Анализ технологий производства водорода из углеводородного сырья

В химической промышленности водород является одним из основных полупродуктов: он используется в производстве аммиака, метанола, пластмасс, синтетических моторных топлив, при глубокой переработке нефти. Затраты водорода в этих отраслях составляют от 50 до 200 тонн на 1000 тонн готовой продукции. От 1 до 5% получаемого водорода находит применение в малотоннажных наукоемких отраслях промышленности: электронной, фармацевтической, пищевой, при выплавке металлов и сплавов высокой чистоты, синтезе химически высокоактивных веществ и т.д.

ВВЕДЕНИЕ 5
1. Методы производства водорода при переработке углеводородного сырья 6
1.1. Традиционные способы производства водорода 6
1.1.1. Паровой риформинг метана 6
1.1.2. Пиролиз метана 8
1.1.3. Газификация угля 11
1.2. Перспективные способы производства водорода 13
1.2.1. Плазменный пиролиз 13
1.2.2. Подземная газификация угля 16
1.3. Сравнительный анализ методов производства водорода 19
1.3.1. Сравнение традиционных методов производства водорода 19
1.3.2. Сравнение перспективных методов производства водорода 23
2. Технические требования к сырью и продукции 25
3. Использование водорода 28
4. Установка производства водорода Тюменского НПЗ 42
4.2 Состав установки 42
4.1 Технические требования к сырью и продукции установки 43
4.1.1 Сырье 43
4.1.2 Продукция установки 44
4.2 Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта 44
4.2.1 Теоретические основы технологического процесса 44
4.3. Описание технологического процесса 49
4.3.1 Блок подготовки сырья 49
4.3.2 Блок сероочистки сырья 50
4.3.3 Блок риформинга 50
4.3.4 Блок утилизации тепла дымовых газов 52
4.3.5 Блок конверсии СО 52
4.3.6 Блок КЦА 53
4.4 План инфраструктуры для получения водорода, как товарного продукта 55
4.4.1 Хранение товарного водорода 55
4.4.2 Выбор и обоснование метода хранения товарного водорода 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 66
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67

Дата изготовления: июнь 2024 года.
Учебное заведение: Тюменский Индустриальный Университет.
Оригинальность по Антиплагиат.ру составила 71%.

1. Гузенко, С. В. Получение водорода из метана: современное подходы и перспективы / С. В. Гузенко // 76-я Международная молодежная научная конференция «Нефть и газ -2022»: тезисы докладов 76-ой Международной молодежной научной конференции, Москва, 25–29 апреля 2022 года. Том 2. – Москва: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2022. – С. 520-521. – EDN FZQLDW.
2. Крылов, О. В. Промышленные методы получения водорода / О. В. Крылов // Катализ в промышленности. – 2007. – № 2. – С. 13-29.
3. Радченко, Р. В. Р15 Водород в энергетике: учеб. пособие / Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 229 с.
4. Рахматов, С. Ш. Получение водорода методом риформинга метана и метанола / С. Ш. Рахматов, А. Н. Тулибаев // Инициативы молодых - науке и производству: Cборник статей V Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Пенза, 30 июня 2023 года / Под научной редакцией О.Н. Кухарева, А.В. Носова. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 434-438.
5. Романов А.С. Водородная энергетика: сравнительный анализ способов получения водорода // Научные записки молодых исследователей. – 2023. – №3.
6. Слетов, П. А. Методы производства водорода. Роль процесса парового риформинга в мировом получении водорода / П. А. Слетов // Вестник магистратуры. – 2022. – № 4-1(127). – С. 6-9.
7. Солодова, Н. Л. Водород как перспективный энергоноситель. Современные методы получения водорода / Н. Л. Солодова, Р. Р. Минигулов, Е. А. Емельянычева // Вестник Технологического университета. – 2015. – Т. 18, № 3. – С. 137-140.
8. Шарафутдинова, М. Р. Анализ способов получения водорода / М. Р. Шарафутдинова // Наука молодых - будущее России: сборник научных статей 8-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых, Курск, 12–13 декабря 2023 года. – Курск: Университетская книга, 2023. – С. 321-323.
9. European Commission. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe. Brussels, 8.7.2020. COM (2020) 301 final.
10. Ахметов, С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа : учеб. пособие для вузов / С. А. Ахметов.– Уфа : Гилем, 2002. – 762 с. – Текст : непосредственный.
