Модернизация установки производства водорода методом короткоцикловой адсорбции с целью повышения качества продукции

Abstract

Объектом исследования является установка производства водорода (УПВ) с применением технологии паровой конверсии метана. В статье рассматриваются современные тенденции развития водородных технологий, методы его производства и очистки. Основной проблемой при производстве водорода является недостаточная очистка продукта от загрязняющих газообразных примесей – СО, СО2, СН4. В работе предложен способ глубокой очистки водорода методом короткоцикловой адсорбции (КЦА) и внедрения данной технологии в качестве способа усовершенствования установки. Результаты исследования показывают, что метод паровой конверсии метана является эффективным и экономически выгодным способом получения водорода, а внедрение адсорбционной установки значительно повышает чистоту получаемого водорода до 99,9% мольн. При этом технико-экономический анализ предложенного варианта показал положительную чистую текущую стоимость (NPV) в размере 45 условных единиц, что свидетельствует о большом потенциале реализации. Проведенное исследование может быть практически ценно предприятиям, занимающимися развитием водородных технологий, для проведения оценки потенциальной выгоды от применения КЦА.

The object of this study is a hydrogen production unit with methane steam reforming technology. The article discusses modern trends in the development of hydrogen technologies, methods of hydrogen production, and purification. The main problem in hydrogen production is insufficient purification of the product from contaminants – CO, CO2, and CH4. The authors propose a method for deep purification of hydrogen by pressure swing adsorption (PSA) and the introduction of this technology to improve the whole unit. The results show that the method of methane steam reforming is an effective and cost-effective way to produce hydrogen, and the introduction of an adsorption unit significantly increases the purity of the hydrogen obtained to 99.9% mol. Meanwhile, the technical and economic analysis of the proposed option showed a positive net present value (NPV) in the amount of 45 conventional units, which indicates great potential for implementation. This study can be valuable for enterprises of hydrogen technologies development and for assessing the potential benefits of using PSA.