Новое технологическое оборудование и способ получения природного газа и водорода
Изобретение относится к газоперерабатывающей промышленности. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья включает линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа. На линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути. Технический результат – снижение производственных затрат. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил., 5 пр.
Область техники
(0001) Настоящее изобретение относится к новому технологическому оборудованию и способу получения природного газа и водорода. Более конкретно, настоящее изобретение относится к новому технологическому оборудованию (или способу) для получения водорода, объединенного с технологическим оборудованием (или способом) для получения природного газа.
Уровень техники
(0002) В настоящее время проводятся многочисленные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по водородной энергетике и топливным элементам с целью создания в будущем «водородного общества».
(0003) Согласно прогнозам водород для транспортных средств на топливных элементах в Японии в ближайшее время будет доступен за счет использования резервного оборудования и избыточных мощностей, однако в будущем, в случае развития водородной энергетики, запасов водорода в Японии будет недостаточно, и возникнет необходимость импортировать водород из-за границы. Для транспортирования необходимо преобразовать водород из газа в жидкость, а для сжижения водорода требуется значительное количество энергии (10,8 - 12,7 кВт/кг), поэтому существует проблема снижения энергопотребления и повышения эффективности процесса сжижения. В некоторых документах поставлена задача снижения энергопотребления и производственных затрат для получения сжиженного водорода (например, Патентная литература 1 - 3 и другие).
(0004) Патентная литература 1: Нерассмотренная патентная публикация Япония 6-241647
Патентная литература 2: Нерассмотренная патентная публикация Япония 8-178520
Патентная литература 3: Нерассмотренная патентная публикация Япония 9-303954
Сущность изобретения
(0005) Для расширения использования водорода в энергетике важной задачей является сокращения стоимости поставок, необходимых для получения водорода. Поэтому необходимо снизить стоимость установок для получения водорода, а также затраты на транспортирование водорода. Задачей настоящего изобретения является создание нового технологического оборудования для получения в качестве продуктов природного газа и водорода, которое позволяет снизить производственные затраты и объединяет установку для переработки природного газа и установку для получения водорода, а также способа получения в качестве продуктов природного газа и водорода.
(0006) Принимая во внимание указанные выше проблемы, авторы создали настоящее изобретение с целью получения дешевого водорода для применения в энергетике газодобывающих стран. В газодобывающих странах имеется большое количество установок для переработки природного газа, который в качестве продукта экспортируют по трубопроводам. В настоящем изобретении в результате объединения установки для переработки природного газа и установки для получения водорода, совместного использования и объединения необходимого оборудования сокращается стоимость установки для получения водорода.
(0007) В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения обеспечены следующие устройства для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
1. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа, представляющее собой оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья,
включающее линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа,
при этом в линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа общими являются одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути.
2 Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по п. 1, в котором совместно используемое устройство предварительной переработки включает по меньшей мере отгонную колонну для удаления кислых газов.
3 Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по п. 2, в котором линия получения в качестве продукта природного газа и линия получения в качестве продукта газообразного водорода обеспечены несколькими устройствами для удаления кислых газов, и для указанных нескольких устройств для удаления кислых газов используют одну отгонную колонну для удаления кислых газов.
4. Оборудование для получения газообразной смеси водорода и природного газа, которое в дополнение к технологическому оборудованию для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по пп. 1 – 3 включает оборудование для смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
5. Способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа, который представляет собой способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья,
включающий одну или несколько стадий предварительной переработки необработанного природного газа, выбранных из группы, состоящей из стадии отделения конденсата, абсорбции кислых газов, удаления кислых газов или удаления ртути, а затем раздельную подачу природного газа после предварительной переработки на линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа.
6. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа, который в дополнение к способу получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по п. 5 включает стадию смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
7. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа по п. 6, в котором концентрация водорода в газообразной смеси составляет менее 33% об.
8. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа по п. 7, дополнительно включающий отправку газообразной смеси по трубопроводам или в резервуарах для сжатого газа.
(0008) В соответствии с настоящим изобретением предложено новое технологическое оборудование для получения в качестве продуктов природного газа и водорода, с помощью которого можно снизить затраты на производство и в котором объединены установка для переработки природного газа и установка для получения водорода, а также способ получения.
