Общие сведения о технологии получения водорода

Наиболее распространенным и экономичным способом получения во-дорода является паровая каталитическая конверсия легких углеводородов (С1-С7) в трубчатых печах. Для получения водорода чистотой 95-98% исполь-зуют процессы конверсии углеводородов, конверсии СО, отмывки СО2, ме-танирования остаточных оксидов углерода. Водород с чистотой 99% синте-зируют методом криогенной очистки. Для получения водорода более высо-кой степени чистоты (99,99%), газ после конверсии подают на адсорбцион-

ную или мембранную очистку, где из него удаляются практически все при-

меси. Установки всех трех типов широко используют в промышленности.

Мембранная технология получения водорода высокой степени чистоты

во многом основана на фундаментальных работах российской школы В.М.

Грязнова.

Получение 95-98%-го водорода. В зависимости от дальнейшего ис-

пользования водород получают под различным давлением: от 1,0 до 4,2 МПа.

На рис. 2.7 представлена принципиальная схема типовой водородной уста-

новки. Сырье (природный газ или легкие нефтяные фракции) подогревается

до 623-673 К в конвективной печи 2 или теплообменнике и поступает в аппа-

раты десульфирования 1. Конвертированный газ из печи 2 охлаждается в пе-

чи-утилизаторе 3, где вырабатывается пар требуемых параметров.

После ступеней высокотемпературной и низкотемпературной конвер-

сии СО газ поступает на адсорбцию СО2 и затем на метанирование остаточ-

ных оксидов. В результате получается водород 95-98,5%-й чистоты с содер-

жанием в нем 1-5% метана и следов СО и СО2.

Рис. 2.7. Принципиальная техноло-

Гическая схема получения 95-

98,5%-го водорода

1 - реактор десульфирования; 2 -

трубчатая печь конверсии; 3 - котел- утилизатор; 4, 5 - среднетемператур-

ный и низкотемпературный конверто-

ры метана; 6 - абсорбер СО2; 7 - реге-

нератор; 8 – метанатор.

Потоки: I - углеводородное сырье; II -

технологический пар; III - вода; IV -

пар высокого давления; V – СО2; VI –

Н2; VII - топливный газ; VIII - воздух

Получение водорода вы-

сокой степени чистоты. В на-

стоящее время широкое распро-

странение получили установки для производства водорода высокой степе-

ни чистоты на базе паровой конверсии углеводородов и адсорбционного

разделения конвертированного газа.

Сырье подогревается, очищают от серы и направляют в печь конвер-

сии, откуда при температуре ~1123 К конвертированный газ поступает в ко-

тел-утилизатор, а затем дополнительно охлаждается в теплообменниках и

поступает в конвертор СО.

В отличие от предыдущей схемы конверсия СО здесь одноступенчатая.

Газовая смесь, содержащая Н2, СО2, СН4, Н2О и небольшое количество СО,

охлаждается для удаления воды и направляется в адсорбционные аппараты,

заполненные цеолитами. Все примеси адсорбируются в одну ступень при

температуре окружающей среды. В результате получают водород со степе-

нью чистоты 99,99%. Давление получаемого водорода составляет 1,5-2,0 МПа.

Термоконтактные методы получения водорода. Метод заключается в термическом разложении углеводородного сырья до углерода и водорода при температуре ~ 1573 К на инертной насадке или при 1173-1223 К на ката-лизаторах. Промышленный процесс состоит из двух стадий: на первой ста-дии протекает распад углеводородов, на второй - сжигание выделившегося кокса. Процесс проводится в периодическом режиме. Широкого распростра-нения он не получил.

Электролиз воды. Это единственный промышленный способ получения

водорода, не основанный на использовании углеводородов. Электролиз

воды выгодно отличается от других методов получения водорода просто-

той и надежностью технологической схемы, но он обладает большой

энергоемкостью: в современных методах электролиза воды под давлением

расходуется 55-65 тыс. кВт-ч электроэнергии на 1 т водорода. Электролиз

воды для крупномасштабных производств может быть конкурентоспособ-

ным только при наличии дешевой электроэнергии.

Выделение водорода как побочного продукта других реакций. Во многих процессах нефтепереработки и нефтехимии образуются отходящие газы со значительным содержанием водорода.

В процессе каталитического риформинга образуется водород в количе-стве 0,7-2,3% (мас.) в расчете на превращенное сырье. При производстве аце-тилена на 1 т его получается 11 000-14 000 м3газа, состоящего в основном из оксида углерода и водорода. При производстве этилена получают метан-водородную фракцию с содержанием водорода 90-95%.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

МОНОМЕРЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРОВ,

ПОЛУЧАЕМЫХ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: