Способ конверсии метана

Авторы патента:

C10G9/34 - прямым контактом с предварительно нагретыми средами, например с расплавленными металлами или солями

C01B3/38 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2517505:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области химии. Метан подвергают конверсии с водяным паром на катализаторе, в качестве которого используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с и температуре расплава 1250-1400°С с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха. Изобретение позволяет упростить процесс. 1 табл.

Изобретение относится к способам каталитической конверсии метана и может быть использовано в топливной, химической и металлургической отраслях промышленности.

Известен способ конверсии метана (заявка на патент РФ №2006122591, опуб. 10.01.2008), включающий нагрев метана и воздействие на него электрическим разрядом с получением водорода, отличающийся тем, что метан смешивают с водяным паром с получением рабочей смеси, названную рабочую смесь нагревают и воздействуют на нее электрическим барьерным разрядом. Метан смешивают с водяным паром путем пропускания метана через воду при температуре воды не ниже 80°С, а рабочую смесь нагревают не мене чем до 400°С. Мощность электрического барьерного разряда должна быть не менее 10 Вт, при этом в рабочую смесь добавляют кислород.

Недостатком способа является сложность осуществления процесса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ конверсии метана (патент РФ №2241657, опуб. 10.12.2004), включающий взаимодействие метана с водяным паром на никельсодержащем катализаторе при соотношении пар:газ (0,9-1,2):1. Катализатор представляет собой смесь свежего с отработанным, предварительно отсеянного от пыли, мелочи и отделенного от деформированных гранул, гранул с белым налетом, при объемной скорости газа 4000-4500 ч^-1, температуре 1002-1245°С, давлении (32,5-33,5)·10⁵ Па, сопротивлении в конверторе (0,7-0,9)·10⁵ Па, концентрации метана на входе 9-11% до достижения концентрации метана на выходе 0,35% и (или) повышения сопротивления в конверторе выше 0,9·10⁵ Па, остановленный конвертор перегружают катализатором и вновь включают в работу.

Недостатком способа является сложность осуществления процесса.

Задачей изобретения является упрощение процесса.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу конверсии метана, включающему взаимодействие метана с водяным паром на катализаторе, в качестве катализатора используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с, температура расплава 1250-1400°С, с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха.

Ограничение времени пребывания смеси в расплаве менее 1 с, ведет к резкому снижению конверсии метана, а увеличение его более 1,5 с ведет к необоснованному увеличению времени при практически неизменном выходе конверсионного газа. Температурный интервал 1250-1400°С ограничен снизу высокой вязкостью расплава шлака и затрудненной продувкой газа через расплав, сверху стойкостью футеровки. Длительная продувка шлака газом ведет к восстановлению металлов из шлака, в особенности цветных, которые будут отделяться от шлака и собираться в нижней части реактора, где идет процесс конверсии. Для предотвращения этого через расплав продувают воздух, содержащий кислород:

2Ме+О₂=2МеО

таким образом осуществляется регенерация катализатора.

Способ осуществляли подачей через алундовую трубку смеси пара и метана (в соотношении 1:1) в расплав конверторного шлака медного производства. Время пребывания смеси в расплаве во всех опытах составляло 1-1,5 с при 1250-1400°С. Состав конвертерного шлака медного производства, %: 0,9 Ni, 3,9 Сu, 0,04 Со, 45,5 Fe, 0,8 S, 1,2 г/т Pt, 6,1 г/т Pd, 0,4 г/т Аu, остальное SiO₂. В связи с тем, что при конверсии метана с водяным паром идет реакция

Н₂O+СН₄=СО+3Н₂

в конечных продуктах определяли содержание СО и Н₂. Данные опытов приведены в таблице 1.

Таблица 1
Т, °С	Время	Н₂,%	CO,%
	пребывания
	смеси в
	расплаве
(с)
1250	0,5	55	11
1250	1,0	72	22
1300	1,1	70	23
1400	1,3	74	19
1400	1,5	73	20

Из таблицы 1 видно, что при времени пребывания смеси в расплаве 1-1,5 с общий выход Н₂ и СО достигает 94%. Использовать данное изобретение можно на предприятиях цветной металлургии, на природном газе, например в Норильске на медном заводе. Позволяет получить экономию природного газа до 25-30%.

Способ конверсии метана, включающий взаимодействие метана с водяным паром на катализаторе, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют жидкий шлак медного производства, через который продувают парогазовую смесь в течение 1-1,5 с, температуре расплава 1250-1400°С с последующей регенерацией катализатора периодической продувкой его кислородом воздуха.

Изобретение относится к технологии получения синтез-газа, который может быть использован в нефтехимии для получения моторных топлив. .