Краткое описание чертежей
(0009) [Фигура 1] Фигура 1 представляет собой блок-схему, на которой показан типичный способ получения в качестве продуктов природного газа и газообразного водорода в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[Фигура 2] Фигура 2 представляет собой блок-схему процесса в Примере 1, в котором совместно применяют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа.
[Фигура 3] Фигура 3 представляет собой блок-схему процесса в Примере 2, в котором совместно применяют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа.
[Фигура 4] Фигура 4 представляет собой блок-схему процесса в Примере 3, в котором совместно применяют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа.
[Фигура 5] Фигура 5 представляет собой блок-схему процесса в Примере 4, в котором совместно применяют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа.
[Фигура 6] Фигура 6 представляет собой блок-схему процесса в Примере 5.
Варианты реализации изобретения
(0010) [Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа] Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением представляет собой оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья, при этом оборудование включает линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа, в указанной линии получения в качестве продукта газообразного водорода и указанной линии получения в качестве продукта природного газа одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути, являются используемыми совместно.
(0011) Принимая во внимание проблемы предшествующего уровня техники, авторы настоящего изобретения сосредоточили внимание на объединении установки для переработки природного газа и установки для получения водорода. Настоящее изобретение позволяет снизить затраты на производство в результате сокращения оборудования путем объединения установки для переработки природного газа и установки для получения водорода.
(0012) Линия получения в качестве продукта газообразного водорода согласно настоящему изобретению предназначена для переработки путем парового риформинга неочищенного природного газа, полученного из газового месторождения, и получения в качестве продукта газообразного водорода товарного качества. Более конкретно, природный газ в качестве сырья подвергают реакции с водяным паром при высокой температуре с получением газа, содержащего водород и монооксид углерода. Возможно использование известных линий для получения газообразного водорода при условии, что одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути, используют совместно с линией получения в качестве продукта природного газа.
(0013) Согласно настоящему изобретению на линии получения в качестве продукта природного газа очищают природный газ, полученный из газового месторождения, и получают природный газ товарного качества. Возможно использование известных линий получения природного газа при условии, что одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути, используют совместно с линией получения газообразного водорода.
(0014) В соответствии с настоящим изобретением устройство для отделения конденсата представляет собой устройство для отделения и удаления тяжелых жидких углеводородов (конденсата), содержащихся в неочищенном природном газе, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство.
(0015) В соответствии с настоящим изобретением колонна абсорбционной очистки от кислых газов представляет собой устройство для абсорбции и удаления кислых газов, содержащихся в неочищенном природном газе, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство. Примерами кислых газов являются газообразный сероводород, углекислый газ и так далее.
(0016) В соответствии с настоящим изобретением отгонная колонна для удаления кислых газов представляет собой устройство для удаления кислых газов, абсорбированных из неочищенного природного газа с помощью колонны абсорбционной очистки от кислых газов, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство.
(0017) В соответствии с настоящим изобретением устройство для удаления ртути представляет собой устройство для отделения и удаления ртути, содержащейся в неочищенном природном газе, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство.
(0018) В соответствии с настоящим изобретением сепаратор влаги представляет собой устройство для отделения и удаления влаги, содержащейся в неочищенном природном газе, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство.
(0019) В соответствии с настоящим изобретением устройство контроля точки росы представляет собой устройство для контроля точки росы углеводородов, содержащихся в природном газе, в качестве указанного устройства может быть использовано известное устройство.
(0020) В соответствии с настоящим изобретением природный газ в качестве продукта представляет собой природный газ, полученный в результате переработки неочищенного природного газа, поставляемого из газового месторождения, и обладающий товарным качеством.
(0021) В соответствии с настоящим изобретением газообразный водород в качестве продукта представляет собой газообразный водород, полученный в результате переработки неочищенного природного газа, поставляемого из газового месторождения, и обладающий товарным качеством.
