Способ получения водородсодержащего газа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Ресттублик (iii 880971 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 08.10.79 (21) 2826591/23-26 (51)М. КЛ, С 01 В 3/32 с присоединением заявки .%—

9вудеретеенный кемнтет

СССР ао делам нзабретеннй н вткнытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.11.81, Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 1 7 . 11 . 8 1 (5З) ЙК бб).961.. 361 (088. 8) 1

В, Т. Пепдраковский и а, И. Алексеев. (72) Авторы изобретения

N. И. Фридланд, (71) Заявитель

154) СПОСОБ ПОЛУЧЕН1И ВОДО1 ОДСОДЕРЖА 1ЕГО ЛЗА

Изобретение относится к производству водородсодержащего газа паровоздушной каталитической конверсией углеводородов для синтеза аммиака и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения воцородсодержащего газа путем двухступенчатой конверсии углеводородов при 3050 атм. Для осуществления конверсии углеводородов на первой ступени смесь водяного пара с углеводородами, например с метаном, подогревают до 450500 С и направляют в реакционные трубы трубчатой печи, заполненные никелевым катализатором. Тепло, необходимое для проведения конверсии в реакционных трубах,. получают сжиганием углеводородов например метана в гоФ

2о релках, установленных в межтрубном пространстве трубчатой печи, Из реакционных труб конвертированный газ, содержащий 87 остаточного метана при

800 С, поступ ае т в коллектор, со единенный с шахтным конвертором, котоpbIA заполнен никеелевым катализатором

В шахтный конвертор тагке направляBT Bo3,, подогретый go 500 С ° На. ьыхаде из конвертора получают водород держаший гаэ при 960 С и 30 атм о следующего состава (в пересчете на сухой газ),Х: СО 9; СО 11; Н, 57; "4" 5 2

Однако указанный способ получения водородсодержащего газа неэффективен, из-за больших тепловых потерь при проведении конверсии в трубчатой печи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения водородсодержащего газа, включаюгий нагрев паровоэдушной смеси и исходных углеводородов до

400-500 С„ за счет тепла сжигания топлива и последующую паровоэдушную кон" версию углеводородов при 800-1100 С и о

30-50 атм 1 2).

5 .8809

Однако известный способ получения водородсодержащего газа имеет значительные потери энергии при сжигании топлива для нагрева паровоздушной смеси и исходных углеводородов так как

Э 5 топливо поступает на сжигание при

30-50 атм, à его сжигание проводят при разрежении. Кроме того, исключается возможность использования энергии продуктов сгорания топлива для газовых турбин, а температура паровоздушной смеси 627 С и низкое соотношение пар газ=1:1О не позволяют повысить степень конверсии.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и остаточного содержания метана в целевом продукте.

Поставленная цель достигается тем, что паровоздушную смесь перед конверсией дополнительно нагревают до 11001300 С.

При этом паровоздушную смесь берут при соотношении пар: воздух =2,5-4,5;1, Кроме того.,дополнительный разогрев паровоздушной смеси ведут за счет тепла продуктов сгорания топлива, Получение вадородсодержащего газа предлагаемым способом позволяет снизить остаточное содержание метана до 0,13 в целевом продукте и энерго30 затраты.

Потоки пара и воздуха смешивают в соотношении 2,5-4,5:1, нагревают до

300-400 С в поверхностном теплообменника за счет тепла газа, выходящего

33 после паровоздушной конверсии, и направляют в регенеративный роторный теплообмснник с теплоаккумулирующей насадкой, в котором за счет тепла прО4Q дуктов сгорания топлива при 30-50 атм подогревают паровоздушнуи смесь до

1100-1300 С. Вщходящую из роторного теплообменника паровоздушную смесь по линии подают в шахтный конвертор, заполненный никелевым катализатором, в который поступают также углеводороды по линии предварительно подогретые до 400-500 С в поверхностном теплоо обменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива„ выходящих из регене- ративного теплообменника. В шахтном конверторе протекает конверсия углеводородов, и образующийся конвертированный газ по лииии направляют в теплообменник для подогрева пара и 33 воздуха до 300-400 С.

Пример 1. 1000 нм природного газа при 40 атм направляют в поверх- .

71 4 ностный теплообменник где его на0

Э гревают до 460 С за счет тепла продуктов сгорания топлива, затем направляют в шахтный конвертор а

У

1435 нм воздуха и 600 нм водяного пара смешивают в соотношении воздух: пар =1:4,5 и направляют в поверхностный теплообменник, где паровоздушную смесь нагревают до 300 С за счет тепла газа (водородсодержащего газа) . После этого паровоздушную смесь направляют в роторный теп-. лообменник, где ее нагревают до о

1100 С при 40 атм за счет тепла продуктов сгорания топлива при. давлении, .равном давлению "паровоздушной смеси 40 атм. Паровоздушная смесь при о

1100 С поступает в шахтный конвертор.

В результате конверсии на выходе из шахтного конвертора при 927 С образуется 10108 нм 3 влажного водородсодержащего газа следующего состава, об. : СНБО,13; Н О 50,6; Н2 29,09;

СО 5,4; СО 4,45; М g 11,35.

Пример 2. 1000 нм - природного. газа при 36 атм подогревают в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива до 435 С и направляют в шахтный конвертор.

Смесь из 1435 нм З воздуха и 4000 нм водяного пара в соотношении воздух: пар = 1:2,5 нагревают до 400 С в поверхностном теплообменнике за счет тепла водородсодержащего газа, т.е. газа, выходящего из шахтного конвертора, на входе которого температура смеси 1300 С. В результате конверо сии на выходе из шахтного .конвертора при 927 С образуется 8067 нм влажного водородсодержащего газа следующего состава, об, : СН4 0,13

41 COg 4

М д 11,35.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает снижение себестоимости конечного продукта, аммиака, до 10, Формула изобретения

1. Способ получения во (ородсодержащего газа, включающий нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500 С и последующую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1100 С и 30-50 атм, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью .нижения энергозатрат и остаточного

5 Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Патент Франции Ф 1341577 кл. С 01 В, 1962.

2. Патент США У 4079017, 1о,кл. 252-373, 1976 (прототип), Составитель А. Шишов

Редактор Л. Копецкая Техред А.Бабинец Корректор Ю, Макаренко

Заказ 9848/35 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 880971 6 содержания метана в целевом продук- тельный разогрев паровоздушной смеси те, паровоздушную смесь перед конвер- ведут за счет тепла продуктов сгорасией дополнительно нагревают до 1100- ния топлива.

1300 С.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что паровоздушную смесь берут при соотношении пар: воздух = 2,5-4,5:1.

«3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что дополни