Способ получения синтез-газа

Изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему термическое разложение древесного сырья, характеризующемуся тем, что термическое разложение древесного сырья осуществляют в жидком теплоносителе в течение 0,5-10 секунд при температуре 1620-1800°С. Применение данного способа позволяет снизить содержание азота и диоксида углерода в синтез-газе, а также увеличить степень конверсии при сокращении времени процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способам получения синтез-газа и может быть использовано в нефтехимии для получения синтетических моторных топлив.

В настоящее время запасы нефти в хорошо освоенных районах нефтедобычи сокращаются. Перебазирование же нефтедобывающей промышленности в другие необжитые районы неизбежно ведет к значительному росту материальных затрат на добычу нефти из земли и на транспортировку ее к местам переработки, что приводит к повышению стоимости нефтепродуктов.

В связи с этим ведутся поиски альтернативного вида получения топлива. В промышленном масштабе производят жидкое топливо из угля путем каталитической переработки синтез-газа, получаемого газификацией угля.

Также известны способы получения газообразного топлива из древесины путем газификации. Процесс осуществляют следующим образом. Древесину нагревают до температуры 900-1100°С, при этом вначале идет ее подсушка, затем разложение с образованием паров органических веществ, газов и карбонизата (угля). Полученный карбонизат подвергают взаимодействию с газифицирующим агентом (воздух, паровоздушная смесь, кислород, углекислый газ), который подают на раскаленный карбонизат. Образующиеся при этом газы вместе с газами разложения древесины составляют газообразное топливо (Гелетуха Г.Г., Железная Г.А. Обзор технологий газификации биомассы // Экотехнологии и ресурсосбережение - 1998, - №2. - с.21-30).

Недостатком известного способа является наличие в получаемом синтез-газе азота и повышенное содержание диоксида углерода, которое может достигать нескольких процентов.

Известен способ получения синтез-газа для производства метанола [SU 1766947, C10J 3/00, 1992.10.07], включающий конверсию древесины в присутствии катализатора. Древесину пропитывают азотнокислым никелем, сушат и газифицируют водяным паром. Получаемый синтез газ при этом имеет следующий состав 52,4% Н2, 21,4% СО, 4,4% СН4 и 21,8% CO2.

Недостатком известного способа является наличие в получаемом синтез-газе повышенного содержания диоксида углерода.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ термического разложения углеродсодержащего необработанного материала для получения восстановительного газа (RU 2075501, C10J 3/00, C10B 53/02, 1997.03.20), выбранный в качестве прототипа, включающий подачу необработанного материала в камеру и термическое разложение его путем нагрева при давлении до 150 бар и температуре 500-1600°С с подачей кислорода или газа, содержащего кислород в количестве, которое ниже стехиометрически необходимого для полного сгорания необработанного материала, отличающийся тем, что термическое разложение осуществляют при воздействии звуком низкой частоты.

Недостатком известного способа является наличие в получаемом синтез-газе азота и диоксида углерода, содержание которого может достигать нескольких процентов. Применение звука низкой частоты значительно усложняет установку у целом, к тому же инфразвук оказывает вредное воздействие на человека и необходимо предусмотреть меры по защите персонала.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, - совершенствование способа получения синтез-газа.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в снижении содержания азота и диоксида углерода в синтез-газе, увеличении степени конверсии при сокращении времени процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения синтез-газа, включающем термическое разложение древесного сырья, термическое разложение осуществляют в жидком теплоносителе не менее 0,5 сек при температуре 1620-1800°С.

В качестве древесного сырья преимущественно используют отходы сельского хозяйства или лесообрабатывающей промышленности.

Также возможна подача измельченной древесины вместе с углеводородным газом, например природным газом (метаном), либо рециклируемым синтез-газом.

Способ осуществляют следующим образом.

Подачу исходного сырья, например измельченной древесины, осуществляют в режиме барботажа в нижнюю часть сосуда, содержащего жидкий теплоноситель, например, расплав неорганических солей или металла либо сплава, например, меди, железа, алюминия или никеля. Время контакта сырья с расплавом ограничивают временем всплытия измельченного исходного сырья и образующегося в ходе процесса газа и выбирают в зависимости от размеров частиц и высоты столба жидкого теплоносителя, но не менее 0,5 сек. Было показано, что за это время сырье успевает прогреться до температуры расплава и после изотермической выдержки полностью прореагировать. Температуру расплава поддерживают в диапазоне 1620-1800°С при помощи внешнего источника энергии, например индуктора промышленной или повышенной частоты. Образующийся синтез-газ выводят из зоны над поверхностью расплава и охлаждают. Сажу и шлаки удаляют с поверхности расплава механически, например, при помощи шнекового механизма.

Способ может быть осуществлен с помощью установки термического разложения древесного сырья, изображенной на чертеже.

Установка содержит устройство измельчения исходного сырья 1, соединенное с устройством для подачи сырья 2 в реактор 3, представляющий собой камеру термического разложения, снабженную устройством для поддержания заданной температуры жидкого теплоносителя (не показано). Над реактором 3 установлена камера охлаждения и рекуперации тепла 4, соединенная с устройством вывода 5.

Установка работает следующим образом.