(0022) В одном из вариантов реализации технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением указанное совместное устройство предварительной переработки может включать по меньшей мере отгонную колонну для удаления кислых газов. В результате на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа установлена отгонная колонна для удаления кислых газов для совместного использования, поэтому отсутствует необходимость в установке отдельных отгонных колонн для удаления кислых газов на каждой линии, и затраты на производство могут быть уменьшены за счет сокращения оборудования.
(0023) В указанном варианте реализации, например, на линии получения в качестве продукта природного газа неочищенный природный газ перерабатывают в устройстве для отделения конденсата для отделения и удаления конденсата, а затем перерабатывают в колонне абсорбционной очистки от кислых газов и отгонной колонне для удаления кислых газов для отделения и удаления кислых газов. С другой стороны, на линии получения в качестве продукта газообразного водорода устройство для отделения конденсата и колонна абсорбционной очистки от кислых газов являются отдельными и независимыми от линии получения в качестве продукта природного газа, а отгонную колонну для удаления кислых газов используют совместно с линией получения в качестве продукта природного газа.
(0024) Кроме того, в одном из аспектов реализации технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с изобретением на указанных линии получения в качестве продукта природного газа и линии получения в качестве продукта газообразного водорода установлено несколько колонн абсорбционной очистки от кислых газов, и для указанных нескольких колонн абсорбционной очистки от кислых газов может быть предусмотрена одна общая отгонная колонна для удаления кислых газов. В указанном варианте реализации на линии получения в качестве продукта природного газа устройство предварительной переработки неочищенного природного газа представляет собой колонну абсорбционной очистки от кислых газов, на линии получения в качестве продукта газообразного водорода устройство предварительной очистки неочищенного газа может представлять собой колонну абсорбционной очистки от кислых газов, кроме того, после стадии реакции конверсии может быть установлена колонна абсорбционной очистки от кислых газов для абсорбции двуокиси углерода, которая образуется в результате реакции конверсии. Технологическая жидкая среда из всех трех колонн абсорбционной очистки от кислых газов может быть подана в одну отгонную колонну для удаления кислых газов.
(0025) Кроме того, в одном из вариантов реализации технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с изобретением указанное совместно используемое оборудование предварительной переработки включает по меньшей мере отгонную колонну для удаления кислых газов, однако также может включать устройство для отделения конденсата, а также колонну абсорбционной очистки кислых газов. В указанном варианте реализации устройство для отделения конденсата, колонна абсорбционной очистки от кислых газов и отгонная колонна для удаления кислых газов являются используемыми совместно. В результате переработки неочищенного природного газа в устройстве для отделения конденсата удаляют конденсат, после чего в колонне абсорбционной очистки от кислых газов и отгонной колонне для удаления кислых газов удаляют кислые газы. После предварительной переработки природный газ подают отдельно на линию получения в качестве продукта природного газа и линию получения в качестве продукта газообразного водорода.
(0026) В одном из вариантов реализации технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением совместно используемое устройство предварительной переработки включает по меньшей мере отгонную колонну для удаления кислых газов и дополнительно может включать устройство для отделения конденсата, колонну абсорбционной очистки от кислых газов, а также устройство для удаления ртути. В указанном варианте реализации совместно используют устройство для отделения конденсата, колонну абсорбционной очистки от кислых газов, отгонную колонну для удаления кислых газов и устройство для удаления ртути. Из неочищенного природного газа в результате переработки в устройстве для отделения конденсата удаляют конденсат, в колонне абсорбционной очистки от кислых газов и отгонной колонне для удаления кислых газов удаляют кислые газы и в результате переработки в устройстве для удаления ртути удаляют ртуть. Полученный предварительно переработанный природный газ подают по отдельности на линию получения в качестве продукта природного газа и линию получения в качестве продукта газообразного водорода.
(0027) В одном из вариантов реализации технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением совместно используемое устройство предварительной переработки может представлять собой устройство для отделения конденсата. В указанном варианте реализации в результате переработки неочищенного природного газа в устройстве для отделения конденсата отделяют конденсат, и обработанный в устройстве отделения конденсата природный газ направляют по отдельности на линию получения в качестве продукта природного газа и линию получения в качестве продукта газообразного водорода.
