Способ и устройство для производства синтез-газа

Авторы патента:


Способ и устройство для производства синтез-газа
Способ и устройство для производства синтез-газа

Владельцы патента RU 2674427:

ЛИНДЕ АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к способу и устройству производства синтез-газа. Способ производства синтез-газа (5) осуществляется посредством парового риформинга, при котором для получения обедненного азотом загружаемого сырья (4) для парового риформера (D), обогреваемого горелкой, из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, выделяют азот с образованием содержащего углеводороды остаточного газа (2), который впоследствии служит топливом (6). При этом азот выделяют из исходного вещества путем адсорбции (N), а содержащий углеводороды остаточный газ (2) используют для обогрева парового риформера (D). Технический результат заключается в получении газообразных продуктов с высокой чистотой из произведенного синтез-газа, а также в выделении азота из произведенного синтез-газа со сравнительно низкими затратами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается способа производства синтез-газа посредством парового риформинга, при котором для получения обедненного азотом загружаемого сырья для парового риформера, обогреваемого горелкой, из исходного вещества, содержащего углеводороды и азот, выделяется азот с образованием содержащего углеводороды остаточного газа, который впоследствии служит топливом.

Кроме того, изобретение касается устройства для выполнения предлагаемого изобретением способа.

Под синтез-газом ниже следует понимать газовые смеси, которые состоят преимущественно из водорода и окиси углерода, однако содержат также воду и двуокись углерода (CO2). Путем очистки и разложения из синтез-газа в качестве продуктов получаются, прежде всего, окись углерода, водород и/или газовая смесь, состоящая из водорода и окиси углерода, т.н. оксогаз, которые находят разнообразное применение в промышленности.

Обедненным азотом в рамках настоящего изобретения считается загружаемое сырье для парового риформера, когда содержание в нем азота не превышает значения, равного 3 объемн.%.

Для разделения двух компонентов синтез-газа, водорода и окиси углерода, в промышленных условиях применяются, прежде всего, криогенные способы. Предпосылкой для возможности применения этих процессов является то, что поток веществ, подводимый к применяемому для выполнения способа криогенному разложителю газа, не содержит воды, двуокиси углерода и других веществ, которые при возникающих низких температурах приводили бы к образованию твердых веществ и вместе с тем к закупориваниям. Поэтому синтез-газ сначала подвергается очистке, состоящей из нескольких шагов, при которой наибольшая часть нежелательных в криогенном разложителе газа веществ удаляются при промывке CO2. От прочих остатков синтез-газ очищается в следующей за промывкой CO2 станции адсорберов.

В частности тогда, когда в качестве продукта должна получаться окись углерода с чистотой более 99 мол.%, выделение азота, который вводится с синтез-газом в криогенный разложитель газа, требует значительных аппаратных и энергетических затрат. Поэтому по уровню техники азот криогенным способом путем дестилляции выделяется уже из содержащего углеводороды и азот исходного вещества, так что произведенный в паровом риформере синтез-газ получается обедненным азотом. Такой способ описан, например, в EP0983218A1, при этом полученный путем парового риформинга синтез-газ подается для синтеза углеводородов. Для предотвращения утомления катализатора, применяемого в синтезе углеводородов, из содержащего углеводороды исходного вещества криогенным способом выделяется азот, при этом образуется обогащенный азотом, содержащий углеводороды остаточный газ, который впоследствии используется в качестве топлива. Однако недостатком при этом являются высокие затраты, возникающие при криогенном выделении азота, которые значительно снижают рентабельность способа.

