Способ получения синтез-газа для производства аммиака и шахтный реактор для его осуществления

 

Изобретение относится к получению синтез-газа для производства аммиака и устройствам , осуществляющим эти процессы, С целью экономии энергосырьевых ресурсов и снижения энергозатрат в способе получения синтез газа для производства аммиака, включающем паровую конверсию природного газа в трубчатой печи и паровоздушную доконверсию метана в шахтном реакторе с байпасной подачей природного газа, природный газ, подаваемый по байпэсной линии в шахтный реактор, делят на два потока, один из которых в соотношении 1:7 с исходным количеством газа, прошедшего сероочистку, подают в гомогенную зону реактора на сжигание, а другой в соотношении 1:2 с количеством сжигаемого газа направляют на конверсию. Шахтный реактор для получения синтез-газа, содержащий металлический корпус, изнутри футерованный жаропрочным бетоном, снабженный водяной рубашкой, смесителем воздуха с топливным газом, радиальным вводом парогазовой смеси и осевым вводом воздуха, он снабжен каналами для ввода природного газа и пара, расположенными коаксмально осевому вводу воздуха, а патрубки для истечения природного гаээ и пара выполнены конусообразными. По сравнению со способом прототипом в изобретении 1000 мЗ/ч природного газа образуется больше водорода наА 5% больше оксида углерода, а использование устройства для осуществления способа позволяет на 15% обеспечить экономию пара. 2 с п. ф-лы, 1 табл., 1 ил. сл С X СЯ Ј е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

БЫ„„1754644 А1 (я>ю С 01 Б 36/36, В 01 J 8/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП ИСАН И Е И ЗОБРЕТЕ Н И я,,.;,;,,„;:, „,""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ввода природного газа и пара, расположенными коаксиально осевому вводу воздуха, а патрубки для истечения природного газа и пара выполнены конусообразными. По сравнению со способом прототипом в изобретении 1000 м3/ч природного газа образуется на 207, больше водорода на 5 больше оксида углерода, а использование устройства для осуществления способа позволяет на 15 „4 обеспечить экономию пара.

2 с.и. ф-лы, 1 табл., 1 ил (21) 4832415/26 (22) 01.06.90 (46) 15,08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В,П.Щукин, М.А.Лебедев, В.Е.Трушников и С.П, Матюнин (53) 661.961,361 (088.8) (56) Патент Великобритании N 2126208; кл, С 01 В 3/16, 1984.

Производство аммиака /Под ред, В.П.Семенова — М,: Химия, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА И ШАХТНЦЙ РЕАКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к получению синтез-газа для производства аммиака и устройствам, осуществляющим эти процессы, С целью зкономии энергосырьевых ресурсов и снижения энергозатрат в способе получения синтез газа для производства аммиака, включающем паровую конверсию природного газа в трубчатой печи и паровоздушную доконверсию метана в шахтном реакторе с байпасной подачей природного

Изобретение относится к химии, в частности к получению синтез-газов для проиэводства аммиака и . устройствам, осуществляющим эти процессы.

Широко известны устройства и способы получения исходного газа для синтеза аммиака двухступенчатой конверсией природного газа в трубчатой печи и доконверсией метана в шахтном реакторе Ц, Наиболее близким техническим .решекием является способ получения синтез-газа для производства аммиака газа, природный газ, подаваемый по байпасной линии в шахтный реактор. делят на два потока, один из которых в соотношении

1:7 с исходным количеством газа, прошедшего сероочистку, подают в гомогенную зону реактора на сжигание, а другой в соотношении 1:2 с количеством сжигаемого газа направляют на конверсию, Шахтный реактор для получения синтез-газа, содержащий металлический корпус, изнутри футерованный жаролрочным бетоном, снабженный водяной рубашкой, смесителем воздуха с топливнb м газом, радиаль ным вводом парогазовой смеси и осевым вводом воздуха, он снабжен каналами для двухступенчатой паровоздушной кон версией метана с байпасной линией подачи природного газа на вторичный риформинг (2). Углеводородное сырье после сероочистки делится на два потока. Первый смешивается с водяным паром и направляется в трубчатую печь первичн го риформинга, на выходе из которого конвертированный газ