(0028) В описанных выше различных вариантах реализации настоящего изобретения в результате совместного использования устройства предварительной переработки неочищенного природного газа отсутствует необходимость установки отдельных устройств предварительной переработки соответственно на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа, в результате за счет сокращения оборудования стоимость установки уменьшается.
(0029) [Технологическое оборудование для получения газообразной смеси водорода и природного газа]
В результате дополнительного оснащения технологического оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением оборудованием для смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа предложено оборудование для получения газообразной смеси водорода и природного газа.
Оборудование для получения газообразной смеси водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением включает оборудование для смешивания газообразного водорода и природного газа, полученных в качестве продуктов с помощью технологического оборудования для получения газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением.
Таким образом, можно снизить затраты на производство в результате совместного использования устройства предварительной переработки неочищенного природного газа в технологическом оборудовании для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением, кроме того, можно снизить, например, транспортные расходы в результате транспортирования смеси полученных в качестве продуктов природного газа и газообразного водорода для выработки водородной энергии.
(0030) (Способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа)
Способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением представляет собой способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием в качестве сырья природного газа и включает раздельную подачу природного газа, подвергнутого одной или нескольким стадиям предварительной переработки, выбранным из группы, состоящей из отделения конденсата, абсорбции кислых газов, отгонки кислых газов и удаления ртути, на линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа.
В результате того, что предварительную переработку неочищенного природного газа, подаваемого на линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа, выполняют не по отдельности, а совместно, снижается стоимость получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
(0031) Описанный выше способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован с использованием оборудования для получения в качестве продуктов газообразного водорода и продуктов природного газа в соответствии с настоящим изобретением.
(0032) [Способ получения газообразной смеси газообразного водорода и природного газа]
Предложен способ получения газообразной смеси водорода и природного газа, включающий способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением и дополнительно включающий стадию смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением включает стадию смешивания газообразного водорода и природного газа, полученных способом получения в качестве продукта газообразного водорода и природного газа в соответствии с настоящим изобретением.
Таким образом, в результате совместной предварительной переработки неочищенного природного газа для линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа можно снизить стоимость получения газообразного водорода и природного газа, кроме того, можно снизить, например, транспортные расходы в результате транспортирования смеси полученных в качестве продуктов природного газа и газообразного водорода для выработки водородной энергии.
(0033) Концентрация водорода в газообразной смеси газообразного водорода и природного газа, полученной способом в соответствии с настоящим изобретением, составляет, например, менее 33% об., что соответствует стандарту для бытового газа.
(0034) Способ в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать отправку газообразной смеси водорода и природного газа по трубопроводам или в резервуарах для сжатого газа.
Таким образом, можно использовать общие средства отгрузки, транспортирования и откачки водорода и природного газа, в результате затраты на отгрузку, транспортирование и откачку могут быть сокращены.
Примеры
(0035) Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры, однако объем настоящего изобретения ни в коем случае не ограничен данными примерами.
(0036) Во всех следующих примерах предполагается совместное использование установки для получения 5000000 тонн в год природного газа и установки для получения 100000 тонн в год газообразного водорода. Природный газ в качестве сырья добывают из газового месторождения, и необходимое количество подают на установку для получения в качестве продукта природного газа и установку для получения в качестве продукта газообразного водорода.
(0037) (Сравнительный пример 1)
В Сравнительном примере 1 представлена установка совместного получения в качестве продуктов природного газа и газообразного водорода, в которой объединены традиционные процессы получения природного газа и процесс получения газообразного водорода в соответствии с предшествующим уровнем техники. На Фигуре 1 представлена блок-схема процесса в Сравнительном примере 1.
