СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВОДОРОДНОГО ЭНЕРГОХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

1. Способ создания водородного энергохимического комплекса, включающий паровую каталитическую конверсию природного газа в синтез-газ, который с выхода трубчатой печи направляют для утилизации кинетической и тепловой энергии в газовую турбину с генератором электрической энергии, затем в синтез-газовую горелку системы электротеплоснбжения, а дымовые газы из зоны наружного обогрева подают в теплообменники для подогрева природного газа и пара перед подачей их в реакционные трубки трубчатой печи для конверсии, отличающийся тем, что синтез-газ с выхода газовой турбины направляют в котел-утилизатор тепловой энергии синтез-газа, с выхода котла-утилизатора синтез-газ направляют во второй реактор паровой каталитической конверсии оксида углерода в водород и диоксид углерода, затем разделяют водород от диоксида углерода в соотношении 4:1 в блоке короткоцикловой адсорбции, а для обеспечения полной утилизации тепловой энергии, исключения образования дымовых газов вместе с паром и вредными выбросами, а вместе с ними дымососов, дымовой трубы, систем подготовки воды и пара, повышения электрического КПД, водород направляют в водородно-кислородные горелки зоны наружного обогрева реакционных трубок трубчатой печи с катализатором и газовой смесью из природного газа и перегретого пара, в водородно-кислородные горелки водородных пароперегревателей с паровыми турбинами, с выхода последней турбины часть перегретого пара, необходимая для внутреннего потребления, направляется в распределитель-регулятор подачи перегретого пара, а избыточная часть перегретого пара направляется в котел-утилизатор, откуда горячая вода поступает в котел-утилизатор тепловой энергии синтез-газа и в систему горячего теплоснабжения; на второй вход распределителя-регулятора подачи перегретого пара подаются перегретый пар с выхода котла-утилизатора тепловой энергии синтез-газа и перегретый пар с зоны наружного обогрева реакционных трубок трубчатой печи с катализатором и газовой смесью из природного газа и перегретого пара; с выхода распределителя-регулятора подачи перегретого пара перегретый пар подается в теплообменник подогрева природного газа перед подачей его на конверсию в реакционные трубки с катализатором трубчатой печи вместе с перегретым паром с выхода распределителя-регулятора подачи перегретого пара, с выхода которого перегретый пар подается затем в водородный пароперегреватель для смешения его с высокотемпературным паром (2800°С) от сгорания водорода в кислороде в водородно-кислородных горелках; в электрореформер для паровой каталитической конверсии диоксида углерода, поступающего с выхода блока разделения водорода от диоксида углерода; с выхода электрореформера, в который электрическая энергия подается с генератора электрической энергии газовой турбины утилизации кинетической и тепловой энергии синтез-газа постоянно и из системы электротеплоснабжения в ночной «провальный» режим работы, полученный в процессе конверсии диоксида углерода с паром на катализаторах из никеля, кобальта или рутения метан подается в распределитель-регулятор подачи природного газа в реакционные трубки с катализатором трубчатой печи вместе с перегретым паром, а двойной объем кислорода в ходе реакции диоксида углерода с перегретым паром подается в распределитель-регулятор подачи кислорода, на второй вход которого подается недостающая часть кислорода с разделителя воздуха на кислород и азот для внутренних потребностей, с выхода распределителя-регулятора подачи кислорода кислород поступает на вход водородных горелок зоны наружного обогрева реакционных трубок с катализатором и газовой смесью из природного газа и перегретого пара трубчатой печи и в водородные горелки водородных пароперегревателей.