Выделение путем адсорбции азота из содержащих углеводороды смесей веществ, в частности из природного газа, уже много лет известно из уровня техники. При этом подлежащая очистке газовая смесь направляется через резервуар, который наполнен специальным адсорбентом. В то время как содержащийся в газовой смеси азот удерживается адсорбентом, углеводороды в преобладающей части могут снова отгоняться из резервуара. Как только адсорбент насыщен азотом, поток газа прерывается, и адсорбент регенерируется, при этом давление в резервуаре ниже давления окружающей среды. Обогащенный десорбированными веществами (прежде всего азотом, а также углеводородами), промывной газ затем выходит из резервуара в виде остаточного газа. По сравнению с выделением путем дестилляции, удаление азота путем адсорбции, хотя и может выполняться с существенно более низкими затратами, однако недостатком является сравнительно низкий выход этого способа, который до сих пор исключает его применение для обогащения загружаемых сырьевых материалов для парового риформинга.

Поэтому задачей настоящего изобретения является указать способ, а также устройство описанного выше рода, которые позволят преодолеть недостатки описанного уровня техники.

Поставленная задача в отношении способа решается в соответствии с изобретением за счет того, что азот выделяется из исходного вещества путем адсорбции, и содержащий углеводороды остаточный газ используется для обогрева парового риформера.

С помощью предлагаемого изобретением способа можно полностью или по меньшей мере частично покрывать потребность в топливе для обогрева парового риформера остаточным газом от адсорбционного выделения азота, так что в самом благоприятном случае можно полностью обойтись без дополнительно ввозимого топлива. При этом остаточный газ может использоваться в рамках производства синтез-газа в качестве ценного компонента, благодаря чему недостаток низкого выхода при адсорбционном выделении азота в значительной степени компенсируется, и практически полностью используется преимущество низких затрат.

Если количество образующегося при адсорбционном выделении азота остаточного газа превышает количество топлива, необходимого для обогрева парового риформера, то избыточное количество целесообразным образом вывозится в качестве топлива и, напр., используется для обогрева соседнего парового риформера.

Целесообразные варианты осуществления предлагаемого изобретением способа предусматривают, что из произведенного синтез-газа в качестве газообразного продукта получается окись углерода и/или водород и/или оксогаз.

Предпочтительно в качестве содержащего азот и углеводороды исходного вещества используется природный газ.

Предлагаемый изобретением способ позволяет получать из произведенного синтез-газа газообразные продукты, такие как окись углерода и/или оксогаз, с высокой чистотой, при этом в самом благоприятном случае можно совсем обойтись без дополнительного выделения азота. Если все же необходимо выделять азот из синтез-газа, то это возможно со сравнительно низкими затратами.

Кроме того, изобретение касается устройства для производства синтез-газа с помощью обогреваемого горелкой парового риформера, а также с помощью устройства для получения обедненного азотом загружаемого сырья для парового риформера, из исходного вещества, содержащего углеводороды и азот, которое соединено трубопроводом с горелкой таким образом, что образующийся при выделении азота из исходного вещества, содержащий углеводороды остаточный газ по трубопроводу может подводиться к горелке в качестве топлива.

Поставленная задача в отношении устройства в соответствии с изобретением решается за счет того, что устройство для получения обедненного азотом загружаемого сырья включает в себя адсорбер для выделения азота из исходного вещества, содержащего углеводороды и азот, который соединен трубопроводом с горелкой для обогрева парового риформера так, что образующийся в адсорбере, содержащий углеводороды остаточный газ по трубопроводу может подводиться к горелке в качестве топлива.

Адсорбер целесообразным образом наполнен адсорбентом, который способен преобладающим образом адсорбировать азот из исходного вещества и при пониженном давлении снова десорбировать.

Устройство для получения обедненного азотом загружаемого сырья имеет предпочтительно адсорберную станцию, в которой несколько адсорберов, которые известны из уровня техники, соединены друг с другом так, что как обедненное азотом загружаемое сырье, так и содержащий углеводороды остаточный газ может получаться в виде непрерывного потока.

Кроме того, предусмотрено, что предлагаемое изобретением устройство трубопроводом соединено с устройством для разложения, в котором из синтез-газа в качестве продукта может получаться оксогаз и/или окись углерода и/или водород.

Ниже изобретение поясняется более подробно на примере осуществления, схематично изображенном на фиг. 1.

