Способ получения азотноводородной газовой смеси

 

Союз Севетскнз

Социалистлчесник

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ВТИЛЬСТВУ

<о863511 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 300176 (21) 2321256/26 с присоединением заявки Ж— (23) Ориоритет— (51)М. Кл.

С 01 В 3/02

Государственны Я комктет

СССР оо ямам изобретеяяЯ и открытмЯ

Опубликовано 150981. тиоллетеиь Й9 34

Датаопубликованияописаиия 150981(533 УДК661.938:546. .11(088.8) (72) Авторы изобретения

Б.М. Эстрин, В.Н. Брызгалин, В.Е. Бахирев и А.В. Рощупкин (71) Заявитель

Центральное производственно-техническое пред Центроэнергочермет (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТОВОДОРОДНОЙ

ГАЗОВОЙ СЫСИ

Изобретение относится к производству технологических газов и может быть использовано при получении аэотоводородной газовой смеси, применяемой в качестве защитной и восстановительной атмосферы в металлургии и в других отраслях промышленности.

Известны способы получения аэотоводородных газовых смесей неполным сжиганием аммиана и смешением раздельно получаемых электролитического водорода и технического азота (1), Укаэанные способы отличаются сложностью технологии, значительными энергоэатратами и высокой стоимостью IS продукта.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения азотоводородной га- 20 зовой смеси каталитической высоко- . температурной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха 6.с1 с последующей каталитической очистной продуктов конверсии от окиси углерода и абсорбционной очисткой от других примесей в слое цеолитов. Сжигание углеводородов при этом производят при 9001000 С. В качестве катализатора ис-пользуют никель, нанесенный на гранулированный носитель-глинозем(2).

Указанный способ связан с использованием катализаторов конверсии углеводородных газов, что ог1 аничивает возможность изменения производительности камеры каталитического сжигания в широких пределах. Допустимый температурный предел работы катализаторов (1200-1300 С) не позволяет получать смеси с низким содержанием водорода и изменять его в значительных пределах. Сравнительно низкие температуры конверсии приводят н высокой концентрации вредных примесей в продуктах конверсии.

Целью изобретения является уменьшение концентрации примесей, расширение пределов регулирования содержания водорода в азотоводородной смеси, а также повышение экономич" ности процесса. Цель достигается описываемым способом получения аэотоводородной газовой смеси высокотемпературной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха д.

При этом в качестве огнеупорного ма- .

863511 чего продукты горения проходят каталитериала используют преимущественно корунд, муллит, хромомагнезит.

Технология способа состоит в следующем.

Смесь углеводородного сырья с воздухом при коэффициенте избытка воздуха 0,6-0,95 сжигают в зернистом слое огнеупорного материала, после тическую очистку от окиси углерода на ниэкотемпературном катализаторе конверсии и совместную очистку от углекислого газа и паров воды н стационарном слое цеолитов. В качестве огнеупорного материала, образующего зернистый слой, используют термостабильные окислы, например, корунд, муллит, периклаз, хромомагнезит, в виде шарообразных гранул размером

0,05-0,1 от диаметра камеры сжигания и пористостью не более ЗОЪ. Указанный предел н размерах гранул обеснечивает необходимую эффективность прохождения реакции гидрогениэации вредных примесей. Длк придания стойкости огнеупорного скок и восстановительной атмосфере в используемые окислы вводят окись железа и двуокись кремния н количестве 0,12-0,15 вес.Ъ и 0,40,5 нес.Ъ, соответственно. Регенерацию цеолитон при совместной очистке г у.- ""."к.-.ислого газа и паров воды . ронсдят беэ нагрена путем создания перепада давлений при адсорбции и, =:гс-:нерации .

Перепад давлений при адсорбции и регенерации создают вакуумиронанием регенерируемого адсорбера с одновременной подачей н него 5-10% очищенного газа иэ другого адсорбера.

Пример 1. К смесителю камеры сжигания подводят углеводородный .природный) гаэ, предварительно очищенный от сернистых соединений, и о сжатый ноэдух. Расходы углеводородного газа и воздуха контролируют расходомерами и устанавливают в необходимом соотношении, соответствующем коэффициенту избытка воздухас(=

0,6-0,95.

