Wodór - krwioobieg nowoczesnej rafinerii, a może paliwo
Transkrypt
Wodór - krwioobieg nowoczesnej rafinerii, a może paliwo
Grupa LOTOS Wodór krwioobieg nowoczesnej rafinerii, a może paliwo przyszłości? Jan Biedroń Szef Biura Innowacji 15 października 2015 Jan Biedroń 1 Grupa LOTOS Czym jest wodór? o Najlżejszy pierwiastek chemiczny o Bezbarwny, bezwonny gaz, słabo rozpuszczalny w wodzie o W normalnych warunkach występuje jako formie cząsteczkowej H2 o W 0⁰C i 1 atm. jest 14,4 razy lżejszy od powietrza o Niska temperatura krytyczna wodoru (-239,9 ⁰C) powoduje, że jego skroplenie jest trudniejsze niż skroplenie powietrza i większości innych gazów o Unikatową właściwością wodór jest jego znaczna rozpuszczalność w niektórych metalach. W wysokich temperaturach rozpuszcza się w: platynie, niklu, żelazie, miedzi. Gąbka palladowa jest w stanie pochłonąć objętość wodoru 800 razy większą od swej własnej objętości. Jan Biedroń 2 Grupa LOTOS Występowanie wodoru o Wodór jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we wszechświecie o Stanowi około 75% masy materii wszechświata, około 24% to hel, poniżej 1% pozostałe pierwiastki o Wodór występuje głównie w formie atomowej Jan Biedroń 3 Grupa LOTOS Występowanie wodoru c.d. Wodór metaliczny – hipotetyczny stan wodoru pod skrajnie wysokim ciśnieniem (~25GPa), w którym pierwiastek ten wykazuje dobre przewodnictwo elektryczne i inne właściwości metaliczne. Przyjmuje się, że metaliczny wodór występuje we wnętrzu planet: Jowisza i Saturna. Źródło: Wikipedia Jan Biedroń 4 Grupa LOTOS Występowanie wodoru o Na Ziemi wodór jest znacznie mniej rozpowszechniony. Szacowana zawartość wynosi 0,87%mas. czyli 15,4%wszystkich atomów) o Wodór w przyrodzie występuje normalnie w stanie związanym, natomiast w stanie wolnym spotyka się go w małych ilościach w gazach wulkanicznych, a niekiedy i w gazie ziemnym. o Źródła wodoru to: woda i związki organiczne, głównie oparte o atomy węgla i wodoru Jan Biedroń 5 Grupa LOTOS Zastosowanie wodoru w przemyśle Przemysł chemiczny Wodór stosuje się do syntezy amoniaku a dalszym etapie do produkcji nawozów sztucznych. Synteza alkoholu metylowego lub węglowodorów Przemysł rafineryjny Wodór jest zużywany w procesie hydrokrakingu oraz procesach odsiarczania, izomeryzacji, hydrorafinacji węglowodorów pochodzących z ropy naftowej Przemysł tłuszczowy Stosowany jest do utwardzania tłuszczów ciekłych (np. produkcja margaryny i mydła) Przemysł metalurgiczny W metalurgii wodór stosowany jest do redukcji niektórych rud metali (np. german, molibden wolfram) Inne zastosowania Historycznie: gaz stosowany w balonach i sterowcach, paliwo rakietowe, Jan Biedroń 6 Grupa LOTOS Przemysłowe metody produkcji wodoru Reforming parowy Elektroliza Jan Biedroń Zgazowanie 7 Grupa LOTOS Reforming parowy – czyli najbardziej rozpowszechniona technologia produkcji wodoru CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 CH4 + 2H2O ↔ CO2 + 4H2 CO + H2O ↔ CO2 + H2 Jan Biedroń reforming reforming konwersja CO 8 Grupa LOTOS Dlaczego wykorzystujemy wodór w rafinerii? o Aby spełnić wymagania stawiane nowoczesnym paliwom silnikowym (zawartość siarki, związki nienasycone) o Żeby zwiększyć konwersję, czyli uzyskać więcej paliw z jednej baryłki ropy (hydrokraking) o W procesach hydrorafinacji i innych specyficznych procesach katalitycznych Jan Biedroń 9 Grupa LOTOS Wodór w rafinerii – produkcja i zużycie Produkcja wodoru Zużycie wodoru Hydrokraking 2 Wytwórnia wodoru 2 Wytwórnia wodoru 1 HDSy Odzysk wodoru Gaz wodorowy do odzysku Hydrokraking 1 WOW Sieć gazu opałowego Jan Biedroń Grupa LOTOS Odzysk gazu wodorowego + koncepcja WOW Wodór Gazy wodorowe Gaz opałowy do sieci WOW Kriogenika LPG Benzyna lekka Jan Biedroń 11 Grupa LOTOS Sprzedaż gazów płynnych i prognozy Jan Biedroń 12 Grupa LOTOS Czy możemy wykorzystywać wodór na co dzień? Ogniwo paliwowe i czyli reakcja wodoru z tlenem w celu wytworzenia energii elektrycznej - Do ogniwa należy dostarczyć wodór zmagazynowany lub wytworzony na potrzeby ogniwa - Najpopularniejszy surowiec do wytworzenia – metanol (ale reforming metanolu powoduje emisję CO2) - Ograniczona moc ogniw paliwowych (30-50 kW) i wciąż spore rozmiary instalacji Bezpośrednie spalanie wodoru w silnikach iskrowych - Kosztowna instalacja do magazynowania i doprowadzania paliwa do silnika - Potrzeba rozwoju infrastruktury do tankownia wodoru - Teoretycznie istnieje możliwość zasilania różnymi rodzajami paliwa jednak przy spalaniu mieszanki powietrza z wodorem może następować spalanie detonacyjne Jan Biedroń 13 Grupa LOTOS Zalety i wady stosowania wodoru Zalety: Wady: Wysoka wartość opałowa Konieczność magazynowania pod wysokim ciśnieniem Niska toksyczność produktów spalania (tlenki azotu) Istnieją sprawdzone i wydajne technologie produkcji Brak odpowiedniej floty i sieci dystrybucji W przypadku produkcji w oparciu o konwencjonalne źródła energii emisja GHG jest w innej lokalizacji (instalacja, elektrownia) Problemy ze skropleniem Wciąż wysokie koszty produkcji Jan Biedroń 14 Grupa LOTOS Dziękuję za uwagę! Jan Biedroń