2
3
2. Устройство для создания водородного энергохимического комплекса, содержащее как и в химическом комплексе установку для паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ, содержащее блок сероочистки, трубчатую печь с реакционными трубками, заполненными никелевым катализатором на подложке из оксида алюминия AlO с входом для газовой смеси из природного газа и перегретого пара, зону наружного обогрева реакционных трубок с входом для природного газа и воздуха, газовую горелку для наружного обогрева реакционных трубок с входом для природного газа и газовую турбину с генератором электрической энергии для утилизации тепловой и кинетической энергии синтез-газа на выходе трубчатой печи, систему электротеплоснабжения, а также теплообменники для подогрева природного газа и пара перед подачей их в трубчатую печь отходящими дымовыми газами наружного обогрева трубчатой печи, отличающееся тем, что в схему устройства создания водородного энергохимического комплекса введены котел-утилизатор тепловой энергии синтез-газа, подаваемого с выхода газовой турбины, второй реактор паровой конверсии оксида углерода в диоксид углерода и водород, блок короткоцикловой адсорбции для разделения водорода от диоксида углерода, распределитель-регулятор подачи водорода с блока короткоцикловой адсорбции в зону наружного обогрева через переключатель подачи топлива в зону наружного обогрева реакционных трубок, водородные горелки на входе соответственно первого, второго, третьего водородных пароперегревателей, на входы которых подаются соответственно водород и кислород в стехиометрическом соотношении, которые при своем сгорании в водородных горелках образуют высокотемпературный чистый пар, поступающий в водородный пароперегреватель для смешения с перегретым паром, при этом перегретый пар в первый водородный пароперегреватель поступает с выхода распределителя-регулятора подачи пара, на один из входов которого перегретый пар поступает с выхода зоны наружного обогрева трубчатой печи при сгорании водорода в кислороде в зоне наружного обогрева, а на второй вход подается пар с котла-утилизатора тепловой энергии синтез-газа, далее из первого водородного пароперегревателя смешанный пар повышенной температуры поступает на вход первой паровой турбины, вал которой объединен с валом других турбин, пар повышенного объема с выхода первой паровой турбины поступает на вход второго водородного пароперегревателя, где полученный в результате сгорания водорода в кислороде во второй водородной горелке высокотемпературный пар смешивается с перегретым паром, поступающим с выхода первой паровой турбины и поступает на вход второй паровой турбины, установленной на общем объединенном валу с другими турбинами, с выхода второй паровой турбины пар повышенного объема поступает на вход третьего водородного пароперегревателя, где смешивается с дополнительно образующимся в результате сгорания водорода в кислороде в водородной горелке третьего водородного пароперегревателя высокотемпературным паром, а после смешения перегретый пар повышенной температуры и повышенного объема направляется в третью паровую турбину, установленную на общем валу с другими турбинами, а на объединенном валу установлен общий генератор электрической энергии, с выхода третьей паровой турбины пар повышенного объема за счет образования пара в результате сгорания водорода в кислороде в первом, втором и третьем водородных пароперегревателей поступает соответственно в котел-утилизатор и на вход распределителя-регулятора подачи пара:
на вход реакционных трубок с катализатором трубчатой печи вместе с подогретым в теплообменнике природным газом через распределитель-регулятор подачи природного газа;
на вход теплообменника подогрева природного газа;
на вход первого водородного пароперегрева;
на вход электрореформера,
с выхода котла-утилизатора тепловой энергии части пара с выхода третьей паровой турбины горячая вода направляется в котел-утилизатор тепловой энергии синтез-газа на образование пара, а избыток горячей воды направляется в систему теплоснабжения,
отделенный от водорода диоксид углерода с блока короткоцикловой адсорбции подается вместе с перегретым паром с выхода распределителя-регулятора подачи пара на вход электрореформера в соотношении 1:(1÷2,3), на третий вход которого подается электроэнергия для проведения реакции паровой конверсии диоксида углерода с водяным паром, с выхода электрореформера полученный метан на катализаторе из никеля, кобальта и других металлов направляется в распределитель-регулятор подачи природного газа (метана) вместе с паром на вход трубчатой печи для его конверсии с паром, с другого выхода электрореформера двойной объем кислорода подается на распределитель-регулятор подачи кислорода на входы водородных грелок соответственно первого, второго, третьего водородных пароперегревателей и на вход зоны наружного обогрева трубок с катализатором и газовой смесью из природного газа и перегретого пара трубчатой печи, на второй вход которой подается водород с переключателя подачи топлива, на второй вход которого подается природный газ, используемый при запуске паровой каталитической конверсии природного газа в синтез-газ в трубчатой печи, с выхода зоны наружного обогрева образованный в результате сгорания водорода в кислороде перегретый пар с температурой 700-900°С давлением 1,8-2,5 МПа поступает в распределитель пара, на второй вход которого пар поступает с котла-утилизатора тепловой энергии синтез-газа, подаваемого с газовой турбины утилизации энергии синтез-газа, на второй вход распределителя-регулятора подачи кислорода подается кислород с установки разделения воздуха на кислород и азот, который может поступать в газгольдер на продажу или в установку синтеза аммиака.