Разработка энергоэффективной технологии концентрирования водорода из продуктов конверсии метана, метанола и каталитического разложения аммиака

Водород в современной химической промышленности находит применение от производства самых крупнотоннажных химических продуктов в мире – аммиака, карбамида и метанола до использования в качестве хладагента и топлива для ракетных двигателей. Традиционно в промышленности водород производят методом паровой конверсии природного газа, где наряду с водородом образуются примеси оксидов углерода, остаточных углеводородов и азота. Для выделения водорода применяются методы короткоцикловой адсорбции, криофильтрации и абсорбции – энергоемкие процессы со сложным аппаратным оформлением, реализация которых возможна при крупнотоннажных производствах аммиака, но для малотоннажных производств водорода нецелесообразна. Вместе с этим, наблюдается стремительное развитие водородной энергетики, появляется необходимость в местных малотоннажных производствах водорода, например, для нужд проведения испытаний производств аэрокосмической отрасли. Настоящий проект направлен на решение проблемы выделения и очистки водорода из водородсодержащих газовых смесей методом мембранного газоразделения. Метод характеризуется простотой и надежностью конструкции аппаратов, энергоэффективностью, масштабируемостью и высокой мобильностью. Развитие технологии мембранного газоразделения водородсодержащих смесей позволит интенсифицировать процессы синтеза аммиака, сжижения водорода, а также использовать мембранные аппараты на разных участках пути водородного топлива – от подготовки природного газа к конверсии, транспортировки водорода, до доочистки водорода на заправочной станции конечного потребителя. В рамках реализации проекта будет предложена схема мембранной установки для выделения водорода. Будет построена математическая модель мембранного блока на основе газотранспортных характеристик коммерчески доступных мембран, полученных для каждого компонента конкретной газовой смеси. Такой подход позволит произвести расчет технологических параметров с минимальной погрешностью, поскольку уже учитывает эффекты, происходящие на мембране при разделении смеси, такие как конкурентная сорбция и пластификация. Будет предложена наиболее эффективная конфигурация установки мембранного газоразделения для выделения водорода в процессах паровой конверсии