На фиг. 1 показано предлагаемое изобретением устройство для производства обедненного азотом синтез-газа, из которого в подключенном устройстве для разложения могут получаться несколько газообразных продуктов.

По трубопроводу 1 исходное вещество, содержащее углеводороды и азот, которое, например, представляет собой природный газ, поступает в устройство T для получения обедненного азотом загружаемого сырья 4 для парового риформера D. В устройстве T исходное вещество 1 сначала попадает в адсорберную станцию N, в которой азот путем адсорбции выделяется из исходного вещества 1, при этом образуются содержащий азот и углеводороды остаточный газ 2, а также обедненный азотом поток 3 углеводородов. Для выделения одного или нескольких других веществ, таких как, например, сера, обедненный азотом поток 3 углеводородов направляется в разделительное устройство S, из которого отгоняется обогащенный углеводородами поток 4 и в качестве загружаемого сырья поступает в трубы R обогреваемого горелкой парового риформера D, где он при каталитической поддержке вместе с паром в эндотермической реакции преобразуется в синтез-газ 5, содержащий водород, окись углерода, двуокись углерода, а также воду, который обеднен азотом. Для получения тепла, необходимого для парового риформинга, часть 6 содержащего азот и углеводороды остаточного газа 2 подводится к горелке B, расположенной в топочной камере F парового риформера D, и сжигается. Не требующийся для отопления парового риформера D остаточный газ 7 вывозится в качестве топлива и, например, используется для отопления параллельно эксплуатируемого парового риформера (не изображено).

Из синтез-газа 5 в охладителе W путем конденсации выделяется вода, прежде чем она по трубопроводу 8 попадает в устройство для выделения A двуокиси углерода, которое, например, представляет собой мойку aMDEA. Здесь выделяется двуокись углерода, при этом образуется газовая смесь 9, состоящая в значительной степени из окиси углерода и водорода, которая направляется дальше в криогенный разложитель CB газа. В криогенном разложителе CB газа, который выполнен без выделения азота, благодаря полному отсутствию азота в синтез-газе 5 в качестве продуктов могут получаться оксогаз 10, а также окись углерода 11 с высокой чистотой. Обогащенный водородом поток 12 поступает в адсорбер DWA с переменным давлением для получения водородного продукта 13 высокой чистоты путем отделения примесей.

1. Способ производства синтез-газа (5) посредством парового риформинга, при котором для получения обедненного азотом загружаемого сырья (4) для парового риформера (D), обогреваемого горелкой, из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, выделяют азот с образованием содержащего углеводороды остаточного газа (2), который впоследствии служит топливом (6), отличающийся тем, что азот выделяют из исходного вещества путем адсорбции (N), а содержащий углеводороды остаточный газ (2) используют для обогрева парового риформера (D).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что не требующийся для обогрева парового риформера (D) остаточный газ вывозится в качестве топлива.

3. Способ по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что из произведенного синтез-газа (5) в качестве газообразного продукта получается окись углерода (11), и/или водород (13), и/или оксогаз (10).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного вещества (1), содержащего азот и углеводороды, используется природный газ.

5. Устройство для производства синтез-газа (5) с помощью парового риформера (D), обогреваемого горелкой, а также устройства (T) для получения обедненного азотом загружаемого сырья (4) для парового риформера (D) из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, которое соединено трубопроводом (6) с горелкой (B) таким образом, что образующийся при выделении азота из исходного вещества содержащий углеводороды остаточный газ (2) по трубопроводу (6) может подводиться к горелке (В) в качестве топлива, отличающееся тем, что устройство (T) для получения обедненного азотом загружаемого сырья включает в себя адсорбер (N) для выделения азота из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, который соединен трубопроводом (6) с горелкой (B) для обогрева парового риформера (D) так, что образующийся в адсорбере (N) содержащий углеводороды остаточный газ (2) по трубопроводу (6) может подводиться к горелке (B) в качестве топлива.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что адсорбер (N) наполнен адсорбентом, который способен преобладающим образом адсорбировать азот из исходного вещества (1), содержащего азот и углеводороды, и снова десорбировать.

