1598005503-634bb8193a0a063d19abf81fb6d27ecd (Введение в водородную энергетику. Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г. Кулешов, 1984u), страница 5

22 Таблица 1.6. Структура мирового иотбеблеиия водорода [2, 9, 10 — 151 дили стшсга 1гстрсбпения. чв Потрсгитсль шво г. шге г, 63,5 31,5 5 71 23 6 Хими геская промышленноет ь Нефтепереработка и нефтехимия Металлургия, пищевая и другие отрасли промышленности Таблица 1.7. Объем и структура нотреблеиия водорода в США ио двиимм ВРИ [91 шрю г, шао г, каа г. шгг и рг или, т или. т мии, т или. т 51 32,5 !9 46 !6,2 13,9 17,4 !1,4 Производство аммиака Производства метанола Нефтепереработка, гилрокргкннг Ги роочнстка Металлургия Пищевая промышленность Синтетические топлива Прочна 5,9 3,75 9,3 9,4 2,8! 3,4 2,! 2,98 5,8 5,8 5,7 5,3 25,6 !1,6 6,8 19,4 2,8 0,6 0,1 6,2 1,0 0,2 3,! 0,34 0,08 3,! 0,5 0,08 3,! 0,73 0,09 !0,3 1,! 0,2 2,! 0,18 0,07 9,4 0,7 0,3 40 75,3 3,! 69,0 10,2 20,3 0,82 3,6 1,05 1,56 3,5 3,6 1,28 1,4 100 Всего 30 „18 22,37 50,24 !09,33 100 Пране чапаи,!1стрсблснии !или.

т! ланс и пересчете иа усасиисг топливо. 23 Из всех перечислейных потребителей водорода крупнейшими являются предприятия химической промышленности по производству аммиака и метанола и нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ). Эти п!редприятня потребляют около 95о!о всего производимого водорода. Объем мирового производства водорода в 1970 г. составлял 18 млн, т, к 1980 г. он более чем удвоился и сейчас превышает 40 млн. т в год. Структура потребления водорода, существующая в настоящее время и предсказываемая на близкую перспективу, иллюстрируется табл.

1.6 и 1.7 на примере США. ине . Итч г. Страны, рвпвмы 34 25 24 Зо 16 48 29 16 16 28 1О 32 Западная Европа Восточная Европа (бев СССР) СССР США Японии Оста чьные Всего 183 131 ЗО УРРО Гадь! 2ООО На рис. 1.1 приведены ретроспективные и прогнозные данные о потреблении водорода в США полученны у ализа литературных данных. Характерно, что прогнозируемый резкий рост потребления водорода в США на рубеже !990 г.

связывается в основном с произ- БО с и й ОО ~Фа Рис. 1.1. Потребление водорода в США (в пер вод пиво): переводе нв условное топу — производство метанола; у — производство аммиака,' ра — гн гндрокрскннг: Ч вЂ” металлургия, мсталлоооралотка фа оо ра окка, фармвиввтнчесяая н нвщавав нр.......„н... и / ьны: — — — вероятные значения 24 водством синтетического топлива, причем значительная доля этого п1рироста приходится на получение топлива из угля и сланцев.

Следует отметить, что данные различных авторов существенно расходятся между собой. Однако все существующие прогнозы предсказывают резкий рост производства и потребления водорода на уровне 1990— 2000 гг. В настоящее время быстро возрастает производство и потребление водорода во всех промышленно развитых странах. Оценка потребления водорода в мире приведена в табл. !.8. Та блица 1.8. Потребление водорода (млн. т н пересчете на услов- ное тонлино) н различных странах мира !!6 — 17] Характеристика сырьевой базы для сегодняшнего производства водорода в развитых капиталистических странах дана в табл.

1.9. Таблица ! Я, Источники сырья дли пронзноастна водорода (ауа) Пстрсситсль !975 г. Шзо и. 12,0 1,2 0,3 3 17 1,8 0,4 4,0 0,5 1975 к ! 1980 и. ПОтребитель тьс. т ~ а тыс. М Всего !6,5 23,7 30,5 13,2 913,! 592,2 42,9 13,0 659,8 201,0 !8,7 563 4 !8,5 283,5 4,5 !35,9 З.З 50,3 5,2 27,9 !54,5 832,8 15,! 109,0 233,7 100 2991,9 100 1537, 3 Всего СЫрьЕ 1950 г. Ш55 г. 1970 г 1975 г, Кокс и уголь Коксовый газ Природный гез Про ше виды сырья 32 32,1 16,3 19,6 15,9 !8,2 59,8 6,1 10,4 !4,2 72,3 3,! 5,7 !1,7 79,6 3,0 2,9 5,2 90,2 1,7 В нашей стране за период с !975 по 1980 г.

