УСТАНОВКА ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА
HYDROGEN RECOVERY PLANT

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровым риформингом углеводородов и может быть использовано в промышленности.
Известен 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 углеводородного сырья с адсорберами, заполненными хемосорбентом, риформер с горелкой, паровой котел-утилизатор и конвертор окиси углерода, охладители-осушители, блок водоподготовки и блок выделения водорода.
Недостатком данной установки является низкий выход водорода из-за сжигания части сырья для получения избыточного водяного пара.
Наиболее близок к заявляемому изобретению установка получения водорода из углеводородного газа [RU 2624708, опубл. 05.07.2017 г., МПК С01В 3/34, С01В 3/12], включающая блок адсорбционной сероочистки, конвертор углеводородного сырья (риформер), оборудованный горелкой с линией подачи отходящего газа из блока выделения водорода, соединенный линией подачи синтез-газа с конвертором окиси углерода, оснащенным линиями подачи подготовленной воды и вывода водородсодержащего газа, при этом блок сероочистки оборудован адсорберами с регенерируемым адсорбентом, линиями подачи части очищенного сырья и вывода газа регенерации в горелку, и соединен с конвертором окиси углерода линией подачи очищенного сырья в качестве хладоагента, оснащенной нагревателем, конверторы соединены линией подачи сырьевой смеси, на которой установлен рекуперационный блок, соединенный с блоком водоподготовки линией вывода продувочной воды, и оснащенный линиями ввода/вывода синтез-газа, а блок выделения водорода соединен линией подачи водного конденсата с блоком водоподготовки.
Недостатками данной установки является потребление электроэнергии со стороны для подачи технологических потоков: углеводородного сырья, воды и воздуха на установку, деионизированной воды из блока водоподготовки, а также, при необходимости, водорода потребителю.
Задача изобретения - исключение потребления электроэнергии со стороны.
Техническим результатом является исключение потребления электроэнергии за счет интеграции установки с газотурбинным агрегатом, оснащения ее реактором парциального окисления и размещения риформера на линии подачи продуктов окисления, а также за счет размещения на линии вывода отработанного газа нагревателя смеси сырьевого газа с водой.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей блок адсорбционной сероочистки с регенерируемым адсорбентом, оснащенный линией подачи газа регенерации, риформер, конвертор окиси углерода, соединенный с риформером линией подачи синтез-газа, с блоком выделения водорода - линией подачи водород содержащего газа, а с блоком адсорбционной сероочистки и с риформером - линией подачи очищенного сырья, на которой установлен нагреватель, при этом блок выделения водорода оснащен линиями подачи отходящего газа и вывода водорода и соединен линией подачи водного конденсата с блоком водоподготовки, оснащенным линиями подачи воды и деионизированной воды, особенностью является то, что установка оборудована газотурбинным агрегатом, включающим компрессор с линией подачи воздуха, соединенный линией подачи первой части сжатого воздуха с камерой сгорания, которая соединена линией подачи продуктов сгорания с турбиной, оснащенной линией вывода отработанного газа с нагревателем, а также электрогенератором, вырабатывающим электроэнергию для электроприводов устройств для подачи технологических потоков, при этом на линии подачи второй части сжатого воздуха установлен реактор парциального окисления с линиями подачи отходящего газа и газа регенерации в качестве сырья, оснащенный линией подачи продуктов окисления в камеру сгорания, на которой расположен риформер, а на линии
подачи сжатого воздуха расположено ответвление для подачи третьей части сжатого воздуха в пневматические приводы устройств для подачи технологических потоков.
Реактор парциального окисления при необходимости может быть оснащен линией подачи топливного газа со стороны. На линии подачи воздуха из компрессора может быть установлен рекуперационный теплообменник для более глубокой рекуперации тепла отработанного газа.
В качестве узлов и блоков установки могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники, например, в качестве блока водоподготовки может быть установлено устройство обратного осмоса, в качестве реактора парциального окисления может быть использован каталитический реактор и т.п.
Оборудование водородной установки газотурбинным агрегатом позволяет использовать вырабатываемую электроэнергию или отбираемый сжатый воздух из компрессора для питания, соответственно, электро- или пневмоприводов устройств подачи технологических потоков, за счет чего исключить использование электроэнергии со стороны. При этом размещение риформера на линии подачи продуктов окисления в камеру сгорания позволяет использовать тепло продуктов окисления для нагрева риформера, а установка нагревателя смеси сырьевого газа с водой на линии вывода отработанного газа позволяет рекуперировать тепло отработанного газа, за счет чего повысить энергоэффективность установки в целом.
Предлагаемая установка включает блоки адсорбционной сероочистки 1 и водоподготовки 2, конвертор окиси углерода 3, нагреватель 4, риформер 5, блок выделения водорода 6, реактор парциального окисления 7 и газотурбинный агрегат с камерой сгорания 8, компрессором 9 и турбиной 10, которая может быть оснащена электрогенератором 11 (показано пунктиром). Электро- или пневмоприводные устройства для подачи технологических потоков условно не показаны.
При работе установки сырьевой газ, подаваемый по линии 12, очищают от сернистых соединений в блоке 1, газ регенерации адсорбента выводят по линии 13 в качестве сырья в реактор 7, а очищенный сырьевой газ по линии 14 после смешения с деионизированной водой, подаваемой по линии 15 из блока 2, направляют в качестве хладоагента в конвертор 3, а затем в качестве сырьевой смеси - в нагреватель 4 и риформер 5. Полученный синтез-газ по линии 16 направляют в конвертор 3, из которого водородсодержащий газ по линии 17 подают в блок 6, где разделяют на водород, выводимый по линии 18, водный конденсат, подаваемый в блок 2 по линии 19, и отходящий газ, который по линии 20 совместно с газом регенерации и первой частью сжатого воздуха, подаваемой по линии 21 из компрессора 9, в который он поступает по линии 22, направляют в реактор 7, где подвергают парциальному окислению с получением продуктов окисления, направляемых по линии 23 сначала в риформер 5, а затем в камеру сгорания 8 в качестве топлива. Продукты сгорания по линии 24 подают в качестве рабочего тела в турбину 10, из которой отработанный газ выводят по линии 25 после охлаждения в нагревателе 4. Вторую часть сжатого воздуха из компрессора 9 по линии 26 направляют непосредственно в камеру сгорания 8. В блок 2 для компенсации химического расхода воды по линии 27 подают балансовую воду. Питание приводов устройств для подачи технологических потоков осуществляется или электроэнергией, вырабатываемой электрогенератором 11, или третьей частью сжатого воздуха, отбираемой по линии 28 (показано пунктиром). В камеру сгорания при необходимости может подаваться дополнительное топливо по линии 29, а после компрессора может быть установлен рекуперационный теплообменник 30 (показано пунктиром).
Таким образом, предлагаемая установка исключает потребление электроэнергии со стороны и может быть использована в промышленности.