СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТОПЛИВА В ВОДОРОД

1. Устройство для получения газообразного водорода, причем указанное устройство содержит:
установку газификации или установку риформинга, скомпонованную для формирования первого синтетического газа;
первую секцию очистки, связанную с указанной установкой газификации для удаления кислотного газа, причем указанная первая секция очистки скомпонована для формирования второго синтетического газа, указанная первая секция очистки включает, по меньшей мере, один катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора высокотемпературной конверсии и катализатора низкотемпературной конверсии; и
вторую секцию очистки, связанную с указанной первой секцией очистки для удаления кислотного газа.
2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее теплообменник, соединенный поточной связью с указанной первой секцией очистки и указанной второй секцией очистки.
3. Устройство по п.2, в котором указанный теплообменник скомпонован для удаления избытка тепла посредством активного охлаждения первого синтетического газа.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один распределитель инжекции воды, соединенный поточной связью с указанной первой секцией очистки и скомпонованный для активного охлаждения первого синтетического газа.
5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее низкотемпературную мембрану сульфида водорода, скомпонованную для селективного удаления сульфида водорода из первого синтетического газа, так что указанная первая секция очистки производит второй синтетический газ, где полученный второй синтетический газ по существу обеднен по сере.
6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее низкотемпературную мембрану диоксида углерода, скомпонованную для селективного удаления диоксида углерода из первого синтетического газа указанного катализатора высокотемпературной конверсии и указанного катализатора низкотемпературной конверсии для содействия указанной второй секции очистки в получении третьего синтетического газа, который по существу обеднен по диоксиду углерода.
7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее низкотемпературную мембрану диоксида углерода, скомпонованную для селективного удаления диоксида углерода из второго синтетического газа для содействия указанной второй секции очистки в получении третьего синтетического газа, который по существу обеднен по диоксиду углерода.
8. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один из катализаторов, выбранных из группы, состоящей из катализатора высокотемпературной конверсии и катализатора низкотемпературной конверсии, скомпонован, чтобы превращать монооксид углерода и пар в диоксид углерода и водород.
9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее реактор, присоединенный к установке газификации, причем указанный реактор содержит кожух, имеющий множество каналов ввода и множество каналов вывода, причем указанный кожух скомпонован, чтобы по существу содержать внутри себя экзотермическую реакцию конверсии воды в газ и поддерживать температуру примерно от 170 до 300°C.
10. Устройство по п.9, в котором указанный кожух реактора имеет размер, чтобы он вместил указанный катализатор высокотемпературной конверсии, указанный катализатор низкотемпературной конверсии, теплообменник и, по меньшей мере, одну из мембран, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной селективной мембраны диоксида углерода и низкотемпературной селективной мембраны сульфида водорода, интегрированную с указанным катализатором низкотемпературной конверсии.
11. Способ отделения водорода от источника топлива, причем указанный способ содержит:
формирование первой газообразной топливной смеси посредством процесса газификации;
охлаждение первой газообразной топливной смеси водой, инжектируемой, по меньшей мере, из одного распределителя инжекции воды;
направление первой газообразной топливной смеси через первую секцию очистки, которая включает низкотемпературную мембрану сульфида водорода, связанную поточной связью с катализатором высокотемпературной конверсии и катализатором низкотемпературной конверсии;
формирование второй газообразной топливной смеси, которая содержит больше водорода и меньше серы, чем первая газообразная топливная смесь; и
удаление, по меньшей мере, одного компонента из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из второй газообразной топливной смеси.
12. Способ по п.11, в котором указанное удаление, по меньшей мере, одного компонента из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из второй газообразной топливной смеси дополнительно содержит использование второй секции очистки, которая скомпонована для формирования третьей газообразной топливной смеси, которая включает больше водорода, чем вторая газообразная топливная смесь.
13. Способ по п.11, дополнительно содержащий присоединение теплообменника поточной связью между первой секцией очистки и второй секцией очистки, причем теплообменник скомпонован для активного охлаждения газообразной топливной смеси, выгружаемой из второй секции очистки.
14. Способ по п.11, в котором указанное направление первой газообразной топливной смеси через первую секцию очистки дополнительно включает направление первой газообразной топливной смеси через низкотемпературную мембрану диоксида углерода и сульфида водорода для содействия селективному удалению, по меньшей мере, одного компонента из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из первой газообразной топливной смеси.
15. Способ по п.11, в котором удаление, по меньшей мере, одного компонента из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из второй газообразной топливной смеси дополнительно включает удаление диоксида углерода и сульфида водорода в первый поток.
16. Способ по п.11, в котором удаление, по меньшей мере, одного компонента из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из второй газообразной топливной смеси дополнительно содержит удаление первого потока диоксида углерода и выделение второго потока сульфида водорода из второй газообразной топливной смеси.
17. Система получения водорода, включающая:
установку газификации, связанную с установкой гидролиза сульфида карбонила, для получения первой газообразной топливной смеси, причем указанная установка газификации соединена поточной связью с источником топлива;
по меньшей мере, один распределитель инжекции воды, скомпонованный для нагнетания воды в указанную первую газообразную топливную смесь для содействия снижению температуры первого газообразного топлива;
первую секцию очистки, присоединенную к указанной установке газификации и скомпонованную, чтобы получить вторую газообразную топливную смесь, причем указанная первая секция очистки включает, по меньшей мере, один катализатор, выбранный из группы, состоящей из катализатора высокотемпературной конверсии и катализатора низкотемпературной конверсии;
вторую секцию очистки, соединенную с указанной первой секцией очистки, причем указанная вторая секция очистки скомпонована, чтобы получать третью газообразную топливную смесь, которая включает больше водорода, чем диоксида углерода и/или серы; и
узел генерации энергии, скомпонованный для генерации электричества с использованием третьей газообразной топливной смеси.
18. Система получения водорода по п.17, в которой указанный источник топлива выбран, по меньшей мере, из одного компонента из группы, состоящей из каменного угля, природного газа, нефти и биомассы, и указанный узел генерации энергии включает, по меньшей мере, один узел, выбранный из группы, состоящей из установки комбинированного цикла производства электроэнергии с внутрицикловой газификацией угля и установки полигенерации угля.
19. Система получения водорода по п.17, дополнительно содержащая теплообменник, соединенный поточной связью с указанной первой секцией очистки и указанной второй секцией очистки.
20. Система получения водорода по п.17, дополнительно содержащая, по меньшей мере, одну мембрану, выбранную из группы, состоящей из низкотемпературной мембраны диоксида углерода и низкотемпературной мембраны сульфида водорода, присоединенную, по меньшей мере, к одной из секций из группы, состоящей из указанной первой секции очистки и указанной второй секции очистки, причем указанная одна мембрана, выбранная из группы, состоящей из низкотемпературной мембраны диоксида углерода и низкотемпературной мембраны сульфида водорода, скомпонована для содействия удалению, по меньшей мере, одного компонента, выбранного из группы, состоящей из диоксида углерода и сульфида водорода, из, по меньшей мере, одной смеси, выбранной из группы, состоящей из первой газообразной топливной смеси и второй газообразной топливной смеси.