cost of replacement of the main pumping equipment; implementation of liquefied hydrogen transfer is not possible due to structural features of oil pipelines; energy demands for implementation of combined transportation of oil with gaseous hydrogen will be by an order or two above normative; feasibility of using liquid hydrogen carriers is directly dependent on possibility of their utilization or reverse delivery to the hydrogen saturation location. Optimal usage of currently operating oil transportation infrastructure for transfer of hydrogen-containing products is possible with hydrogen transportation in chemically-bound state. Two hydrogen compounds are considered - hydrogen sulfide and ammonia. It is shown that ammonia is the most prospective product for trunk pipeline transportation. A limiting factor for hydrogen transportation over oil pipelines is the limited length of technological sections due to high saturated vapor pressure of transferred media. Therefore one of the prospective areas for development of trunk pipeline transportation technologies can become development of the means for integration of technological oil pipeline sections into a single corridor, allowing for transcontinental transfer of hydrogen or hydrogen-containing energy carriers.