Водородная энергетика: получение водорода из метана
Введение
Развитие мировой экономики и все возрастающие темпы энергопотребления происходят на фоне непрерывного уменьшения мировых запасов ископаемых топлив. Следствием этого являются серьезные экологические проблемы, главной из которых является глобальное потепление.
В энергетике будущего важнейшая роль отводится водороду, представляющему собой чистый, СО2 нейтральный источник энергии, который может быть использован непосредственно для генерации электроэнергии с помощью топливных элементов, как на транспорте, так и для децентрализованной генерации электроэнергии в стационарных системах энергоснабжения. Водород служит аккумулятором энергии, значительно превосходящим по удельной энергоёмкости все остальные. Сегодня уже существуют различные варианты использования водорода как топлива: водородные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), газовые турбины (ГТ), а также электрохимические генераторы (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ).
Содержание
Введение 6
Схемы получения синтез-газа 8
Паровая конверсия метана с окислением 8
Плазменное разложение метана 15
Катализаторы паровой конверсии метана 20
Описание технологического процесса производства 30
Химизм и особенности процессов, протекающих при получении водорода 30
Факторы, влияющие на процесс получения водорода 37
Качество сырья 37
Давление 38
Температура 38
Соотношение пар :газ 38
Описание технологической схемы 39
Компримирование газов 39
Гидрогенизация и обессеривание 44
Паровая конверсия 45
Водоподготовка и паропроизводство 49
Конверсия СО 54
Очистка газа от СО2 55
Метанирование 59
Технологический расчет 61
Список литературы 64
Список литературы
Патент RU 2228901, 20.05.2004. Способ получения синтез-газа. В.Н. Кубиков, Н.П.Майдуров, А.Я.Розовский.
Патент RU 2196733, 20.01.2003. Способ получения аммиака. Чехов О.С., Семагин А.Н.
Патент RU 2571147, 20.12.2015. Способ конверсии метана. Столяревский А.Я.
Патент RU 2694033, 08.07.2019. Способ и устройство для выделения водорода из метана. Карпов Д.А.
Водород в энергетике : учеб. пособие / Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 229, [3] с.
Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ООО "НедраБизнесцентр", 2000. - 677 с : ил.
Сосна М.Х., Лапидус А.Л., Королев Е.В. Каталитическая конверсия природного газа в трубчатых печах: Учебное пособие. – М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина. – 2012. – 106 с.
Алюминат магния имеет большую удельную поверхность. При получении частиц этого носителя он должен быть прокален при более высоких температурах до полного разложения свободного оксида магния, поскольку последний гидратируется до гидроксида при температурах ниже 300°C, что может привести к увеличению объема частицы катализатора, ухудшить ее механическую прочность и разрушить ее структуру.
Различные носители по - разному влияют на возможность образования углерода, которая коррелирует с их кислотностью по Льюису и Бренстед. Основные используемые в промышленности носители катализатора можно расположить в следующим порядке убывания тенденции к образованию углерода (и соответственно, в порядке убывания важного практически минимально соотношения пар/газ): α - оксид алюминия> алюминат магния (шпинель)> алюминат кальция > подщелоченный алюминат кальция.