(0038) В установке 100 для получения в качестве продукта природного газа прежде всего от неочищенного природного газа 101, поставленного из газового месторождения, отделяют конденсат с помощью устройства для отделения конденсата 102 с получением газа 103, основным компонентом которого является метан. Поскольку указанный газ содержит кислые газы, такие как диоксид углерода и сероводород, в колонне абсорбционной очистки от кислых газов 104 с помощью растворителя 105 абсорбируют кислые газы 106. Кислые газы 106, подвергнутые абсорбции в колонне абсорбционной очистки от кислых газов 104, удаляют из растворителя 105 с помощью отгонной колонны 107, при необходимости подвергают очистке с помощью очистного устройства 108, а затем выбрасывают в атмосферу. Затем из природного газа 109, подвергнутого удалению кислых газов 106, на стадии удаления ртути 110 удаляют содержащуюся в газе ртуть, природный газ 111 после стадии удаления ртути 110 подвергают дегидратации на стадии дегидратации 112. Затем после контроля точки росы углеводорода на стадии контроля точки росы 113 природный газ в качестве продукта 114 транспортируют по трубопроводу или отгружают в виде сжатого газа.
(0039) С другой стороны, водород, являющийся сырьем для газообразного водорода, получают путем риформинга неочищенного природного газа, поступающего из газового месторождения. В установке 200 для получения газообразного водорода от неочищенного природного газа 201 отделяют конденсат (устройство для отделения конденсата 202), удаляют кислые газы (колонна абсорбционной очистки от кислых газов 204, отгонная колонна для удаления кислых газов 207), удаляют ртуть (стадия удаления ртути 210) и при необходимости подвергают обработке для предотвращения загрязнения окружающей среды (очистное устройство 208). Так же, как в установке для получения в качестве продукта природного газа 100.
(0040) Прошедшие предварительную переработку газы 211 после стадии десульфуризации (в частности, гидродесульфуризации и адсорбционной десульфуризации) 212 на стадии риформинга (стадии получения водорода) 213 подвергают взаимодействию с водяным паром и, при необходимости, кислородом 215, выделенным из воздуха с помощью воздухоразделительной установки (Air Separation Unit: ASU) 214, в результате чего получают реформированный газ 216, основным компонентом которого является водород. Затем на стадии реакции конверсии 217 монооксид углерода в реформированном газе подвергают взаимодействию с водяным паром для превращения в водород и диоксид углерода, в колонне абсорбционной очистки 218 с помощью растворителя 219 абсорбируют образовавшийся диоксид углерода 220. Абсорбированный в колонне абсорбционной очистки от кислых газов 218 диоксид углерода 220 удаляют из растворителя 219 в отгонной колонне 221 и выпускают в атмосферу. Затем повышают чистоту газообразного водорода 222, из которого удален диоксид углерода 220, в результате процесса адсорбции при переменном давлении (PSA) 223, после чего газообразный водород в качестве продукта 224 транспортируют по трубопроводу или отгружают в виде сжатого газа.
(0041) В качестве примера, как показано на Фигуре 1, в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа при подаче 690 MM scfd (один миллион кубических футов в сутки, за исключением кислых газов) (примерно 1954 м3/сутки) неочищенного природного газа 101 получают 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) продукта природного газа 114, а в установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода при подаче 50 MM scfd (примерно 141 м3/сутки) неочищенного природного газа и 40 MM scfd (примерно 113 м3/сутки) кислорода 215, выделенного из воздуха с помощью воздухоразделительной установки ASU 214, получают 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224.
(0042) (Пример 1)
На Фигуре 2 представлен Пример 1 одного из вариантов реализации процесса, в котором на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют устройства предварительной переработки неочищенного природного газа. Более конкретно, устройства предварительной переработки, подлежащие совместному использованию, представляют собой устройство для отделения конденсата, устройство для удаления кислого газа и устройство для удаления ртути. Одинаковые позиции на Фигурах 1 и 2 обозначают одинаковые технологические жидкие среды, устройства или процессы.
(0043) Процессы на установке 100 для получения в качестве продукта природного газа на Фигурах 1 и 2 являются одинаковыми.
(0044) В установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода процессы (оборудование) для отделения конденсата (устройство для отделения конденсата 202), абсорбционной очистки от кислых газов (колонна абсорбционной очистки от кислых газов 204, отгонная колонна для удаления кислых газов 207) и удаления ртути (стадия удаления ртути 210) являются совместными с установкой для получения в качестве продукта природного газа. А именно, после стадии 110 удаления ртути в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа природный газ 111 в виде прошедшего предварительную переработку природного газа 211 подают на стадию десульфуризации (в частности, гидродесульфуризации и адсорбционной десульфуризации) 212 установки 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода 212. Последующие стадии такие же, как на Фигуре 1.
