Устройство и способ регенерации водорода в процессе андрусова - RU2015128903A
Код документа: RU2015128903A
Формула
1. Способ регенерации водорода из потока газообразных отходов процесса Андрусова, включающий:
(a) регулирование реакционной смеси, содержащей метан, аммиак и кислород, таким образом, чтобы обеспечивать реакционную смесь количеством кислорода, достаточным для создания источника потока газообразных отходов, в котором после удаления аммиака и извлечения цианистого водорода присутствует по меньшей мере 40% водорода; и
(b) удаление компонентов из потока газообразных отходов для создания источника регенерированного водорода;
где кислород подается в виде потока кислородсодержащего исходного реагента, содержащего по меньшей мере 40% кислорода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что достаточное количество кислорода подается в виде потока кислородсодержащего исходного реагента, содержащего по меньшей мере 45% кислорода.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток газообразных отходов содержит от около 40 до около 78% водорода, от около 12 до около 15% монооксида углерода, от около 0,7 до около 1,5% диоксида углерода, от около 3 до около 5% азота, от около 1 до около 2,0% метана, от около 0,01 до около 0,1% органонитрилов, от около 0,01 до около 0,05% HCN, от около 3 до около 5% воды и их комбинации.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток газообразных отходов содержит менее чем около 50% азота.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает удаление монооксида углерода, азота, воды, диоксида углерода, метана, одного или более органонитрилов или их комбинаций.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает пропускание потока газообразных отходов через один или более конденсирующих устройств.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает конденсацию, аминовую очистку, короткоцикловой адсорбер, криогенную очистку, пропускание потока газообразных отходов через проницаемую для водорода мембрану, пропускание потока газообразных отходов через палладиевую мембрану, пропускание потока газообразных отходов через поглощающую углеводороды среду, пропускание потока газообразных отходов через устройство для снижения давления газа, пропускание потока газообразных отходов через химический конвертор для конверсии водяного газа или их комбинации.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает пропускание потока газообразных отходов через адсорбент, и тем, что адсорбент включает силикагель, активированный уголь, цеолит, молекулярное сито или их комбинации.
9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает пропускание потока газообразных отходов через устройство для конверсии водяного газа для превращения монооксида углерода и воды в диоксид углерода и водород.
10. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что удаление компонентов из потока газообразных отходов включает пропускание потока газообразных отходов через одно или более устройств, где каждое устройство включает секцию, содержащую угольные адсорбционные материалы, и секцию, содержащую цеолиты.
11. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что регенерируемый водород является чистым по меньшей мере на около 90%, или чистым по меньшей мере на около 91%, или чистым по меньшей мере на около 92%, или
чистым по меньшей мере на около 93%, или чистым по меньшей мере на около 94%, или чистым по меньшей мере на около 95%, или чистым по меньшей мере на около 96%, или чистым по меньшей мере на около 97%, или чистым по меньшей мере на около 98%, или чистым по меньшей мере на около 99%.
12. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что цианистый водород генерируется в реакции метана, аммиака и кислорода.
13. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что регенерированный водород используется для гидрирования или для создания источника тепла или энергии.
14. Система, содержащая:
(a) реактор, выполненный с возможностью производства цианистого водорода из реакционной смеси, содержащей метан, аммиак и кислород, в присутствии платинового катализатора, при этом реактор также выполнен с возможностью поставлять в реакционную смесь количество кислорода, достаточное для создания источника потока газообразных отходов, в котором после удаления аммиака и извлечения цианистого водорода присутствует по меньшей мере 40% водорода; и
(b) систему регенерации водорода, выполненную с возможностью регенерации потока водорода, содержащего по меньшей мере 80% водорода, из потока газообразных отходов.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что достаточное количество кислорода подается в виде потока кислородсодержащего исходного реагента, содержащего по меньшей мере 40 или по меньшей мере 45% кислорода.
16. Система по п. 14, которая дополнительно включает отпарную аммиачную колонну для удаления аммиака из потока газообразных продуктов, для создания источника полуочищенного потока продуктов, содержащего HCN и отходы; и устройство для абсорбции HCN, с целью получения HCN и потока газообразных отходов.
17. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит одно или более устройств, выполненных с возможностью осуществлять конденсацию, аминовую очистку, короткоцикловую адсорбцию, криогенную очистку, пропускание потока газообразных отходов через проницаемую для водорода мембрану, пропускание потока газообразных отходов через палладиевую мембрану, пропускание потока газообразных отходов через поглощающую углеводороды среду, пропускание потока газообразных отходов через устройство для снижения давления газа, пропускание потока газообразных отходов через химический конвертор для конверсии водяного газа или комбинации этих процессов.
18. Система по п. 14, отличающаяся тем, что она содержит один или более конденсирующих устройств, выполненных с возможностью удалять влагу из потока газообразных отходов.
19. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит одно или более устройств, содержащих материалы, выбранные из группы, состоящей из угольных адсорбционных материалов, цеолитов и их комбинаций.
20. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит одно или более устройств, функционально связанных таким образом, что поток газообразных отходов может перетекать из одного устройства в другое.
21. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит одно или более устройств, функционально связанных таким образом, что поток газообразных отходов может поступать в первое устройство до тех пор, пока материалы в первом устройстве не начнут производить водород с чистотой по меньшей мере 60%, а затем поток газообразных отходов может быть отведен во второе устройство, а материалы первого устройства тем временем подвергаются регенерации и/или очистке от отходов.
22. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит один или более впускных клапанов, каждый из которых функционально связан с по меньшей мере одним устройством системы регенерации водорода, так что поток газообразных отходов может поступать в одно или более устройств через один или более впускных клапанов.
23. Система по п. 14, которая дополнительно включает датчик водорода, функционально связанный с отклонителем потока отходов для перенаправления потока газообразных продуктов от устройства для регенерации водорода, когда датчик водорода регистрирует, что уровни водорода в потоке газообразных продуктов недопустимо низкие для регенерации водорода.
24. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система регенерации водорода содержит один или более анализаторов для регистрации или количественного определения уровней компонентов выходящего потока, выходящих из одного или более устройств.
25. Система по п. 24, отличающийся тем, что один анализатор или более функционально связан с выходным отклонителем устройства для закрытия выпускного клапана одного или более устройств.
26. Система по любому из пп. 14-25, которая дополнительно включает один или более датчиков кислорода и/или один или более датчиков водорода для мониторинга концентрации кислорода и/или водорода в выходящем потоке из системы регенерации водорода.
27. Система по п. 26, отличающаяся тем, что один или более датчиков кислорода или один или более датчиков водорода инициируют отклонение выходящего потока посредством одного или более отклонителей выходящего потока системы регенерации, когда концентрация кислорода в выходящем потоке равна или превышает первый заданный уровень содержания кислорода или когда концентрация водорода в выходящем потоке меньше или равна первому заданному уровню содержания водорода.
28. Система по п. 27, отличающаяся тем, что один или более отклонителей выходящего потока системы регенерации инициирует отклонение выходящего потока в одно или более устройств системы регенерации водорода.
29. Система по п. 27 или 28, отличающаяся тем, что один или более отклонителей выходящего потока системы регенерации активируется для отклонения выходящего потока, когда по меньшей мере один или по меньшей мере два датчика кислорода регистрируют, что содержание кислорода в выходящем потоке выше, чем первый заданный уровень содержания кислорода.
30. Система по любому из пп. 14-25, дополнительно включающая блокировку, которая может быть задействована, когда один или более датчиков кислорода, которые осуществляют мониторинг концентрации кислорода в выходящем потоке из системы регенерации водорода, регистрируют достижение второго заданного уровня кислорода.
31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что блокировка может закрывать одно или более устройств системы регенерации водорода.
32. Система по п. 30, отличающаяся тем, что блокировка может открывать или закрывать клапаны управления потоком, чтобы дать возможность выходящему потоку перемещаться к функционирующему факелу.
33. Система по п. З0, отличающаяся тем, что блокировка может отклонять водородсодержащий выходящий поток из системы регенерации водорода в одну или более емкостей.
