початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2266946

СПОСІБ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ГАЗУ, збагачення ВОДНЕМ І / АБО окису вуглецю

Ім'я винахідника: ПРІМДАЛЬ Івар Іварс (DK); Крістенсен Томас Сандаль (DK)
Ім'я патентовласника: Хальдор ТОПСЕЕ А / С (DK)
Адреса для листування: 103064, Москва, вул. Казакова, 16, НІЇР Канцелярія "Патентні повірені Квашніна, Сапельников і партнери", В.П.Квашніну
Дата початку дії патенту: 2001.01.10

Винахід відноситься до отримання газу, багатого воднем і / або окисом вуглецю. Спосіб здійснюють в реакторі, що має верхню і нижню частини, що включає стадії введення нагрітого до 400-700 ° С вуглеводневої сировини в верхню частину реактора, змішування сировини з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою, часткове його окислення киснем у верхній частині реактора і, при необхідності, контактування частково окисленого сировини з верхньої частини реактора з каталізатором риформінгу з водяною парою, розміщеним в нижній частині реактора, причому частина частково окисленого сировини приводять у контакт з каталізатором, активним в реформінгу вуглеводнів з водяною парою, розміщеним, щонайменше, на поверхні верхньої частини реактора. Змішування сировини з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою здійснюють в кількості, що забезпечує мольное співвідношення кисень / вуглець в оброблюваному газі між 0,5-0,7 і мольної співвідношення водяна пара / вуглець між 0,5-1,5. Спосіб дозволяє істотно знизити утворення сажі в зоні спалювання при критичних умовах процесу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до технології виробництва водень і вуглець газів, зокрема до способу для отримання збагаченого воднем і / або окисом вуглецю газу автотермічний каталітичним риформінгу вуглеводневої сировини.

Гази, збагачені воднем і окисом вуглецю, головним чином, використовують як синтез-газ у виробництві аміаку і метанолу або інших органічних сполук.

Ці гази і знайшли застосування при виробництві сталі і в якості паливного і побутового газу.

Промислові способи отримання зазвичай включають автотермічний каталітичний реформінг і некаталітичні часткове окислення вуглеводнів. При частковому окисленні вуглеводневу сировину спалюють з повітрям, киснем або повітрям, збагаченим киснем, в пальнику, встановленої у верхній частині реактора. Кисень при цьому подають в кількостях, які менше, ніж кількість, необхідна для повного спалювання, і отримують водень і окис вуглецю в відпрацьованих газах, головним чином, реакцією спалювання в полум'ї

Обидві реакції для всіх вуглеводнів є сильно екзотермічні.

Часткове окислення зазвичай використовують в газифікації важких нафт, де температура в газі зростає під час спалювання до 1000-1500 ° С, яка є досить високою, щоб давати досить низький вміст непревращенних вуглеводнів в газі, що виходить після процесу спалювання. Легше сировину, варіюється від природного газу до Нафти з температурами кипіння до 200 °, зазвичай обробляють за допомогою автотермічний каталітичного риформінгу сировини.

Під час цього процесу тільки частина вуглеводневої сировини окислюють містить кисень атмосферою за вищевказаними реакцій в полум'ї (1, 2). Залишкові вуглеводні в потоці газу після спалювання потім піддають каталітичного риформінгу з водяною парою по ендотермічної реакції

Необхідна тепло для ендотермічної реакції риформінгу з водяною парою при цьому поставляють екзотермічні реакціями в полум'я (1, 2).

Кілька більш низькі температури спалювання використовують в процесі автотермічний каталітичного риформінгу, який проводять зазвичай при температурі близько 900-1400 ° С. До сировини додають водяну пару, щоб зменшити температуру полум'я і підвищити конверсію вуглеводнів в газі, що виходить після пальника.

Аналогічно процесу часткового окислення, вуглеводневу сировину, змішане з водяною парою, спалюють в містить кисень атмосфері у верхній частині реактора. Залишкові вуглеводні в газі, що є продуктом спалювання, піддають риформінгу з водяною парою в присутності каталізатора, розташованого в вигляді нерухомого шару в нижній частині реактора. Тепло для ендотермічних реакцій риформінгу з водяною парою подається гарячим газом, що виходить із зони спалювання у верхній частині реактора і над шаром каталізатора. Коли газоподібні продукти спалювання вступають в контакт з каталізатором, температура газу знижується до 900-1100 ° С за рахунок реакцій риформінгу з водяною парою в шарі каталізатора.