(0045) Как показано на Фигуре 2, кислые газы 106, 220, удаленные в отгонных колоннах для удаления кислых газов 107, 221, после сжатия можно хранить в подземных хранилищах (CCS: Улавливание и хранение двуокиси углерода) или использовать для повышения нефтеотдачи (EOR: Повышение нефтеотдачи) и так далее.
(0046) В качестве примера, как показано на Фигуре 2, в установку 100 для получения в качестве продукта природного газа подают поток неочищенного природного газа 101, составляющий 740 MM scfd (примерно 2095 м3/сутки). Из прошедшего предварительную обработку природного газа 111 на следующую стадию в установке для получения в качестве продукта природного газа подают 100 MM scfd (примерно 283 м3/сутки), на установку 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода подают 50 MM scfd (примерно 141 м3/сутки), а также 40 MM scfd (примерно 113 м3/сутки) выделенного из воздуха с помощью ASU 214 кислорода 215. В результате так же, как в Сравнительном примере 1, получают в качестве продуктов 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) природного газа 114 и 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224.
(0047) Благодаря совместному использованию процесса предварительной переработки неочищенного природного газа можно сократить оборудование для отделения конденсата, удаления кислых газов, удаления ртути и так далее. В результате уменьшения стоимости установки снижается стоимость получения водорода.
(0048) (Пример 2)
На Фигуре 3 представлен Пример 2 одного из вариантов реализации процесса, в котором на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа. Более конкретно, устройство предварительной переработки, подлежащее совместному использованию, представляет собой устройство для отделения конденсата.
Одинаковые позиции на Фигурах 1 и 3 обозначают одинаковые технологические жидкие среды, устройства или процессы.
(0049) Процессы на установке 100 для получения в качестве продукта природного газа на Фигурах 1 и 3 являются одинаковыми.
(0050) В установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода отделение конденсата (устройство для отделения конденсата) выполняют совместно с процессом (устройством) в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа. А именно, природный газ 103 после стадии отделения конденсата (устройство для отделения конденсата 102) в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа в виде прошедшего предварительную переработку природного газа 203 подают на стадию абсорбционной очистки от кислых газов (колонна абсорбционной очистки от кислых газов 204, отгонная колонна для удаления кислых газов 207) установки 200 для получения газообразного водорода. Последующие стадии такие же, как на Фигуре 1.
(0051) Кроме того, как показано на Фигуре 3, кислые газы 106, 206, 220, удаленные в отгонных колоннах для удаления кислых газов 107, 207, 221, могут быть использованы для CCS, EOR и так далее.
(0052) В качестве примера, как показано на Фигуре 3, в установку 100 для получения в качестве продукта природного газа подают поток неочищенного природного газа 101, составляющий 740 MMscfd (примерно 2095 м3/сутки). Из указанного прошедшего предварительную переработку природного газа 103 на последующие стадии установки 100 для получения в качестве продукта природного газа подают 690 MMscfd (примерно 1954 м3/сутки), в установку 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода подают 50 MMscfd (примерно 141 м3/сутки), а также 40 MMscfd (примерно 113 м3/сутки) кислорода 215, выделенного из воздуха с помощью воздухоразделительной установки ASU214. В результате так же, как в Сравнительном примере 1, получают в качестве продуктов 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) природного газа 114 и 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224.
(0053) Благодаря совместному использованию процесса предварительной переработки неочищенного природного газа можно сократить оборудование для отделения конденсата. В результате уменьшения стоимости установки снижается стоимость получения водорода.
(0054) (Пример 3)
На Фигуре 4 представлен Пример 3 процесса, в котором на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют устройства предварительной переработки неочищенного природного газа. В частности, устройства предварительной переработки, подлежащие совместному использованию, представляют собой устройство для отделения конденсата, колонну абсорбционной очистки от кислых газов и отгонную колонну для удаления кислых газов.
