Модернизация установки производства водорода методом короткоцикловой адсорбции с целью повышения качества продукции

Об авторе:

Ибрагимова Анастасия Тимуровна, ведущий специалист, Тюменский нефтяной научный центр, Тюмень, Россия; at_ibragimova@tnnc.rosneft.ru, https://orcid.org/0009-0005-9519-0410

Аннотация:

Объектом исследования является установка производства водорода (УПВ) с применением технологии паровой конверсии метана. В статье рассматриваются современные тенденции развития водородных технологий, методы его производства и очистки. Основной проблемой при производстве водорода является недостаточная очистка продукта от загрязняющих газообразных примесей — СО, СО₂, СН₄. В работе предложен способ глубокой очистки водорода методом короткоцикловой адсорбции (КЦА) и внедрения данной технологии в качестве способа усовершенствования установки. Результаты исследования показывают, что метод паровой конверсии метана является эффективным и экономически выгодным способом получения водорода, а внедрение адсорбционной установки значительно повышает чистоту получаемого водорода до 99,9% мольн. При этом технико-экономический анализ предложенного варианта показал положительную чистую текущую стоимость (NPV) в размере 45 условных единиц, что свидетельствует о большом потенциале реализации. Проведенное исследование может быть практически ценно предприятиям, занимающимися развитием водородных технологий, для проведения оценки потенциальной выгоды от применения КЦА.

Список литературы:

Блинов Д. В., Борзенко В. И., Бездудный А. В., Кулешов Н. В. 2021. Перспективные металлогидридные технологии хранения и очистки водорода // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Том 23. № 2. С. 149–160. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-2-149-160

Дуников Д. О. (ред.). 2017. Водородные энергетические технологии. М.: ОИВТ РАН. 190 с.

Иевлев В. М., Донцов А. И., Прижимов А. С., Новиков В. И., Рошан Н. Р. 2019. Мембраны для глубокой очистки водорода: от фундаментального исследования к практической реализации // Современные материалы и передовые производственные технологии (СМППТ-2019): тезисы докладов междунар. науч. конф., 25–28 июня 2019 г. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС. С. 129. https://www.elibrary.ru/nvgcvq

Кодряну Н. П., Ишмурзин А. А., Дауди Д. И., Насиров И. Р., Черных С. П. 2022. Теоретическая основа и практический анализ технологий для водородной стратегии Российской Федерации // Газовая промышленность. № 1 (827). С. 56–70. https://neftegas.info/magazines/gas-industry/1/16 (дата обращения: 12.12.2024).

Мейерс Р. А. 2011. Основные процессы нефтепереработки: справочник. СПб.: Профессия. 944 с.

Словецкий Д. С. 2010. Сверхчистый водород // The Chemical Journal / Химический журнал. № 1-2. С. 33–35. https://tcj.ru/wp-content/uploads/2013/12/2010_1-2_33-35_sverhchisty-vodorod.pdf (дата обращения: 12.12.2024).

Тарамов Ю. Х., Ахъядов Р. И., Эльмурзаев А. А. 2021. Производство водорода электролизом воды из полимерной электролитной мембраны (ПЭМ) // Вестник ГГНТУ. Технические науки. Том 17. № 4 (26). С. 33–37. https://www.elibrary.ru/cydnvj

Kalman V., Voigt J., Jordan C., Harasek M. 2022. Hydrogen purification by pressure swing adsorption: high-pressure PSA performance in recovery from seasonal storage // Sustainability. Vol. 14. No. 21. Article 14037. https://doi.org/10.3390/su142114037

Schneider S., Bajohr S., Graf F., Kolb T. 2020. Verfahrensübersicht zur Erzeugung von Wasserstoff durch Erdgas-Pyrolyse // Chemie Ingenieur Technik. Vol. 92. No. 8. Pp. 1023–1032. https://doi.org/10.1002/cite.202000021

Sharma S., Ghoshal S. K. 2015. Hydrogen the future transportation fuel: from production to applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 43. Pp. 1151–1158. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.11.093

Upham D. C., Agarwal V., Khechfe A., Snodgrass Z. R., Gordon M. J., Metiu H., McFarland E. W. 2017. Catalytic molten metals for the direct conversion of methane to hydrogen and separable carbon // Science. Vol. 358. No. 6365. Pp. 917–921. https://doi.org/10.1126/science.aao5023