Способ подготовки жидкого углеводородного сырья // 2363721

Изобретение относится к способу подготовки жидкого углеводородного сырья, включающему подачу сырья и теплоносителя, их нагрев, разделение сырья на две части легкую парогазовую часть разделения (низкокипящие фракции НКФ) и тяжелую часть разделения (высококипящие фракции ВКФ), отвод продуктов разделения, сырье и теплоноситель нагревают раздельно до стадии смешивания, затем обработанное сырье направляют на стадию испарения и разделения на НКФ (низкокипящую фракцию) и ВКФ (высококипящую фракцию), НКФ в виде парогазового потока направляют на стадию сепарации, после которой парогазовую фазу НКФ направляют на переработку для получения легких нефтепродуктов, отделенную на стадии сепарации НКФ жидкую фракцию (фильтрат) возвращают на повторную обработку на стадию смешивания и нагрева сырья теплоносителем для дополнительного получения легких продуктов, тяжелую часть разделения (высококипящие фракции ВКФ) в виде жидкого потока направляют на стадию отделения от теплоносителя, теплоноситель направляют на стадию нагрева теплоносителя и далее на стадию смешивания и нагрева сырья, отделенную от теплоносителя жидкую фазу ВКФ направляют на переработку и получение тяжелых товарных продуктов, теплообменные устройства, в которых теплоноситель непосредственно контактирует с сырьем, и устройства для нагрева теплоносителя образуют замкнутый контур для циркуляции теплоносителя, причем стадии смешивания и нагрева сырья теплоносителем, обработки механическим и волновым воздействием, испарения и разделения на парогазовую и жидкую фазы, а также сепарации НКФ совмещены в одном аппарате, в котором одновременно проводят процесс термомеханического крекинга.

Способ термического разложения углеводородного соединения с использованием ядерного реактора // 2260030

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для термического разложения углеводородных соединений, например нефти или каменного угля, на фракции, включая газообразную.

Устройство для термической переработки углеводородного сырья в жидком промежуточном расплавленном теплоносителе // 2174142

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается устройства для термической переработки углеводородного сырья в жидком промежуточном расплавленном теплоносителе, содержащего заполненный промежуточным расплавленным теплоносителем корпус, разделенный вертикальной перегородкой с нижними затопленными окнами на камеру нагрева топливосжигающими горелками промежуточного теплоносителя и камеру термической переработки сырья с узлом контактирования сырья с теплоносителем.

Устройство для разложения углеводородов в жидком теплоносителе // 1819907

Установка для пиролиза углеводородов в жидком теплоносителе // 1818335

Изобретение относится к оборудованию для термической переработки углеводородного сырья и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности , позволяет увеличить производительность широким диапазоном регулирования объема реакционной зоны.

Установка для переработки углеводородного сырья в жидком теплоносителе // 1818334

Установка для переработки углеводородного сырья в присутствии пленки расплавов металлов или солей // 1809834

Изобретение относится к оборудованию для переработки углеводородного сырья и позволяет повысить эффективность процесса за счет снижения коксоотложений. .

Установка для переработки углеводородного сырья в жидком теплоносителе // 1796657

Способ получения непредельных углеводородов // 1784629

Способ эксплуатации реактора для высокотемпературной конверсии // 2516546

Изобретение касается улучшенного способа получения водорода путем реакции углеродсодержащего сырья с паром и/или кислородом. Способ обогащения синтез-газа по водороду, при этом синтез-газ содержит водород, монооксид углерода и пар, заключается в конверсии монооксида углерода и пара над катализатором.

Способ и устройство для получения синтез-газа с низким содержанием смол из биомассы // 2516533

Изобретения могут быть использованы в энергетике и химическом синтезе. Способ получения синтез-газа с низким содержанием смол из биомассы включает разложение биомассы в первом реакторе кипящего слоя (3) на пиролизный газ и пиролизный кокс.

Системы и способы производства сверхчистого водорода при высоком давлении // 2516527

Изобретение относится к области химии. В первом реакторе производят экзотермически-генерированный продукт 4 синтез-газа, преобразуя первую часть потока углеводородного сырья.