Одинаковые позиции на Фигурах 1 и 4 обозначают одинаковые технологические жидкие среды, устройства или процессы.
(0055) Процессы на установке 100 для получения природного газа на Фигурах 1 и 4 являются одинаковыми.
(0056) В установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода процессы (оборудование) для отделения конденсата (устройство для отделения конденсата 202) и абсорбционной очистки от кислых газов (колонна абсорбционной очистки от кислых газов 204, отгонная колонна для удаления кислых газов 207) являются совместными с установкой для получения в качестве продукта природного газа 100. А именно, природный газ 109 после стадии удаления кислых газов в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа в виде прошедшего предварительную переработку природного газа 209 подают на стадию удаления ртути установки 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода. Последующие стадии такие же, как на Фигуре 1.
(0057) Кроме того, как показано на Фигуре 4, кислые газы 106, 220, удаленные в отгонных колоннах для удаления кислых газов 107, 221, могут быть использованы для CCS, EOR и так далее.
(0058) В качестве примера, как показано на Фигуре 4, в установку 100 для получения в качестве продукта природного газа подают поток неочищенного природного газа 101, составляющий 740 MMscfd (примерно 2095 м3/сутки). Прошедший предварительную обработку природный газ 109 в количестве 690 MMscfd (примерно 1954 м3/сутки) подают на последующие стадии установки 100 для получения в качестве продукта природного газа, в установку 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода подали 50 MMscfd (примерно 141 м3/сутки), а также подают 40 MMscfd (примерно 113 м3/сутки) кислорода 215, выделенного из воздуха с помощью воздухоразделительной установки ASU214. В результате так же, как в Сравнительном примере 1, получили в качестве продуктов 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) природного газа 114 и 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224.
(0059) Благодаря совместному использованию процесса предварительной переработки неочищенного природного газа можно сократить оборудование для отделения конденсата и удаления кислых газов. В результате уменьшения стоимости установки снижается стоимость получения водорода.
(0060) (Пример 4)
На Фигуре 5 представлен Пример 4 процесса, в котором на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют устройство предварительной переработки неочищенного природного газа. В частности, устройство предварительной переработки, подлежащее совместному использованию, представляет собой устройство для удаления кислых газов.
(0061) Одинаковые позиции на Фигурах 1 и 5 обозначают одинаковые технологические жидкие среды, устройства или процессы.
(0062) Процессы на установке 100 получения в качестве продукта природного газа на Фигурах 1 и 5 являются одинаковыми.
(0063) В установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода кислые газы 206, абсорбированные в колонне абсорбционной очистки от кислых газов 204, подают в отгонную колонну для удаления кислых газов 107, которую используют совместно с установкой 100 для получения в качестве продукта природного газа. Другие стадии такие же, как указаны на Фигуре 1, однако на установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода после стадии реакции конверсии 217 абсорбированный в колонне абсорбционной очистки 218 с помощью растворителя 219 диоксид углерода 220 может быть подан в отгонную колонну для удаления кислых газов 107.
(0064) Кроме того, кислые газы 106, 206, 220, удаленные в отгонной колонне для удаления кислых газов 107, могут быть использованы для CCS, EOR и т.п.
(0065) В качестве примера, как показано на Фигуре 5, в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа при подаче 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) неочищенного природного газа 101 получают в качестве продукта 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) природного газа 114, а в установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода при подаче 50 MM scfd (примерно 141 м3/сутки) неочищенного природного газа и 40 MM scfd (примерно 113 м3/сутки) кислорода 215, выделенного из воздуха с помощью воздухоразделительной установки ASU 214, получают 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224. Подача сырья и объем продукции такие же, как в Сравнительном примере 1.
(0066) Благодаря совместному использованию отгонной колонны для очистки от кислых газов можно сократить оборудование, имеющее отношение к отгонной колонне, в результате уменьшения стоимости установки снижается стоимость получения водорода.
(0067) (Пример 5)
Процесс в Примере 5 выполнили как в Примере 1 за исключением того, что в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа к полученному в качестве продукта природному газу после контроля точки росы углеводородов на стадии контроля точки росы 113 добавили газообразный водород, полученный в установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода. Блок-схема процесса представлена на Фигуре 6.