{КГ) содержит 9-II10 оста очного метана, Далее КГ поступает в шахтный реактор вторичного риформинга. Второй поток направляется по байпасной линии в шахтный реактор на конверсию, при этом природный газ смешивается с паром в пропорциях, значительно меньших, по сравнению с первым потоком. В результате чего достигается экономия пара, подаваемого на технологию, В 5 процессах получения синтез-газа двухступенчатой паровоздушной конверсией метана на стадии 11-го риформинга применяется шахтный реактор, содержащий смеситель

КГ с воздухом (3), в котором парогазовая 10 смесь вводится радиально, а ввод воздуха и .дробление производится с.помощью специальных распределителей, Однако известный способ и описанный шахтный реактор имеют следу ощие недо-.15 статки. Тепловая энергия, необходимая для проведения эндотермической реакции доконверсии остаточного метана, СН4+ Н20 - ЗН + СΠ— 206 КДЖ/моль C 1) 20 образуется в основном за счет сгорания части водорода, образовавшегося в трубчатой печи, уменьшая степень использования углеводородного сырья. На выходе из шахтного; еактора остаточное содержание 25 метана и отношения(СО+ Н2):М2 значительно отклонены от норм технологического регламента, что в свсю очередь связано с затратами на вывод из КГ избыточного азота и метана. 30

Целью изобретения является экономия энергосырьевых ресурсов, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения синтез-газа для производства аммиака, включающем 35 паровую конверсию природного газа в трубчатой лечи и паровоздушную доконверсию метана в шахтном реакторе с байпасной подачей природного газа„природный газ, подаваемый по байпасной линии, делят на 40 два потока, один из которых подают в гомогенную зону реактора на конверсию, а другоA —. в смеситель на сгорание, причем шахтный реактор содержащий металлический корпус, изнутри футерованный жарсп- 45 рочным бетоном, водяную рубашку, смеситель воздуха с топливным газом, радиальным вводом парогазовой смеси и осевым вводом воздуха снабжен каналами для ввода природного газа и пара, расположен- 50 ными коаксиально осевому вводу воздуха а патрубки для истечения природного газа и пара выполнены конусообразными.

На чертеже изображен шахтный реактор с коаксиальным вводом воздуха, мета- 55 на, пара и радиальным вводом КГ, Реактор представляет собой металлический корпус 1, снабженный водяной рубашкой 2, изнутри футерованный жаропрочным бетоном 3. В верхней части реактора распсложен специальный смеситель 4 природного газа с воздухом. Воздух вводится по центральному каналу, на конце которого находится завихритель потока, Метан для смешения с воздухом подается через конусообразный канал. Для предотвращения проникновения водорода к воздушному потоку в избежании его реагирования с кислородом воздуха на периферии смесителя предусмотрен конусообразный канал для выхода пара. Скорость движения газа в кольцевом зазоре между стенкой реактора и корпусом смесителя 10 — 20 м/с.

Предлагаемое техническое решение реализуется следующим образом.

Природный газ нагретый до 530ОС в количестве 36000 нм /ч, прошедший сероочистку, делят на два потока. Первый поток с рас:;одом 28000 нм /ч смешива от с паром з в пропорциях 1:3,6 и направляют в трубчатую печь первичного риформинга. Второй поток тоже делят на два потока. Один из них в количестве 5200 нмз/ч направляют в смеситель шахтного реактора для сжигания в гомогенной зоне. Другой с расходом 2800 нмз/ч смешивают с КГ идущим из печи первичного риформинга. Кроме этого, в смеситель шахтного реактора подают 4000 нм /ч пара и 52250 нмз/ч технологического воздуха нагретого до 530 С, Давление в шахтном реакторе 3 МПа, температура КГ перед кагализатопом 1250 С, а на выходе из реактора

980 10000С, В таблице приведен материальный баланс предлагаемой двухступенчатой паровоздушной конверсии метана.