Подготовленную газо-воздушную смесь подают н конический диффуэор камеры сжигания, где происходит ее сгорание. Зернистый слой огнеупора позволяет поддерживать температуру н верхней зоне зернистого слоя, равной 1600-1800 С, и достигнуть теплонапряженности камеры 5.10 ккал/м .

Значительная поверхность контакта продуктов горения с огнеупором обеспечивает снижение температуры на выходе иэ камеры до 700-950 С без прио менения специальных охладителей.

Дальнейшее снижение температуры продуктов горения происходит в водоохлаждаемой трубе, соединяющей выход камеры сжигания с конвертором окиси углерода. Концентрация кислорода в

t0

$0

И

6S продуктах горения не превышает 0,001%, окислов азота — 0,0003%.

На вход конвертора окиси углерода подают водяной пар, который смешивают с продуктами горения ° Соотношение пар — гаэ устанавливают равным 0,30,5. Парогаэовую смесь при 200 С направляют в конвертор окиси углерода, заполненный катализатором. Остаточная концентрация окиси углерода в газе на выходе иэ конвертора составляет менее 0,005%. Одновременно н конверторе газ проходит очистку от кислорода и окислов азота, концентрации которых на выходе иэ конвертора не превышают соответственно 00003 и 0,0001%. Температура во всех зонах конвертора не превышает 250 С.

После конвертора окиси углерода газ проводят через трубчатый водяной холодильник, где водяной пар конденсируют и отводят из системы. Из холодильника газ с температурой не выше +30 С подают н один из двух адсорберон системы сушки и очистки от углекислого газа. Адсорберы, заполненные цеолитом, работают попеременно в режиме адсорбции и регенерации н течение 5-10 мин .Переключение с адсорбции на регенерацию осуществляют вакуумными вентилями и управляют автоматически с помощью специального устройства. При регенерации адсорбента соотнетстнующие вентили отключают его от рабочей линии и соединяют с вакуумным насосом. Одновременно в регенерируемый адсорбер подают 5-10Ъ очищенного газа. Полное давление в адсорбере при регенерации не превышает 20 мм рт. ст. Увеличение давления приводит к значительному снижению эффективности регенерации. Концентрация углекислого газа на выходе системы очистки не превышает 0,005Ъ, паров воды -0,002%.

Одновременно газ очищается от окиси углерода до остаточной концентрации не более 0,001Ъ. Для сглаживания пульсации давления при переключении адсорберов. на выходе системы очистки устанавливают ресивер.

Сжигание смеси углеводородного газа с воздухси в зернистом слое огнеупора по предложенному способу обеспечивает высокую полноту сгорания. Проскок исходной горючей смеси через зернистый слой практически исключен благодаря большой поверхности контакта газа с поверхностью, нагретой до высокой температуры.

Температура в верхней части эернистого слоя достигает 1600-1800 С. Наличие зоны с температурой, близкой к адиабатической, позволяет значительно увеличить глубину регулирования производительности камеры, способствует снижению остаточной концентрации углеводородных газов, обеспечивает стабильность концентра863511

Формула изобретения

Составитель М. Савельева

Техред A. Савка

Корректор В. Бутяга

Редактор Т. Девятко

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7684/33

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ции основных компонентов, входящих в состав продуктов горения (СО,СО, .

Н, N ). Благодаря высокой температуропроводьэсти зернистого слоя обеспечивается интенсивное охлаждение продуктов горения, что существенно снижает габарнаы камеры и создает благоприятные условия для снижения концентрации вредных примесей.

Совместная очистка азотоводородной газовой смеси от углекислого газа и паров воды на. цеолитах обеспечивает удаление примесей до остаточных концентраций менее 0,005 об.Ъ по СО1 и 0,002% по Н О, благодаря чему существенно расширяется область применения смеси.

1. Способ получения азотоводород- 20 ной газовой смеси высокотемпературной конверсией углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха < 1,, отличающийся тем, что, с целью уменьшения концентрации вредных примесей в продуктах сгорания .и повьиаения экономичности процесса, конверсию газовоэдушной смеси ведут в слое.зернистого.огнеупорного материала при 1600-1800 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и я тем, что в качетсве огнеупорного материала используют преимущественно корунд, муллит, хромомагнеэит.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев Ф.А., Каргин С.И. Технология связанного азота. М., XH ьыя, 1966, с. 18-62.

2. Эстрин Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер. М., Метаплургия, 1973, с ° 105-208.