7. Устройство по одному из пп.5 или 6, отличающееся тем, что адсорбер (N) является частью адсорберной станции, в которой несколько адсорберов соединены друг с другом так, что как обедненное азотом загружаемое сырье (4), так и содержащий углеводороды остаточный газ (2) могут получаться в виде непрерывного потока.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно соединено с устройством для разложения, в котором из синтез-газа (5) в качестве газообразного продукта может получаться окись углерода (11), и/или водород (13), и/или оксогаз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области мембранного газоразделения и может быть использовано для удаления нежелательных компонентов природных и технологических газовых смесей.

Изобретение относится к устройствам обработки жидких углеводородных топлив. Предложено устройство для обработки жидких и газообразных веществ, содержащих водород и углеводород, состоящее из немагнитного, цилиндрического, выполненного из латуни наружного корпуса 1, содержащего выпускную часть 6 и внутреннюю часть 3 с резьбой, в которую вставлен узел цилиндрических магнитов, состоящий из тринадцати неодимовых редкоземельных магнитов, выполненных в форме круглого кольца с центральным отверстием и разделенных немагнитными ПВХ-прокладками, выполненными в форме тонкого круглого кольца.

Изобретение относится к способу удаления кислотных газов, прежде всего диоксида углерода и сероводорода, из богатой углеводородом фракции, прежде всего природного газа.

Изобретение относится к газообрабатывающей промышленности. Для декарбонизации углеводородного газа путем промывки растворителем газ приводят в контакт с поглотительным раствором для получения газа, обедненного CO2, и поглотительного раствора, наполненного CO2.

Изобретение относится к газообрабатывающей промышленности. Для декарбонизации углеводородного газа путем промывки растворителем газ приводят в контакт с поглотительным раствором для получения газа, обедненного CO2, и поглотительного раствора, наполненного CO2.

Изобретение относится к усовершенствованному способу обработки природного газа с применением способа Фишера-Тропша (FT) для синтеза не содержащих серы полностью сгорающих углеводородных топлив, примерами которых являются, в частности, дизельное топливо и авиационное топливо.

Изобретение раскрывает способ подготовки попутных нефтяных и природных газов для использования в энергоустановках, состоящий в снижении концентрации соединений газа, имеющих низкую детонационную стойкость и повышающих вероятность смоло- и сажеобразования, путем каталитической пароуглекислотной конверсии при температуре, не превышающей 450ºС с последующей подачей конвертируемых газов в топливный тракт двигателя энергоустановки, при этом в качестве двигателя энергоустановки применяют двухтопливный газодизельный двигатель, который первоначально запускают на дизельном топливе, отходящие газы газодизельного двигателя подают на катализаторный блок каталитического риформера для его разогрева, после чего осуществляют подачу в каталитический блок попутных нефтяных и природных газов, при этом в качестве окислителя для проведения каталитической пароуглекислотной конверсии используют атмосферный воздух и часть продуктов отходящих газов газодизельного двигателя, содержащих пары воды и двуокись углерода, а перед подачей конвертируемых газов в топливный тракт газодизельного двигателя осуществляют дополнительную очистку от механических частиц и охлаждение.

Изобретение относится к способу и системе адсорбции загрязнителей из газового потока, в частности для получения товарного природного газа. Способ включает пропускание газового потока в емкость очистки через множество отдельных лотков, причем каждый из множества отдельных лотков содержит подвижный слой адсорбентов для адсорбции загрязнителей в газовом потоке, отведение адсорбентов через каждый из множества отдельных лотков из емкости очистки в псевдоожиженный слой регенератора, не пропуская их в другой из множества отдельных лотков, осуществление десорбции загрязнителей из адсорбентов в псевдоожиженном слое регенератора с образованием регенерированных адсорбентов, охлаждение регенерированных адсорбентов и возвращение охлажденных регенерированных адсорбентов в емкость очистки.