пронзводство н потребление водорода существенно возросли. Оценка потребления водорода в СССР по данным разлнчных авторов приведена в табл. 1.10. Т а блица 1,10. Потребление водорода в химичесной и иефтеперерабатьаающей промышленности СССР (мли. т в пересчете иа условное топливо [10, 13-!5, !71 Произванство аммиаки Производство метанола Прочие химические производства Нефтепереработки В том числе целевое производство Как видно нз табл. 1.10, в СССР потребление водорода в настоящее время возрастает в основном за счет роста производства аммиака н метанола. Прн этом сырьевая база этих производств за последние годы изменилась, н в настоящее время в основном для получения водорода в химической промышленности используется природный газ (табл.

1.11). Таблица 1.11, Измеиеиие сырьевой базы для получения водоРода в пРоцессах пРоизводства аммиака и метанола (37и) В 1980 г. общее потребление прнродного газа для получення аммиака н метанола в СССР достигло 7,5010 общего количества добываемог0 р стРане газа. Прн этом нз каж- $5 дмх 1100 м' прйродногО газа только нйкт.НН5 около 650 м' используется как сырье, грд а остальная часть сжигается дчя 90 удовлетворения потребностей в энергнн. Динамика роста пронзводства аммнака в СССР представлена на рнс.

1.2 1101. К 2000 г. ожидается значи- О тельное увеличение производства ам- 1990 1970 1990 мнака по сравнению с 1980 г, Метанол являе ся одним нз важ- т аммиака в нейшнх продуктов химической промышленностн н широко используется во мпогнх отраслях народного хозяйства, Потребность народного хозяйства СССР в 1975 — 1980 гг. в метаноле иллюстрируется табл. 1.12 [101. Таблица 1.12. Потребности ичродиого хозяйства СССР в метаиоле Производство фориильдегида Производство сиитетического каучука Прочие потребители химической промышленности Нефтеперерабатывающая промышлеииость Героики промь1шлеииость Про1ис отрасли ииродиого хозяй- стве В настоящее время СССР занимает второе место в мире (после СШЛ) по производству метанола. Производство метанола в ведушнх в промышленном отцошеннн странах мира в последнее время резко возрастает со временем удвоения 5 — 7 лет.

До настоящего времени это происходило в основном в связи с ростом производства полимерных материалов. В перспективе ожидается сохранение нлн даже увеличение такого темпа роста как за счет традиционных производств, так н в связи с появлением новых потребителей метанола — производств синтетического кормового белка, уксусной кислоты н др., а также в связи с 27 перспективами использования метанола в качестве мотор- ного топлива и добавок к нему. В частности ши пользование ирокое исание метанола в качестве добавки к моторному топливу в условиях СССР потребовало бы дополнительнон.

т в год. нашей го производства метанола около 4 млн. т в го . В стране на рубеже 1990 — 2000 гг. прогнозируется увеличе- ние производства метанола в несколько раз по сравнению лени с сегодняшним уровнем, В целом для химической пром ости только для удовлетворения нужд основны ыш- ционных пот ных традип требителей водорода — предприятий по произ- водству аммиака и метанола к 1990 †20 гг. потребуется значительный рост производства водорода в стране по сравнению с сегодняшним уровнем. Сле е ются о и ду т отметить, что хотя приведенные оценк в. и яля- что р ентировочными, из них с определенностью потребность народного хозяйства СССР в во следует, близком б, удущем будет довольно быстро возрастать.

При одороде в этом в отличие от США в СССР будет также возрастать потребность в целевом производстве водорода для нужд НПЗ как в связи с существенным углублением переработ- ки нефти (развитнем гидрокрекинга и гидроочистки), так СССР ц акти и в связи с расширением ее добычи. Если в 70- -х годах в црактически вся потребность НПЗ в водороде удов- летворялась за счет производства его как побочного продук- та а процессах каталитического риформинга бензина, то к се едине 80- р -х годов ожидалось, что потребность в водоро- НПЗ, де, производимом на специальных установках для х для нужд НПЗ, т, е.