11. ГОСТ 3022-80. Водород технический. Технические условия: государственный стандарт Союза ССР : издание официальное : утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 января 1980 № 324: дата введения 1981-01-01 / разработан Министерством по производству минеральных удобрений СССР. – Текст : непосредственный.
12. ГОСТ 5542-2014. Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия: национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 октября 2014 г. № 1289-ст: дата введения
13. 2015-07-01 / разработан ООО "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ". – Текст : непосредственный.
14. Мейерс, Р.А. Основные процессы нефтепереработки : справочник / Р.А. Майерс, О.П. Лыкова; ред. О. Ф. Гаголева. – Санкт-Петербург : ЦОП «Профессия», 2011. - 944 с. – Текст : непосредственный.
15. Белобородов С. С., Гашо Е. Г., Ненашев А. В. Возобновляемые источники энергии и водород в энергосистеме: проблемы и преимущества. Монография. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2021. – 151 с
16. Белянская, М. А. Зеленый водород / М. А. Белянская // Мавлютовские чтения: материалы XVI Всероссии?скои? молодежнои? научнои? конференции, Уфа, 25–27 октября 2022 года. Том 2. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 346-349.
17. "Зеленый" и/или "голубой" водород / М. Х. Сосна, М. В. Крючков, М. В. Масленникова, М. В. Пустовалов // Нефтегазохимия. – 2020. – № 3-4. – С. 21-23.
18. Использование "зеленого" водорода на транспорте / С. С. Белоусов, В. М. Самуйлов, Т. А. Каргапольцева, В. С. Тактаев // Инновационный транспорт. – 2021. – № 4(42). – С. 34-38.
19. Какабаев, А. С. Перспективы использования «зеленого» водорода как будущее энергетики / А. С. Какабаев // Образование и наука в современном контексте: сборник статей II Международной научно-практической конференции, Петрозаводск, 06 февраля 2024 года. – Петрозаводск: Международный центр научного партнерства «Новая Наука» (ИП Ивановская И.И.), 2024. – С. 72-75. – EDN JPTFPH.
20. Кация, Г. Д. Перспективы промышленного потребления зеленого водорода / Г. Д. Кация, П. И. Тишков // Промышленная политика макрорегиона в глобальной трансформации современного общества: Сборник статей по результатам научно-практической конференции и молодежной секции МАЭФ-2021 в Санкт-Петербурге, Санкт-Петербург, 20 мая 2021 года / А.Е. Карлика, А.А. Золотарева. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный экономический университет, 2021. – С. 50-53.
21. Копытин, И. А. Водородные стратегии крупнейших европейских энергетических компаний / И. А. Копытин, А. М. Попадько // Современная Европа. – 2021. – № 4(104). – С. 83-94.
22. Кулагин, В. А. Сможет ли водород стать топливом будущего? / В. А. Кулагин, Д. А. Грушевенко // Теплоэнергетика. – 2020. – № 4. – С. 3-17.
23. Медведева, Е. В. Прогноз использования водорода в контексте зеленой повестки экономики / Е. В. Медведева // Инновации. – 2022. – № 1(279). – С. 13-19.
24. Митяева, А. Ю. применение водорода в энергетике / А. Ю. Митяева, И. Н. Маслов // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова, посвященная 170-летию со дня рождения В.Г. Шухова, Белгород, 16–17 мая 2023 года. – Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2023. – С. 126-129.
25. Перспективы водородных технологий в энергетике и в химической промышленности / Р. С. Яруллин, И. З. Салихов, Д. З. Черезов, А. Р. Нурисламова // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 2. – С. 70-83. – DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-2-70-83.
26. Подоба, З. С. Особенности и перспективы развития водородной энергетики в мире и Японии / З. С. Подоба, А. О. Деревянко // Фундаментальные и прикладные исследования в области управления, экономики и торговли: Сборник трудов всероссийской научно-практической и учебно-методической конференции, Санкт-Петербург, 30 мая – 02 2022 года. Том Ч. 4. – Санкт-Петербург: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого", 2022. – С. 132-136. – EDN TSALPC.
27. Разакова, Р. И. Водородные технологии в современной металлургии / Р. И. Разакова, Х. В. Гибадуллина // Тинчуринские чтения – 2021 «Энергетика и цифровая трансформация»: Материалы Международной молодежной научной конференции. В 3 томах, Казань, 28–30 апреля 2021 года. Том 1. – Казань: ООО ПК «Астор и Я», 2021. – С. 219-222.
