Технологии производства “зелёного” водорода Часть 8 | AccordТехнологии производства “зелёного” водорода Часть 8

Технологии производства “зелёного” водорода

Часть 8

 

Сегодня в мире насчитывается только 2 технологии производства зелёного водорода, полностью освоенные и готовые к промышленному внедрению:

Электролиз воды с использованием ВИЭ

Паровой риформинг биометана

В прошлых частях данной публикации мы рассматривали технико - экономические показатели производства зелёного водорода в случае использования каждой из этих двух технологий.

С 4-ой части публикации мы начали и продолжаем обсуждать возможные способы и экономическую целесообразность транспортировки водорода из Украины в Европу.

5. Транспортировка зелёного водорода из Украины в Европу в форме "жидких органических водородных носителей" (LOHC)

Возможность транспортировки водорода в составе жидких органических носителей стала широко обсуждаться в информационном пространстве после появившихся в свет прошлогодних публикаций о совместно разработанной специалистами Брунея и Японии схеме поставок водорода в составе жидкого органического носителя - метилциклогексана.

В отличие от имплементации зелёного водорода в структуру безуглеродного аммиака в процессе его производства с использованием выделяемого из воздуха азота, зелёный водород вводится в структуру метилциклогексана в процессе его каталитической реакции с толуолом - производным продуктом нефти, содержащим в своей молекуле не только многочисленные атомы ископаемого углерода, но и водорода, который уж никак нельзя назвать в этом случае "зелёным". Тем не менее, полученный из метилциклогексана в месте доставки водород продолжает считаться "зелёным", поскольку объём остающегося толуола остаётся практически эквивалентным первоначально использованному.

Суть схемы поставок водорода из Брунея в Японию такова: водород, который производят в Брунее, добавляют в толуол, из которого получают метилциклогексан. Эту смесь доставляют морским путем в цистернах на завод в японском городе Кавасаки. Важно, что такая смесь позволяет доставлять водород при комнатной температуре и обычном давлении, избегая закачки в баллоны высокого давления и охлаждения до низких температур.

В порту Кавасаки из смеси путем дегидрирования (высушивания) извлекается водород, а толуол отправляется назад в Бруней для повторного использования" (Япония и Бруней)

Метилциклогексан сегодня рассматривается в качестве наиболее перспективного из множества жидких органических водородных носителей. Одна из основных причин такой популярности - лёгкость получения в результате каталитической реакции зелёного водорода с толуолом. Хотя обратный процесс выделения водорода достаточно энергозатратен.

Метилциклогексан - это химическое соединение с формулой С7Н14, которое чаще всего используется в качестве органического растворителя. Метилциклогексан содержится в нефтепродуктах, из которых выделяется при промышленном производстве. В нашем случае используется другой способ - при помощи каталитического гидрирования толуола зелёным водородом, которое описывается химической реакцией С7Н8 + 3 Н2 = С7Н14

Именно этот способ производства метилциклогексана рассматривается в качестве одного из технологических решений транспортировки на большие расстояния промышленных объёмов зелёного водорода.

Весь технологический процесс состоит из нескольких этапов:

а) производство зелёного водорода

б) гидрирование толуола с образованием метилциклогексана

в) транспортировка метилциклогексана морем или железной дорогой

г) дегидрирование метилциклогексана с выделением водорода

д) обратная транспортировка толуола для повторного использования

В 1 тонне метилциклогексана содержится 55 кг водорода, что намного ниже, чем в тонне жидкого аммиака и даже жидкого водорода.

Как и аммиак, обе жидкости - высоко токсичны и требуют соблюдения строгих мер безопасности при транспортировке. По этой причине для обеих крайне не желательна транспортировка на большие расстояния с использованием автомобильного и железнодорожного транспорта.

Сравнительный технико-экономический анализ использования в качестве жидкого носителя аммиака и метилциклогексана, проведенный рядом научных коллективов, убедительно показал преимущество аммиака. Более высокие энергетические затраты на производство аммиака компенсируются более низкими энергозатратами при извлечении из него водорода по сравнению с метилциклогексаном. А необходимость обратной транспортировки всего объёма толуола для повторного использования, вкупе с необходимостью производства значительно больших объёмов метилциклогексана для доставки одинаковых объёмов зелёного водорода делают такой способ его доставки значительно менее привлекательным с экономической точки зрения. При этом, как и в случае с использованием аммиака, открытым остаётся вопрос необходимости строительства заводов по производству метилциклогексана (гидрированию толуола) и извлечению из него водорода (дигидрированию).

Продолжение следует ....