Утилизация водородсодержащих отходов нефтепереработки в гибридной энергосистеме с высокотемпературным топливным элементом

Объект исследования: водородсодержащие газовые отходы нефтепереработки предприятий Республики Татарстан. Цель работы: разработка декарбонизованного процесса производства энергии из водородсодержащих газовых отходов глубокой переработки нефти в гибридной энергосистеме с высокотемпературным топливным элементом. Методы исследования. В исследовании применялись теоретические положения тепло-массообмена, гидро- газодинамики, термодинамики, физической химии, электрохимии, с широким использованием цифровых информационных технологий. Разработанные цифровые модели имеют хорошую сходимость с результатами, полученными входе лабораторных и промышленных экспериментов. Полученные результаты и их новизна: разработана математическая модель и методика расчета гибридной энергосистемы, включающая способ подготовки к использованию в качестве топлива газовых отходов нефтепереработки, расчет состава синтез-газа после риформинга, цифровую инженерную модель твердооксидного топливного элемента, учитывающую гидродинамические, электрохимические и тепломассообменные процессы, тепловые и газодинамические характеристики газовой микротурбины, расчет энергетических потоков между блоками гибридной системы, утилизацию тепловых и углеродных выбросов гибридной энергосистемы; на основе экспериментальных исследований и физико-химических методов анализа качественного и количественного состава и свойств водородсодержащих углеводородных газовых отходов глубокой переработки нефти предложен метод десульфуризации топливного газа с остаточным содержанием соединений серы менее 1,5 ppm; представлены различные архитектуры гибридной энергосистемы с вариантами устройства и функционирования блоков, движением материальных потоков между ними, обеспечивающие декарбонизованный процесс производства энергии; разработана технологическая схема и проведен математический расчет основных параметров эффективности опытно-промышленной гибридной энергосистемы суммарной мощностью 30 кВт. Степень внедрения и эффективность: апробировано в реальных условиях на ООО «Нижнекамская ТЭЦ»; доказана эффективность очистки топливного газа от соединений серы разработанными адсорбентами. Область применения: предприятия топливно-энергетического комплекса, децентрализованные системы, топливные элементы.