Одинаковые позиции на Фигурах 1 и 6 обозначают одинаковые технологические жидкие среды, устройства или процессы.
(0068) Что касается выработки электроэнергии при смешивании водорода с полученным в качестве продукта природным газом в месте потребления, то благодаря смешиванию полученного в качестве продукта природного газа с водородом в газодобывающих районах и отправке по трубопроводам или в резервуарах со сжатым газом уменьшается стоимость транспортирования по сравнению с раздельным транспортированием природного газа и водорода в отдельных трубопроводах или емкостях со сжатым газом.
(0069) В качестве примера, как показано на Фигуре 6, в установке 100 для получения в качестве продукта природного газа при подаче 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) неочищенного природного газа 101 получили в качестве продукта 690 MM scfd (примерно 1954 м3/сутки) природного газа 114, а в установке 200 для получения в качестве продукта газообразного водорода при подаче 50 MM scfd (примерно 141 м3/сутки) неочищенного природного газа и 40 MM scfd (примерно 113 м3/сутки) кислорода 215, выделенного из воздуха с помощью воздухоразделительной установки ASU 214, получили 120 MM scfd (примерно 340 м3/сутки) газообразного водорода 224. В результате получено 810 MM scfd (примерно 2294 м3/сутки) смеси водорода с природным газом.
(0070) Кроме того, при смешивании водорода с полученным в качестве продукта природным газом увеличивается скорость горения, поэтому для того, чтобы скорость горения соответствовала стандартам для бытового газа 13А, концентрация водорода в полученном в качестве продукта природном газе должна составлять менее 33% об.
(0071) Для распространения применения водорода в энергетике важной задачей является сокращение стоимости поставок для получения водорода. Настоящее изобретение решает указанные выше задачи, обеспечивает дешевое получение водорода в газодобывающих странах и способствует распространению использования топливных элементов и водородной энергии.
(0072) Некоторые варианты реализации и/или примеры реализации настоящего изобретения подробно описаны выше, однако специалистам в данной области техники понятно, что в указанные иллюстративные варианты реализации и/или примеры могут быть внесены различные изменения без существенного отклонения от новизны и эффекта настоящего изобретения. Следовательно, многочисленные модификации включены в объем настоящего изобретения.
1. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа, представляющее собой оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья, включающее
линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа,
при этом на линии получения в качестве продукта газообразного водорода и линии получения в качестве продукта природного газа совместно используют одно или несколько устройств предварительной переработки природного газа, выбранных из группы, состоящей из устройства для отделения конденсата, колонны абсорбционной очистки от кислых газов, отгонной колонны для удаления кислых газов и устройства для удаления ртути.
2. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по п. 1, в котором указанные совместно используемые устройства предварительной переработки включают по меньшей мере отгонную колонну для удаления кислых газов.
3. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа по п. 2, в котором на указанной технологической линии получения в качестве продукта природного газа и указанной технологической линии получения в качестве продукта газообразного водорода установлено несколько устройств для удаления кислых газов, и для указанных нескольких устройств для удаления кислых газов используют одну общую отгонную колонну для удаления кислых газов.
4. Технологическое оборудование для получения в качестве продуктов газообразной смеси водорода и природного газа по любому из пп. 1–3, дополнительно включающее оборудование для смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа.
5. Способ получения в качестве продуктов газообразного водорода и природного газа с использованием природного газа в качестве сырья, в котором природный газ после одной или нескольких стадий предварительной переработки, выбранных из группы, состоящей из отделения конденсата, абсорбции кислых газов, отгонки кислых газов или удаления ртути, подают раздельно на линию получения в качестве продукта газообразного водорода и линию получения в качестве продукта природного газа.
6. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа по п. 5, дополнительно включающий стадию смешивания полученных в качестве продуктов газообразного водорода с природным газом.
7. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа по п. 6, в котором концентрация водорода в газообразной смеси составляет менее 33% об.
8. Способ получения газообразной смеси водорода и природного газа по п. 7, дополнительно включающий отправку газообразной смеси по трубопроводам или в резервуарах для сжатого газа.