Группа изобретений относится к способу и сепаратору для очистки газа от жидкости и примесей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использована на газовых и нефтяных промыслах, а также на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Изобретение относится к двум вариантам способа получения метана. Один из вариантов включает в себя приведение в контакт водной текучей среды, содержащей по меньшей мере одно нежелательное составляющее, с гетерогенным катализатором при давлении от приблизительно 20 атм до приблизительно 240 атм и температуре от 150°C до приблизительно 373°C для гидролиза по меньшей мере одного нежелательного составляющего в текучей среде и генерирования количества метана, причем гетерогенный катализатор содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из рутения, никеля, кобальта, железа и их сочетаний, и твердую подложку, выбранную из группы, состоящей из оксида алюминия, диоксида кремния и карбида.

Изобретение относится к способу уменьшения образования агломератов во время термического разложения сырья из углеродсодержащих материалов. Описан способ некаталитического термического разложения, включающий: подачу в общем твердого сырья в установку термического разложения; перемещение сырья через по меньшей мере одну зону газификации в установке термического разложения при помощи устройства для перемещения и подачу кислорода и необязательно дополнительного газа в зону газификации, причем кислород и необязательно дополнительный газ подается к устройству для перемещения и выходит на поверхности устройства для перемещения; причем сырье перемещают через зону газификации и кислород подают в зону газификации со скоростями, эффективными для поддержания температуры слоя материала, не превышающей 2300°F в любой точке в слое материала, и для поддержания температуры слоя материала от 500 до 2000°F.
Изобретение относится к способу производства жидкого топлива. Способ включает: а) конверсию твердого углеродсодержащего материала в блоке газификации с образованием сингаза газификатора; b) проведение сингаза газификатора в блок обработки газа и обработку в нем сингаза газификатора, при этом указанный блок обработки газа включает в себя блок удаления кислого газа, предназначенный для удаления менее 50% CО2, присутствующего в сингазе газификатора; c) образование по меньшей мере потока обработанного сингаза газификатора, содержащего по меньшей мере 50% CО2 сингаза газификатора, газового потока, обогащенного CО2, и потока, обогащенного серой; d) использование по меньшей мере 90% обогащенного CО2 газового потока при образовании сингаза газификатора; e) конверсию легкого ископаемого топлива в блоке конверсии легкого ископаемого топлива с образованием обогащенного H2 сингаза, содержащего H2 и CO в молярном отношении H2/CO по меньшей мере 2:1; f) объединение обработанного сингаза газификатора и обогащенного H2 сингаза с образованием смешанного сингаза, имеющего более высокое отношение Н2/СО, чем в потоке обработанного сингаза газификатора; g) конверсию смешанного сингаза с образованием жидкого топливного продукта и потока побочного продукта, содержащего одно или более веществ из водорода, CO, водяного пара, метана и углеводородов, содержащих 2-8 атомов углерода и 0-2 атомов кислорода; и h) реакцию до 100% потока побочного продукта в блоке конверсии легкого ископаемого топлива, чтобы способствовать образованию обогащенного H2 сингаза.

Изобретение относится к способу получения синтез-газа из парникового газа - диоксида углерода (CO2) путем каталитической конверсии его в синтез-газ и горючий газ. Способ осуществляется посредством гидрогенизационной конверсии CO2 путем контактирования реакционной смеси, содержащей водород (H2) и CO2, с неподвижным слоем катализатора, представляющим собой металл, нанесенный на носитель, при повышенной температуре.

Изобретение может быть использовано в химической и энергетической промышленности. Переработку твердого измельченного топлива осуществляют путем газификации в плотном слое, перемещающемся вдоль оси вращающегося наклонного цилиндрического реактора с пароводяной рубашкой.
Изобретение относится к способу получения синтез-газа путем термохимической переработки комбинированного сырья, состоящего из растительного сырья и тяжелого углеводородного сырья.