При здійсненні вищевказаних процесів відповідне вуглеводневу сировину при необхідності після попереднього підігріву подають в пальник, розташовану у верхній частині реактора, і спалюють з містить кисень атмосферою. Щоб захистити корпус реактора від високих температур, що виникають при екзотермічних реакціях окислення, промислові реактори постачають стійкою до температури ізолюючої вогнетривкої футеровкою на внутрішній стінці напірного корпусу реактора.

Матеріали футерування повинні бути здатні витримувати дію високих температур і бути стійкими до руйнівній дії гарячих газів. В даний час вогнетривкі матеріали, які зазвичай використовують у промислових реакторах вищевказаних типів, містять більше 90% окису алюмінію.

Найбільш близьким до винаходу є спосіб одержання газу, багатого воднем і / або окисом вуглецю, в реакторі, що має верхню і нижню частини, що включає стадії введення нагрітого до 400-700 ° С вуглеводневої сировини в верхню частину реактора, змішування його з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою , часткове окислення сировини киснем у верхній частині реактора і, при необхідності, контактування частково окисленого сировини з верхньої частини реактора з каталізатором риформінгу з водяною парою, розміщеним в нижній частині реактора. Реактор для здійснення способу містить напірний корпус, вогнетривку футеровку на внутрішній стінці напірного корпусу, верхню частину, виконану з можливістю прийому вуглеводневої сировини і кислородсодержащей атмосфери і часткового окислення сировини киснем, і нижню частину, яка може бути забезпечена каталізатором риформінгу для здійснення риформінгу з водяною парою частково окисленого газу, що виходить з верхньої частини (див. заявку ЕР №0583211 А2, С 01 В 3/36, 1994 р).

Основною проблемою при отриманні синтез-газу є утворення сажі в зоні спалювання при критичних умовах процесу, таких як низькі відносини водяної пари до вуглецю в сировині, що подається на переробку.

Завданням винаходу є запобігання або хоча б істотне зниження освіти сажі в зоні спалювання при критичних умовах процесу.

Поставлена ​​задача вирішується пропонованим способом отримання газу, багатого воднем і / або окисом вуглецю, в реакторі, що має верхню і нижню частини, що включає стадії введення нагрітого до 400-700 ° С вуглеводневої сировини в верхню частину реактора, змішування його з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою , часткове окислення сировини киснем у верхній частині реактора і, при необхідності, контактування частково окисленого сировини з верхньої частини реактора з каталізатором риформінгу з водяною парою, розміщеним в нижній частині реактора, який полягає в тому, що частина частково окисленого сировини приводять у контакт з каталізатором , активним в реформінгу вуглеводнів з водяною парою, розміщеним, щонайменше, на поверхні верхньої частини реактора, змішування сировини з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою здійснюють в кількості, що забезпечує мольное співвідношення кисень / вуглець в оброблюваному газі між 0,5-0,7 і мольної співвідношення водяна пара / вуглець між 0,5-1,5.

Згідно з переважним ознакою пропонованого способу вуглеводневу сировину та кисневмісну атмосферу можна змішувати в пальнику перед введенням в верхню частину реактора.

Теоретичне пояснення істотного зниження освіти сажі може полягати в тому, що кількість молекул попередників, які беруть участь в утворенні сажі, знижується, або вони реагують в реакціях риформінгу з водяною парою, що протікають на поверхні каталізатора, сусідній з зоною спалювання. Підвищена концентрація водню при процесі риформінгу з водяною парою, що має місце в цій галузі, призводить, крім того, до поліпшення загоряння суміші сировини і кисню і початку процесу при менш жорстких умовах.

Звичайне вуглеводневу сировину, відповідне для процесу, варіюється від метану до Нафти з температурами кипіння до 200 ° С, включаючи природний газ, зріджений нафтовий газ і газ, підданий первинному риформінгу, при здійсненні процесу в умовах автотермічний каталітичного риформінгу. Оброблюваний газ подають з пальника в зону спалювання у верхній частині реактора, де частина вуглеводнів в газі реагує з киснем з утворенням оксидів вуглецю і водню відповідно до реакціями згоряння в полум'я (1) і (2), як зазначено вище.

Залежно від бажаного складу кінцевого газоподібного продукту кисень може бути доставлений з повітря або з повітря, збагаченого киснем, як при отриманні синтез-газу для виробництва аміаку, або з кисню для виробництва газу для гідроформілірованія і відновного газу, де азот небажаний в кінцевому газоподібному продукті . В процесі окислення вуглеводнів температура в зоні спалювання підвищується до 900-1500 ° С.

