Название проекта: Малогабаритное оборудование для получения водорода из метанола

Рабочая гибкость установки: 30%–110%

Годовое время работы: ≥8 000 часов

Принцип технологии получения водорода из метанола

После смешения метанола с водой в заданной пропорции полученную смесь испаряют и перегревают, после чего пропускают через катализатор при определённых значениях температуры, давления и скорости потока; в этих условиях протекают реакции риформинга метанола и смещения окиси углерода, в результате чего образуется смесь водорода и диоксида углерода.

Реакция парового риформинга метанола представляет собой сложную газо‑твердую каталитическую систему, включающую множество компонентов и протекающих одновременно нескольких реакций.

Основная реакция заключается в следующем:

CH3OH ⇌ CO + 2H2 −90,7 кДж/моль

CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ +41,2 кДж/моль

Общая реакция заключается в следующем:

CH3OH + H2O ⇌ CO2 + 3H2 −49,5 кДж/моль

После реакции полученная смесь газов охлаждается, конденсируется и разделяется, в результате чего образуется конверсионный газ с содержанием водорода около 74,5%, CO₂ — примерно 24,5% и CO — не более 1,0%. Степень конверсии метанола в один проход обычно превышает 98%, а непрореагировавшее сырьё (метанол и деминерализованная вода) возвращается в систему подачи сырья для повторного использования. Затем конверсионный газ направляется в установку адсорбции при переменном давлении для разделения и очистки, что позволяет получить продукционный водород, соответствующий требуемым техническим характеристикам.

2.1.2 Принцип процесса адсорбции с изменением давления

Принцип адсорбции при переменном давлении:

Технология адсорбции с изменением давления (PSA) стала ведущим методом разделения водорода во всём мире и успешно применяется для разделения и очистки таких газов, как диоксид углерода, оксид углерода, азот, кислород и метан, а также для очистки других промышленных газов, получая всё более широкое распространение.

Адсорбционное разделение газовых смесей осуществляется в адсорбере с неподвижным слоем. В адсорбер загружают один или несколько адсорбентов; при поступлении водородосодержащей газовой смеси в адсорбер при заданном давлении различия в адсорбционных свойствах компонентов приводят к образованию зон адсорбционного обогащения каждого компонента в разных участках слоя. Наиболее сильно адсорбируемый компонент (CO₂) обогащается у входного конца адсорбера, тогда как наименее сильно адсорбируемый компонент (H₂) — у выходного. Зоны обогащения остальных компонентов распределяются по средней части адсорбера в соответствии с их относительными адсорбционными способностями, что обеспечивает разделение и очистку водорода. С использованием метода адсорбции с изменением давления (PSA) можно получать водород чистотой от 99% до 99,9999%.

Данный проект использует интеллектуальное оборудование YPH для производства высокочистого водорода на основе спирта. По сравнению с аналогичными продуктами отрасли, это устройство обладает ведущими показателями по всей стране и предлагает следующие шесть ключевых преимуществ:

Преимущество первое: оборудование интегрировано, смонтировано на раме‑поддоне и занимает небольшую площадь.

Оборудование обладает высокой степенью интеграции и монтируется на раме‑поддоне, занимая при этом небольшую площадь: установка по производству водорода мощностью 100 нм³/ч занимает лишь одну десятую от площади, необходимой для промышленной установки по производству водорода на основе природного газа той же производительности.

Преимущество второе: широкий ассортимент моделей и комплексный набор функций

Мы разработали 20 типовых изделий с производительностью по водороду от 3 до 600 нм³/ч. Эти устройства представлены в широком ассортименте моделей и обладают комплексными функциональными возможностями: одно и то же оборудование способно одновременно регулировать расход, давление, степень чистоты и метод нагрева.

Преимущество третье: высокий уровень технологических инноваций

Это оборудование — первое в отрасли, использующее технологию аккумуляции тепла, что исключает необходимость в термомасляных котлах и других нагревательных средах, таких как природный газ. Оно объединяет технологии утилизации отходящего тепла, каталитического нагрева и теплообмена, повышая общую тепловую эффективность с 50% до свыше 80%.

Преимущество четвёртое: самостоятельно разработанный основной катализатор, обеспечивающий более длительный срок службы.

Катализатор для производства водорода на борту разработан самостоятельно и обладает сроком службы свыше 24 000 часов — в 1,5–2 раза дольше, чем у традиционных катализаторов производства водорода. Кроме того, катализатор сгорания является первым в отрасли: он обеспечивает воспламенение метанола и водорода при комнатной температуре. По сравнению с традиционным электрическим нагревом для получения водорода потребление электроэнергии снижается более чем на 80%.

Преимущество пятое: взрывозащищённость на всех этапах производства, обеспечивающая более высокий уровень безопасности.

Оборудование выполнено по взрывозащищённой конструкции полного технологического цикла, обеспечивает цифровизацию и интеллектуализацию ключевых процессов, а также поддерживает полностью автоматизированную работу в режиме безнадзорного обслуживания, что повышает уровень безопасности.

Преимущество шестое: оборудование для производства водорода готово к немедленному использованию и поставляет водород за считанные секунды.

Готов к использованию сразу из коробки — производство водорода осуществляется всего за несколько секунд; для сравнения, аналогичному оборудованию в той же отрасли требуется около часа, чтобы запуститься и начать выработку водорода.