СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК C01B3/38 

Изобретение относится к способам паровой, пароуглекислой, паровоздушной, воздушной конверсии газообразных углеводородов, которые широко применяются в производстве аммиака из природного газа.

В известных способах паровоздушная конверсия природного газа осуществляется на никелевых катализаторах двухступенчато в трубных и шахтных конверторах. Никелевые катализаторы отличаются по химическому составу, способу приготовления, текстуре. Для паровой конверсии природного газа в трубчатых конверторах используются катализаторы ГИАП-16, С-11-9, 23-1, для паровоздушной конверсии в шахтных конверторах - никелевые катализаторы ГИАП-8, ГИАП-3-6Н, ГИАП-18 и другие.

Недостатком указанных способов является то, что они не обеспечивают длительную устойчивую работу никелевых катализаторов, особенно в шахтных конверторах, из-за потери механической прочности никелевых катализаторов, частичного или полного их разрушения, в результате чего не достигается выдача технологического газа заданных параметров.

Для устранения указанных недостатков в шахтные конверторы в качестве "защитного" слоя загружают алюмохромовые катализаторы ГИАП-14, С-15-1 и другие.

Наиболее близким к предлагаемому является способ конверсии природного газа, в котором в шахтные конверторы загружают 31,83 м³ никелевого катализатора ГИАП-8 или ГИАП-3-6Н, в верхнюю часть загружают 6,68 м³ алюмохромового катализатора типа ГИАП-14 (Технологический регламент производства аммиака из природного газа. Горловка, 1987, с.25-28).

Недостатком этого способа является низкая степень конверсии метана и неустойчивая работа катализатора в течение длительной эксплуатации, что характеризуется большим разбросом концентрации метана в газе после шахтного конвертора, а также дефицит алюмохромовых катализаторов, применяемых для стабилизации зоны горения в верхнем слое никелевых катализаторов.

Цель изобретения - повышение степени паровоздушной конверсии природного газа, стабильности работы никелевых катализаторов при длительной эксплуатации, расширение ассортимента сырья, применяемого в качестве защитного слоя для никелевых катализаторов.

Цель достигается тем, что в верхней части никелевого катализатора применяют корундовые шары высокоогнеупорные в количестве 20 ± 2% от объема катализатора.

Предложенный способ каталитической конверсии природного газа позволяет повысить степень конверсии в течение длительной эксплуатации, стабильность состава конвертируемого газа и расширить ассортимент сырья, применяемого для верхнего слоя никелевых катализаторов.

Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от известного способ применение корундовых шаров вместо алюмохромовых катализаторов для верхнего слоя никелевых катализаторов позволяет устранить блокирование активной поверхности катализатора. В отличие от известного применения корундовых высокоогнеупорных шаров ТУ-14-8-575-88 для защиты от термического воздействия в реакторах химических производств в предложенном способе корундовые шары применяются для стабилизации реакции в зоне горения в верхнем слое никелевого катализатора паровоздушной конверсии природного газа, которые характеризуются (Промышленные катализаторы СССР. Краткий справочник. Новосибирск, 1988, с.32) следующими уравнениями:
СН₄ + 1/20₂ ->>
->>СО + 2Н₂ + 34,1 Дж/моль (8,5 ккал/моль)
СН₄ + О₂ ->> СО₂ + 2Н₂ + 31,9 Дж/моль
СН₄ + 2О₂ ->>
->> СО₂ + 2Н₂О + 381,72 Дж/моль
Н₂ + 1/20₂ ->> Н₂О + 242,7 Дж/моль
СО + 1/20₂ ->> СО₂ + 275 Дж/моль
СН₄ + Н₂О ->> СО + 3Н₂ - 207 Дж/моль
СН₄ + СО₂ ->>
->>2СО + 2Н₂ - 248 Дж/моль
СО + Н₂О ->> СО₂ + Н₂ + 41,1 Дж/моль
П р и м е р 1. В конвертер шахтного типа загружается 31,83 м³ никелевого катализатора ГИАП 3-6Н. В верхнюю часть загружают слой корундовых шаров высокоогнеупорных ТУ 14-8-575-88 марка КСХ.20. На паровоздушную конверсию подают газ состава, об. % : N₂ 1,5-1,8 СО₂ 9,5-11,0 Н₂ 67,0-71,0 СН₄ 11,0-8,0 СО 11,0-8,2
Конверсию ведут при температуре на выходе из конвертора не более Т - 1002^оС и давлении 32-33 кгс/см² (3,2-3,3 МПА).

Процесс конверсии природного газа в составе производства аммиака ведут непрерывно в течение года.

Объемная доля компонентов в конвертированном газе (в пересчете на сухой газ), об. % : СО₂ 12,0-7,0 СО 10,65-11,65 Н₂ 57,0-59,0 СН₄ н/б 0,35 N₂ 20,0-22,0
Среднегодовые результаты степени конверсии природного газа, остаточного метана в конвертированном газе и разброса этих показателей приведены в таблице.

П р и м е р 2 (прототип). Аналогично примеру 1 в верхнюю часть реактора на никелевый катализатор загружают слой катализатора ГИАП-14 ТУ 113-03-484-83.

Среднегодовые результаты степени конверсии природного газа, остаточного метана в конвертированном газе и разброс этих показателей приведены в таблице.

Предлагаемый способ обеспечивает повышение эффективности стадии паровоздушной конверсии природного газа и стабильность ее работы в течение длительного времени.

Изобретение относится к способам паровой, пароуглекислой, паровоздушной, воздушной конверсий газообразных углеводородов, которые широко применяются в производстве аммиака из природного газа. Способ каталитической конверсии природного газа позволяет повысить степень паровоздушной конверсии, стабилизировать работу никелевого катализатора в течение всего периода его эксплуатации и расширить ассортимент сырья за счет использования в качестве катализотора высокоогнеупорных корундовых шаров в количестве 20 ± 2 об.% в верхней части вместо алюмохромового катализатора. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА, включающий каталитическую конверсию природного газа в присутствии двухслойного никельсодержащего катализатора с использованием в нижней по ходу газа слое никель-алюмохромового катализатора, отличающийся тем, что в верхнем по ходу газа слое используют высокоогнеупорные корундовые шары в количестве 20 - 2% от объема катализатора.