Как видно из таблицы на 1000 нмз/ч расходуемого природного газа подается

2911 нм /ч пара, при этом в результате двухступенчатой конверсии образуется

2740 нм /ч водорода и 692 нм /ч СО. з

В способе-прототипе (2) на 1000 нмз/ч расходуется 2125 нм /ч паса с образованиз ем 2371 нм /ч Н2 и 648 нм /ч СО.

В способе-прототипе (3) на 1000 нмз/ч подается 3600 нм /ч пара с образованием з

2783 нм /ч Н2 и 656 нм /ч СО, По сравнению со способом (3) использование предлагаемого технического решения обеспечит экономию пара порядка 15%, а по сравнению с (2) увеличивается степень использования углеводородного cblpbA, T,å. увеличивается количество получаемого водорода примерно íà 20% и оксида углерода е,%

Фоомула изобоетения

1. Способ получения синтез-газа для производства аммиака, включающий KQHверсию природного газа в трубчатой печи и пароваздушную.доконверсию метана в шах1754644 аз после трубчатой ечи (ал.)

4 „з/ч

Газ в трубчатую печь

Компоненты

Азотоводороднаа снесь Снешанннй газ (вл (вл.) Природный газ (сух.) мз/ч мз/ч 2 нз/ч

4428 40 ° 77 70784

3,28

4428

73.79 и, со

9988

5,75

9376

5,54 о,!з

168 со

9544

5,5

265t7

19,67

0,95

94.5

26460 сна

СР4 с tt о, 840

280

О,62

3,О о,гг

1,о . гво

t//28

1728 ,18

100821

1З48ОО

l,28

1476

252

24,6

0,9!

8 о,о! о,о!!

8 1, О,31

Лг

41,43 71937

74,49

0,35

too н,о

100 173615

6000 . 100

28000! оо

Итого

Продолжение таблицы

Природный газ на смешение с кг 1- - рие.

КГ после шахтного реактора . воздух в сиеситель мз/и

Пар в смеситель

Природный газ в смеситель нэ сжигание

Компоненты в@в ас ф и 1/ч из/и мз/ч мз/ч

39,25 103037 н

СО

24919

9,5

4,72.17 ! гз78 з!

C0g сн„

Сань с!на

611 о,гз

4914

2646

156

52

19, 09 10634

70,91 39500

41300 t5,74

0,2

525

507

0;91

79674

262444

30,36

5064

9,09 н,о

Итого

1ОО! оо

55705

4ООО

5200

2800 тном каталитическом реакторе с байпасной подачей природного газа, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения расхода энергосырьевых ресурсов, природный газ, подава- 5 емый по байпэсной линии в шахтный реактор, делят на два потока, один из которых в объемном соотношении 1:6,9 к исходному газу пода)от в гомогенную зону реактора на 10 сжигание, а другой в объемном соотношении

1:1 9 к сжигаемому газу направляют в каталитическую зону на конверсию, 2. Шахтный реактор для получения синтез-газа для производства аммиака, содер- 15 жащий металлический корпус, футерованный изнутри жаропрочным бетоном, снабженный водяной рубашкой, смесителем воздуха с топливным газом, радиальным вводом парогазовой смеси и осевым вводом воздуха, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, он дополнительно снабжен каналом для ввода природного газа и пара, расположенными коаксиально осевому вводу воздуха, а патрубки для отвода природного газа и парэ выполнены конусообразными. l 754644

Исхадиий гау д

Редактор М,Бокарева

Корректор Н,Милюкова

Заказ 2863 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ЗБ, Рауиская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

mygi7+crm

Составитель M. Лебедев

Техред M,Moð eíòàë