28. Ратушняк, П. С. Текущая ситуация и перспективы развития водородной энергетики за рубежом и в России: проблемы и задачи правового регулирования / П. С. Ратушняк // Правовой энергетический форум. – 2021. – № 1. – С. 47-54.
29. Сайт Правительства Российской Федерации. Концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации. URL: http://static.government.ru/media/files/ 5JFns1CDAKqYKzZ0mnRADAw2NqcVsexl.pdf
30. Сатова, Р. К. Мировая практика производства и использования зеленого водорода / Р. К. Сатова, М. С. Салыкова, Л. С. Нурмуратова // Тинчуринские чтения - 2022 "Энергетика и цифровая трансформация": Сборник статей по материалам конференции. В 3-х томах, Казань, 27–29 апреля 2022 года / Под общей редакцией Э.Ю. Абдуллазянова. Том 2. – Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2022. – С. 73-79.
31. Современные подходы к получению водорода из углеводородного сырья / И. А. Макарян, И. В. Седов, А. В. Никитин, В. С. Арутюнов // Научный журнал Российского газового общества. – 2020. – № 1(24). – С. 50-68.
32. Черневич, С.В. Инновационные технологии в энергетике ? зеленый водород / С.В. Черневич // Материалы научно-технической конференции студентов и аспирантов БНГУ «Актуальные проблемы энергетики - СНТК-78». – Минск, Белорусский НТУ, 2022. ? С. 72-76
33. Якубсон К.И. Перспективы производства и использования водорода как одно из направлений развития низкоуглеродной экономики в Российской Федерации (обзор) // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93. № 12. –С. 1675-1695.
34. Яровова Т. В., Камчарова Ю. А. КАК ПРЕВРАТИТЬ ЗЕЛЁНЫЙ ВОДОРОД В ЭКОНОМИЧЕСКИ ВЫГОДНЫЙ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЬ //Московский экономический журнал. – 2021. – №. 12. – С. 344-358.
35. A Hydrogen Strategy for a climate neutral Europe, EC 2020
36. Hydrogen scaling up. A sustainable pathway for the global energy transition. Hydrogen Council, November 2017. https:// hydrogencouncil.com/wp-content/uploads/2017/11/Hydrogenscaling-up-Hydrogen-Council.pd
37. Солодова Н.Л. Водород – энергоноситель и реагент. Технологии его получения / Н.Л. Солодова, Е.И. Черкасова, И.И. Салахов, В.П. Тутубалина. – Текст: электронный // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики – 2017. – № 11-12. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vodorod-energonositel-i-reagent-tehnologii-ego-polucheniya/viewer (дата обращения: 16.01.2023).
38. Хазеев, А. А. Модернизация стадии синтеза в производстве метанола / А. А. Хазеев, Черепанова. М. В. – Текст: электронный // Вестник ПНИПУ: Химическая технология и биотехнология. – 2020. – № 3. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44049733&ysclid=lcyrymcdog231507191 (дата обращения: 16.01.2023).
39. Ложкин А.Ф. Оборудование крупнотоннажных агрегатов метанола: учеб. пособие / А. Ф. Ложкин. – Пермь: Перм. политехн. ин-т, 1984. – 86 с. – Текст: непосредственный.
40. Робертс П.М. Крупнотоннажные метанольные агрегаты / П. М. Робертс, М. В. Тарарышкин. – Альтернативный путь модернизации природного газа.– 2006. – С. 1–14. – Текст: непосредственный.
41. Пат. 192173 Рос. Федерация, МПК F24F 3/14. Аппарат воздушного охлаждения нагнетательного комбинированного типа / А.С. Кумицкий, А.О. Плешивцев, В.А. Разин. – № 2019102834; заявл. 01.02.2019; опубл. 05.09.2019. – Текст: непосредственный.
42. Пат. 2252813 Рос. Федерация, МПК В01D 45/12, В01D 53/26. Сепаратор для осушки газа / О.П. Андреев, З.С. Салихов, Р.М. Минигулов, А.К. Арабский, З.Г. Якупов, А.З. Саньков, В.В. Гришин, В.И. Лысов, Н.Я. Зайцев. – № 2004101025/15; заявл. 16.01.2004; опубл. 27.05.2005. – Текст: непосредственный.