В реактор 3 загружают теплоноситель в твердом состоянии, который расплавляется после включения реактора 3 в режим нагрева. После достижения теплоносителем температуры 1620-1800°С в реактор 3 через устройство для подачи сырья 2 подают предварительно измельченную в устройстве измельчения исходного сырья 1 древесину. В реакторе 3 в течение не менее 0,5 сек происходит термическое разложение древесины с образованием синтез-газа, который поднимается на поверхность расплава и поступает в камеру охлаждения и рекуперации тепла 4. Выбор температуры термического разложения древесины в рамках указанного диапазона позволяет уменьшить время реакции до 0,5-10 сек. В камере охлаждения и рекуперации тепла 4 синтез-газ охлаждается до температуры 30-300°С и далее поступает в устройство вывода 5.

Состав получаемого синтез-газа при этом соответствует исходному содержанию водорода и углерода в древесине, содержание азота в получаемом газе незначительно и соответствует общему содержанию азота в исходном сырье.

Экспериментально было показано, что при выходе за указанные температурные пределы образующийся синтез-газ содержит повышенное содержание примесей в газовой фазе, таких как азот, диоксид углерода, метан, ацетилен и его гомологи. Теоретически было найдено подтверждение этого факта. Указанный диапазон температур соответствует минимальному количеству газовых примесей в составе гетерогенного равновесия, рассчитанного с помощью минимизации функции Гиббса для компонентов: водород, оксид углерода, диоксид углерода, азот, метан, ацетилен, этилен, этан, метилацетилен, аллен, пропилен, пропан, диацетилен, винилацетилен, бензол, твердый углерод (аморфная модификация - сажа).

В качестве устройства для измельчения может использоваться, например, дробилка, шнековый механизм.

В качестве устройства для подачи сырья - компрессор, эжектор.

В качестве реактора - установку индукционного нагрева.

В качестве камеры охлаждения и рекуперации тепла - теплообменник из керамического либо металлического материала.

В качестве устройства вывода - эжектирующее устройство.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленный способ получения синтез-газа позволяет получать сырье для получения жидких моторных топлив с пониженным содержанием азота, диоксида углерода за счет того, что термическую обработку сырья проводят при температурах 1620-1800°С без подачи воздуха.

Также получаемый предлагаемым способом синтез-газ имеет более высокую степень конверсии за счет проведения реакции при повышенной 1620-1800°С температуре, при этом также сокращается время, необходимое на проведение реакции.

1. Способ получения синтез-газа, включающий термическое разложение древесного сырья, отличающийся тем, что термическое разложение древесного сырья осуществляют в жидком теплоносителе в течение 0,5-10 с при температуре 1620-1800°С.

2. Способ получения синтез-газа по п.1, отличающийся тем, что в качестве древесного сырья используют отходы сельского хозяйства или лесообрабатывающей промышленности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам термической переработки твердого топлива и может быть использовано в топливной, химической, металлургической промышленности. .

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для генерирования водородного газа из воды

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Способ деполимеризации пластмассовых отходов включает нагрев исходного твердого материала и получение в резервуаре или реакторе (311) с индукционным нагревателем (23) жидкой ванны легкоплавких металлов или металлических сплавов. Исходный твердый материал дозированно подают подающим устройством (11) в жидкую ванну легкоплавких металлов или металлических сплавов (3) с температурой от 50 °С до 550 °С. Изобретения позволяют проводить деполимеризацию пластмассовых отходов без их дополнительной обработки, без возникновения перегрева и отложений. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технологии комплексной переработки различных видов углеводородсодержащего сырья в расплаве металлов с получением в качестве промежуточного продукта смеси водорода и монооксида углерода (синтез-газа). Способ заключается в процессе газификации, где получают поток синтез-газа и поток оксида углерода с заданным соотношением Н2:СО путем ввода в расплав металла вместе с сырьем окислителя в качестве которого используют смесь водяного пара и кислородсодержащего газа. Соотношение вводимого в расплав металла сырья и окислителя и соотношение водяного пара и кислородсодержащего газа в окислителе выбирают в зависимости от соотношения Н:С в составе сырья. Поддержание в получаемом синтез-газе заданного соотношения Н2:СО обеспечивают путем регулировки расхода водяного пара, подаваемого в составе окислителя. Технический результат заключается в возможности переработки отходов, в том числе влажных, с целенаправленным получением двух раздельных потоков газообразных продуктов: потока синтез-газа и потока оксида углерода, которые используют, без коррекции состава, для синтеза химических продуктов с высокой добавленной стоимостью. 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к комплексной переработке углеродсодержащих материалов, таких как угли, торф, горючие сланцы, углеродсодержащих техногенных материалов, таких как отходы углеобогащения, отходы деревообработки, твердые коммунальные отходы, и может найти применение в энергетике, химической промышленности, черной металлургии. Способ извлечения металлов при газификации твердого топлива в политопливном газогенераторе барботажного типа включает подачу твердого топлива в ванну оксидного расплава, подачу в ванну сбоку газообразного окислителя струями, отвод конденсированных реакционных продуктов в жидком виде, отвод и охлаждение газообразных реакционных продуктов. Твердое топливо подают в оксидный расплав в виде брикетов, содержащих твердое топливо и железосодержащий материал, в качестве которого используют гематитовую руду, при этом железосодержащий материал вводят в количестве, обеспечивающем весовое отношение количества вводимого и присутствующего в золе твердого топлива железа к суммарному количеству основных шлакообразующих оксидов кремния, алюминия, титана, кальция и магния, присутствующих в золе твердого топлива, связующем и железосодержащем материале, в пределах 0,10-0,75. Технический результат – снижение выноса пыли, повышение степени извлечения металлов в сплав. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа, включающему термическое разложение древесного сырья, характеризующемуся тем, что термическое разложение древесного сырья осуществляют в жидком теплоносителе в течение 0,5-10 секунд при температуре 1620-1800°С

Наверх