Сборник тезисов докладов
МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА
жүктеу/скачать 6,55 Mb. Pdf көрінісі
|
proceedings 2020
| МЕМБРАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА
А.В.Волков 1 , И.В.Воротынцев 2
1 Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук, Россия, г.Москва, Ленинский пр., 29, 119991 E-mail: avolkov@ips.ac.ru
2
Россия, г.Москва, Миусская пл., 9, 125047 E-mail:
viv@muctr.ru
Очевидно, что водород – наиболее перспективный источник энергии будущего. Ожидается, что к 2040 году рынок водородного топлива должен достичь 160 млрд долларов США. Водород производится в промышленных масштабах и в России, однако используется, в основном, для задач нефтепереработки, металлургии и производства удобрений. Всего в мире в год потребляется 75 млн тонн водорода, при этом практически все это количество производится путем паровой конверсии углеводородов (природный газ), угля и биомассы. В качестве побочного продукта реакций в таких системах образуется диоксид углерода, который является балластным газом и снижает энергетическую ценность водорода, в результате чего получаемый водород требует доочистки, а выделенный диоксид углерода сбрасывается в атмосферу, напрямую влияя на антропогенное изменение климата планеты. Традиционно выделение и очистку водорода осуществляют методом короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА), продуктами которой являются высокочистый водород и сбросной газ, так же содержащий часть водорода. Однако на практике степень извлечения водорода методом КЦА не превышает 75-80%, поскольку, при повышении степени извлечения резко возрастают затраты на проведение операции. Возникает необходимость разработки альтернативных высокоэффективных и низкозатратных методов выделения/очистки водорода и отделения диоксида углерода и других компонентов. Наиболее привлекательно разделение водородсодержащих смесей с применением мембранных технологий – мембранного газоразделения или мембранной газовой абсорбции. Мембранные технологии энергоэффективны (фазовый переход во подавляющем большинстве мембранных процессов отсутствует), характеризуются низкими капитальными затратами за счет компактности, модульности и мобильности мембранного разделительного оборудования, а также экологичностью мембранных разделительных процессов. Например, модульные мембранные аппараты могут быть интегрированы в оборудование для получения водорода, что позволяет полностью осуществлять процессы в одном блоке обработки. Газоразделительные модули на основе полимерных мембран перспективны для дополнительного извлечения водорода из сбросных газов КЦА, которые содержат до 25% от исходного количества H 2 ,
в себе компактность и модульность с высокой селективностью выделения диоксида углерода, обеспечиваемой абсорбционной жидкостью, что имеет высокий потенциал для выделения диоксида углерода из синтез-газа и очистки водорода. В докладе будут продемонстрированы результаты исследований и разработки в области мембранного выделения/очистки водорода: возможности поиска и прогнозирования транспортных и разделительных свойств водород-селективных мембранных материалов, подходы по повышению селективности газоразделительных мембран и возможности оценки эффективности газоразделительных систем на основе существующих промышленных мембран, разработки в области мембранных контакторов для очистки водорода от диоксида углерода из синтез-газа методом мембранной абсорбции/десорбции при повышенных давлениях. А также использования гибридных методов, сочетающих мембранное газоразделение и абсорбционный метод очистки, для выделения водорода и его последующей рекуперации. Стоит отметить, что значение водорода не только для водородной энергетики, но и для других видов альтернативной энергетики, например, для солнечной. В основе солнечной энергетики лежит кремний, а водород является основным гидрирующим агентом газовых кремний содержащих соединений, которые используются для создания солнечных батарей. В работе показаны варианты применения мембранного газоразделения для эффективного использования водорода в таких система.
|