, возрастет до 50 /о полного потребления водо рода на , т, е. (в пересчете на условное топливо) до 2 млн, т. В связи с возрастанием цен на нефть на мировом рынке НПЗ, свя а целесообразно увеличение глубины пере аботкн ф , связанное со значительным ростом потребления то- варного водорода, особенно при переработке высокосер- ннстой нефти. Т ф .

аким образом, только для нужд традици- онных потребителей нашей стране в 2000 г. потребуется большое количество водорода. В связи с этим становится весьма актуальной задача разработки новых методов крупномасштабного производства дешевого водор, воыич зооб азных д астичного или полного вытеснения природ р ных гар )х и жидких топлив нз цикла производства во- дорода. о а Еще более значительного повышения потреблен ни водо р д в перспективе можно ожидать, если начнет б Р азвиваться п роизводство синтетического жидкого топлива н т ыстро на базе дешевых канско-ачинских углей.

98 Й соответствии со структурой потребления водорода, существующей в настоящее время и прогнозируемой на будущее, всех потребителей водорода можно условно разделить на трн категгхрии. 1. К первой относятся попребители, использующие для производства конечного продукта природные топлива, производящие водород из этих природных топлив и потребляющие его на месте в цикле производства конечного продукта, При этом в цикле производства используются и другие продукты, получаемые из црнродного топлива наряду с водородом. К этой категории относятся крупнейшие потребители водорода — предприятия по производству аммиака, метанола и частично НПЗ, а также ряд мелких. Для этих потребителей вытеснение природных топлив нз цьчсла производства товарным синтетическим водородом связано с.' существенным изменением технологии п~роизводства.

Естественно, что целесообразность и этапность такого вытесне. ния будут определяться сравнением затрат на производство конечного продукта по той илн иной технологии, а не на производство водорода. 2. Ко второй категории потребителей относятся отрасли, потребляющие в настоящее время товарный водород. На нужды этих потребителей сейчас расходуется менее 1Оа!с общего потребления водорода. Ко второй категории относятся также НПЗ, использующие водород, производимый на специальных установках, металлургическая и металлообрабатывающая отрасли промышленности, пищевая промышленность, некоторые потребители жидкого водорода и многие другие предприятия и отрасли промышленности.

11екоторые нз этих потребителей в настоящее время используют дорогой электролитнческнй водород, так как тре. бования к чистоте водорода у многих из них достаточно высоки Целесообразность н этапность более широкого использования потребителями второй катего~рии товарного водцрода будет определяться его стоимостью на месте потребления при получении по той или иной технологии. 3, К третьей категории относятся новые возможные потребители водорода: автотранспорт, авиация, в энергетике — пиковые электростанции, установки малой энергетики и автономные энергетические системы, в металлургии— установки для прямого восстановления металлов из руд и ряд других потребителей в различных областях народного хозяйства. Развитие этих областей потребления водорода связано с созданием ряда новых технологий в различных отраслях народного хозяйства, Масштаб потребления во- 99 Тема«э«- тура, К Темпера- тура, К 9,442 1О 5,029 !О 1,214.10 1,644.10а 1,440.10з 773 873 973 1073 1173 2,279 1Оа 8,651 !О 3,922 !О 2,034 10 1,170 10 7,31! 473 523 573 623 673 723 6 378 10 — э 2,483 1О 5,732.10 8,714 1О Паровая конверсия (1.3) 30 дброда йотребителями этой категории будет определяться нс только разработкой новых методов производства дешевого водорода, но и темпами разработки новой технологии его потребления в отдельных областях народного хозяйств.

ледует ожидать, что по мере развития методов получения дешевого водорода и разработки технологии его потребления будут появляться новые области крупномасштабного потребления водорода. 4.3. Методы производства водорода из природных топлив Конверсия природных газообразных топлив В настоящее время большая часть промышленного крупномасштабиогэ производства водорода основана на конверсии углеводородов и прежде всего природного газа. При этом основными технологическими процессами являются каталнтнческая паровая конверсия и парокнслородная ковверсня.

В процессах паровой каталитической конверсии углеводородов в качестве исходного сырья и реагентов используются природный газ, состоящий на 95 †99 '»й из метана, сухие газы нефтепереработки, бен- зин и водяной пар (сопутствующий продукт †двуоки углерода). 1!олная кона ерсня протекает в две стадии: первая (частичная конве- Р сия) — паровая конверсия гомологов метана преимущественно в ме.