Способ получения водорода и серы

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к плазмохимическим способам получения водорода. Цель изобретения - снижение суммарных энергозатрат на получение водорода за счет оптимизации совместной работы плазмохимического реактора, в котором происходит разложение H₂S на водород и серу и блока мембранного разделения газовой смеси H₂S-H₂. Процесс разложения сероводорода осуществляется при степени конверсии 50% <αʹ/H₂S < 90 % 90% в плазмохимическом реакторе (ПХР), а полученная газовая смесь H₂S-H₂ после компремирования подается на вход в мембранный блок разделения (БМР). В БМР происходит выделение и концентрирование водорода в остаточном потоке со степенью разделения . Проникший поток с БМР, обогащенный по H₂S, рециркулируется на вход в ПХР, где смешивается с исходным потоком сероводорода. Сера выводится системой конденсации и улавливания серы. 1 табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к плазмохимическим способам получения водорода. Целью изобретения является снижение энергозатрат. П р и м е р 1. Схема содержит блок плазмохимического разложения сероводорода (ПХР). Блок мембранного разделения Н₂S - H₂ (БМР), компрессор, блок сероконденсации и улавливания. На вход блока (ПХР) подается исходный поток сероводорода в количестве G, с концентрацией С_G = 1 (100 об.% Н₂S). В ПХР происходит диссоциация сероводорода на водород и серу. Степень конверсии сероводорода - α^I Н₂S. Сера выводится через блок сероконденсации и улавливания. После ПХР газовая смесь Н₂S-Н₂ с концентрацией сероводорода C_p1 в количестве Р₁ (Р₁ = F) после компремирования на компрессоре, подается на вход в блок БМР. В БМР происходит концентрирование водорода в остаточном потоке W, так что остаточная концентрация Н₂S составляет С_w. Проникший поток Р_с с концентрацией сероводорода С_р рециркулируется до точки смешения с потоком исходного сероводорода С. П р и м е р 2. Выполнение способа для степени разделения q S-H₂ = 20. На ПХР поступает сероводород С_G = 1 с расходом G = 100 м³/ч. После смешения с потоком рециркуляции с БМР с расходом F = 3846 м³/ч и концентрацией С_F = 0,43 поступает на вход в ПХР, где в результате диссоциации части сероводорода, проводимой со степенью конверсии α^I = 0,6, образуется газовая смесь с концентрацией сероводорода C_p1 = 0,17, которая, пройдя компремирование до давления Р = 10 атм, поступает в БМР. Выделяемый в остаточном потоке водород имеет расход 1000 м³/ч и концентрацию (1 - С_w = 99 об.%. Проникший поток с расходом Р = 2846 м³/ч и концентрацией С_р = 0,23 поступает в точку смешения с исходным потоком сероводорода. Предлагаемый способ позволяет заметно снизить суммарные энергозатраты на получение водорода. Например, реализуя оптимальную степень конверсии в ПХР α = 0,60, и, разделяя бинарную смесь Н₂S-H₂ в БМР, реализующем степень разделения qS-H₂ = 20, суммарные энергозатраты составляют 1,51 кBт˙ч/м³, т.е. уменьшаются на 40% по сравнению с прототипом. Кроме того, вследствие более мягкого режима ведения процесса диссоциации Н₂S в ПХР при меньшем удельном энерговкладе, существенно увеличивается общий ресурс работы плазмохимического оборудования. Данные по проведению процесса представлены в таблице.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И СЕРЫ, включающий разложение сероводорода в плазме электрического разряда при степени конверсии 50% < αʹ< 90% с получением бинарной газовой смеси и последующим его разделением, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, бинарную газовую смесь обогащают по водороду путем ее подачи в блок мембранного разделения, причем используют блок со степенью разделения 5 < ρ < 45, а прошедший мембрану поток рециркулирует на вход плазмохимического реактора.

РИСУНКИ

Рисунок 1