Когенерационная установка на металлсодержащем топливе // 2516168

Изобретение относится к когенерационной установке на металлсодержащем горючем. Установка содержит по меньшей мере одну реакционную камеру, средства для ввода по меньшей мере одного жидкого окислителя на водной основе и средства для подачи по меньшей мере одного металлсодержащего топлива в камеру, при этом окислитель и топливо являются способными вызывать экзотермическую реакцию окисления для получения газообразного водорода и по меньшей мере одного оксида металла, средства для ввода выполнены с возможностью ввода в указанную камеру окислителя в количестве, которое значительно больше, чем стехиометрическое количество для образования пара, и содержит по меньшей мере один движущий блок на жидкостной основе, в который подается на входе, по меньшей мере, пар для приведения во вращательное движение приводного вала, средства отделения и извлечения для, по меньшей мере, пара, находящиеся между камерой и входом в движущий блок, и средства для отвода указанного водорода, подаваемого на хранение или потребителю.

Способ получения богатой водородом газовой смеси // 2515967

Изобретение относится к способу получения богатой водородом газовой смеси из галогенсодержащей газовой смеси, включающей водород и по меньшей мере 50 об.% монооксида углерода, в пересчете на сухую массу, путем взаимодействия галогенсодержащей газовой смеси с водой, имеющей температуру от 150 до 250°C, чтобы получить газовую смесь, бедную галогеном и имеющую мольное отношение пара к монооксиду углерода от 0,2:1 до 0,9:1, и подвергают указанную газовую смесь, бедную галогеном, реакции сдвига водяного газа, в котором часть или весь монооксид углерода конвертируют с паром до водорода и диоксида углерода в присутствии катализатора, который присутствует в одном реакторе с неподвижным слоем или в каскаде из более чем одного реактора с неподвижным слоем, и в котором температура газовой смеси, которая поступает в реактор или реакторы, равна от 190 до 230°C.

Способ получения водорода // 2515477

Изобретение относится к области химии. Водород получают в комбинированном трубчатом каталитическом реакторе с распределенными в реакционном объеме зонами эндотермических и экзотермических реакций получения водорода и теплоты, необходимой для проведения каталитических эндотермических реакций получения водорода.

Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления // 2515326

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в химической, нефтехимической и энергетической промышленностях. Конвертор включает реактор, форсуночную головку для ввода дизельного топлива и кислорода с системой поджига, установленные в верхней части корпуса реактора, систему водяного охлаждения.

Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа // 2515325

Изобретение относится к области химии. Для получения газа, содержащего водород и моноксид углерода, источник отгружаемого газа с металлургических процессов трубопроводом соединен с конвертером 7, чтобы по меньшей мере часть отгружаемого газа можно было подвергнуть конверсии CO при добавлении водяного пара с образованием сырьевого синтез-газа.

Способ микроволновый конверсии метан-водяной смеси в синтез-газ // 2513622

Изобретение относится к области химии. Метан-водяную смесь разделяют на два потока.

Способ получения синтез-газа для производства аммиака // 2510883

Способ получения синтез-газа для производства аммиака, в котором сырьевой природный газ конвертируют в установке первичной конверсии и в установке вторичной конверсии при давлении по меньшей мере 35 бар; продуктовый синтез-газ на выходе из установки вторичной конверсии охлаждают и подвергают каталитической среднетемпературной конверсии, превращая СО в СО2 и Н2, и ниже по потоку от реактора среднетемпературной конверсии из синтез-газа удаляют диоксид углерода с помощью физической абсорбции.

Технология и установка для получения синтез-газа из биомассы путем пиролиза // 2519441

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения синтез-газа из биомассы проводят предварительную обработку биомассы, включающую измельчение биомассы до получения частиц размером 1-6 мм и высушивание сырья до влажности 10-20 вес.%. Затем осуществляют пиролиз биомассы с помощью технологии быстрого пиролиза, при этом температура слоя пиролиза 400-600°C, а время пребывания газовой фазы на слое пиролиза 0,5-5 с. Продукт слоя пиролиза является пиролизным газом и угольным порошком. Отделяют пиролизный газ от угольного порошка и твердого теплоносителя с помощью циклонного сепаратора. Далее разделяют угольный порошок и твердый теплоноситель в сепараторе для разделения твердых фаз, загружают угольный порошок в бункер угольного порошка для накопления, нагревают твердый теплоноситель в камере нагревания кипящего слоя и подают твердый теплоноситель к слою пиролиза для повторного использования. После этого подают пиролизный газ к конденсатосборнику для конденсации аэрозоля и проводят конденсацию конденсируемой части пиролизного газа для образования бионефти, а затем нагнетание образовавшейся бионефти нефтяным насосом высокого давления и подачу к газификационной печи на газификацию. Одну часть неконденсируемого пиролизного газа подают на слой сжигания для сжигания с воздухом, а другую часть неконденсируемого пиролизного газа подают на слой пиролиза в качестве псевдоожижающей среды. Изобретение позволяет повысить эффективность газификации, стабильность и надежность установки для получения синтез-газа из биомассы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 6 пр.