Изобретение относится к комплексной переработке твердых отходов и может быть использовано для утилизации органических твердых бытовых и иных твердых отходов. Техническим результатом является упрощение конструкции системы, повышение ее надежности, повышение эффективности переработки бытовых отходов, а также обеспечение максимальной безотходности процесса пиролиза бытовых отходов с одновременным повторным использованием в операциях процесса пиролиза рабочих тел, полученных в предыдущих операциях, с получением на выходе процесса синтетического газа.

Группа изобретений относится к средствам переработки углеродосодержащего сырья и может быть использована в коммунальном, сельском хозяйствах, в индустрии деревопереработки, в горнодобывающей и нефтехимической отраслях.

Изобретение относится к газохимии и касается реакторов для получения синтез-газа из природного/попутного газа в процессе автотермического риформинга. Реактор включает реакторные каналы, частично заполненные катализатором и расположенные параллельно продольной оси реактора, боковой патрубок вывода продукта.

Изобретение относится к газохимии и касается получения синтез-газа посредством переработки природного/попутного газа в процессе автотермического риформинга. Способ включает пропускание предварительно подогретой до 300-500°C газосырьевой смеси, состоящей из природного/попутного газа, пара и воздуха, через катализатор.

Изобретение относится к способу каталитической газификации углеродсодержащего сырья в циркулирующем кипящем слое. Описан способ каталитической газификации углеродсодержащего сырья в синтез-газ в двух кипящих слоях, включающий следующие этапы: i) газификация первой части указанного углеродсодержащего сырья в зоне газификации (102, 202) в кипящем слое при температуре 600-800°С при помощи пара и в присутствии катализатора, содержащего соединение щелочного металла, добавленное методом пропитки в отдельный твердый носитель, выбранный из γ-оксида алюминия, кремния, цеолита ZSM-5, отработанного катализатора после жидкостного каталитического крекинга (ЖКК) и сочетания указанных веществ, для получения синтез-газа; при этом тепло для реакции эндотермической газификации обеспечивает указанный нагретый катализатор, который содержится в указанной зоне газификации в весовом соотношении катализатора к сырью от 2:1 до 50:1, и где соединение щелочного металла добавляют методом пропитки в отдельный твердый носитель в количестве от 20 до 50 мас.%, и причем конверсия указанного углеродсодержащего сырья в синтез-газ на цикл составляет не менее 90 мас.%; ii) выгрузка извлеченного под воздействием тепла катализатора через верх зоны газификации (102, 202) в кипящем слое в зону сгорания (140, 240) в кипящем слое; и iii) сжигание второй части указанного углеродсодержащего сырья и непрореагировавшего углерода из упомянутой зоны газификации (102, 202) в кипящем слое в зоне сгорания (140, 240) в кипящем слое при температуре 800-840°С с использованием воздуха; при этом тепло, выделяемое во время экзотермической реакции сгорания, передается упомянутому извлеченному под воздействием тепла катализатору для получения указанного нагретого катализатора, который рециркулирует в упомянутую зону газификации (102, 202) в кипящем слое так, что указанный нагретый катализатор остается в двух кипящих слоях, и указанный нагретый катализатор используется в следующем приготовлении синтез-газа; причем зона газификации (102, 202) в кипящем слое и зона сгорания (140, 240) в кипящем слое выполнены в двух отдельных кипящих слоях, причем синтез-газ содержит водород в диапазоне от 55 до 60 мол.%, моноокись углерода в диапазоне от 23 до 35 мол.%, диоксид углерода в диапазоне от 9 до 16 мол.% и метан в диапазоне от 0,3 до 0,6 мол.%.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов, композитных материалов. Углеводородное сырьё разлагают в кварцевом реакторе при 850-900°C в присутствии инертного газа.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-12-03 2018-12-12T00:16:50
Наверх