В результаті ендотермічної реакції риформінгу з водяною парою (3), що протікає в газі на поверхні, сусідній з зоною спалювання, концентрація водню в рециркулируют спалюваному газі підвищується, а зміст молекул-попередників сажі знижується.

Реальне підвищення концентрації водню залежить при цьому від кількості вуглеводнів і водяної пари в газі із зони спалювання і від активності і кількості каталізатора риформінгу у верхній частині реактора.

Каталізатори, які підходять для цієї мети, включають добре відомі каталізатори риформінгу групи VIII Періодичної системи елементів, включаючи нікель і / або кобальт, які для істотного зниження утворення сажі і поліпшення загоряння наносять в кількостях між 0,1 г / м ² і 1 г / м ² на поверхню облицювання звичайними методами просочення або нанесення покриттів.

Коли процес відбувається в умовах автотермічний каталітичного риформінгу, газ, що виходить із зони спалювання, потім пропускають через нерухомий шар звичайного нікелевого та / або кобальтового каталізатора риформінгу, розташований в нижній частині реактора. При пропущенні через шар каталізатора залишкові вуглеводні в газі далі піддаються риформінгу з водяною парою з утворенням водню і окису вуглецю.

Пропонований спосіб можна проводити в реакторі, схематично представленому на доданому кресленні.

На кресленні видно, що реактор 1 складається з напірного кожуха 2, що містить шар 3 каталізатора риформінгу. Реактор 1 забезпечений, крім того, вхідними отворами 4, 5 для подачі вихідного газоподібного сировини і містить кисень середовища, відповідно, і вихідним отвором 6 для відводу реакційного газу. Напірний кожух 2 захищений від високих температур, що виникають при протіканні реакцій в газоподібному реакційної середовищі, вогнетривкої футеровкою 7, розташованої на внутрішній стінці напірного кожуха 2. Крім того, реактор має шар 8 каталізатора риформінгу, нанесений на футеровку 7, принаймні в тій її частини, яка облицьовує верхню частину 9 реактора 1.

Винахід і його технічний результат ілюструються такими прикладами.

приклад 1

У верхню частину представленого на кресленні реактора вводять 100 нм ³ / год природного газу складу (мол.%): 94, 55 СН _4, 2,75 З _2, 0,70 З _3, 0,31 C _4, 0,11 C _5+, 1,16 CO ₂ і 0,42 N _2, 2 нм ³ / год водню і 55 нм ³ / год пара. Подається окислювач складається з 57 нм ³ / год кисню, що містить 0,50 мол.% Азоту, і 6 нм ³ / год пара. Таким чином, як мольное співвідношення кисень / вуглець, так і мольної співвідношення водяна пара / вуглець в оброблюваному газі становить 0,6. Вуглеводневу сировину попередньо нагрівають до температури 500 ° С, а окислювач - до 220 ° С. Всі гази доводять до робочого тиску 2,46 мПа.

З камери згоряння реактора відводять газ зазначеного в наступній таблиці складу.

Приклад 2 (порівняння)

Повторюють приклад 1 з тією різницею, що процес здійснюють у реакторі, на футеровку якого у верхній здебільшого не нанесено шар каталізатора риформінгу.

При цьому з камери згоряння реактора відводять газ зазначеного в наступній таблиці складу.

Порівняння результатів вищенаведених дослідів свідчить про те, що отримується згідно запропонованого способу газ має істотно меншу концентрацію вуглеводнів C ₂ (етану, етилену та ацетилену), які є попередниками сажі, на що вказувалося вище.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб отримання газу, багатого воднем і / або окисом вуглецю, в реакторі, що має верхню і нижню частини, що включає стадії введення нагрітого до 400-700 ° С вуглеводневої сировини в верхню частину реактора, змішування його з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою, часткове окислення сировини киснем у верхній частині реактора і, при необхідності, контактування частково окисленого сировини з верхньої частини реактора з каталізатором риформінгу з водяною парою, розміщеним в нижній частині реактора, який відрізняється тим, що частина частково окисленого сировини приводять у контакт з каталізатором, активним в реформінгу вуглеводнів з водяною парою, розміщеним, щонайменше, на поверхні верхньої частини реактора, змішування сировини з водяною парою і кислородсодержащей атмосферою здійснюють в кількості, що забезпечує мольное співвідношення кисень / вуглець в оброблюваному газі між 0,5-0,7 і мольної співвідношення водяний пар / вуглець між 0,5-1,5.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що вуглеводневу сировину та кисневмісну атмосферу змішують в пальнику перед введенням в верхню частину реактора.

Версія для друку
Дата публікації 02.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів