СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И ВОДОРОД-МЕТАНОВОЙ СМЕСИ Российский патент 2014 года по МПК C01B3/38 C10K3/02 

Описание патента на изобретение RU2520482C1

Изобретение относится к способу получения водорода, водород-метановой смеси, синтез-газа, содержащего в основном Н2 и СО, для производства водорода, спиртов, аммиака, диметилового эфира, этилена для процессов Фишера-Тропша и может быть использовано в химической промышленности для переработки углеводородных газов, а также в технологиях применения водород-метановой смеси.

Известен способ получения синтез-газа, содержащего в основном Н2 и СО, для производства спиртов, аммиака, диметилового эфира, этилена для процессов Фишера-Тропша, описанный в патенте RU №2228901, дата публ. 2004.05.20, МПК С01В 3/38. Известный способ получения синтез-газа с заданным соотношением Н2/СО в диапазоне от 1,0 до 2,0 включает две стадии: стадию А) парциального окисления и стадию Б) конверсии остаточного метана с продуктами стадии А) на катализаторе. Стадию А) парциального окисления проводят в две ступени: а) некаталитического парциального окисления природного газа кислородом с получением в продуктах реакции неравновесного содержания H2O и CH4 при мольном соотношении кислорода и метана, примерно равном 0,76-0,84, б) конверсии продуктов реакции ступени а) с корректирующими добавками CO2 и H2O или H2O и СН4 с получением газовой смеси, которая проходит конверсию остаточного метана водяным паром на катализаторе. Способ позволяет производить синтез-газ с составом, который отвечает заданному соотношению СО/Н2. Способ можно использовать для получения водорода, а также исходного сырья для дальнейших процессов синтеза спиртов, диметилового эфира, аммиака или других крупнотоннажных химических продуктов.

Однако описанный способ обладает рядом недостатков, к которым можно отнести функциональные и экономические ограничения применения способа, связанные с необходимостью подачи больших расходов кислорода (превышающих по массе расход конвертируемого природного газа), производство которого требует больших энергетических (до 1000 кВт·ч/т) и капитальных затрат (до 1500 долл. США/кг·ч-1). Серьезной проблемой также является сажеобразование, резко снижающее активность катализаторов.

Известен способ получения водородсодержащего газа - аммиака из углеводородного сырья, водяных паров, воздуха, включает компримирование и очистку сырья от соединений серы, паровую и паровоздушную каталитическую конверсию метана, конверсию оксида углерода, очистку полученной азотоводородной смеси от кислородсодержащих соединений, компримирование, синтез аммиака в замкнутом цикле, использование неочищенного от соединений серы сырья в качестве топлива, утилизацию тепла дымовых газов и выделение их в окружающую среду и отличается тем, что часть сырья, равную 0,001-0,048 от количества углеводородного сырья, прошедшего очистку от соединений серы, сжигают в смеси с компримированным воздухом, а полученные дымовые газы в количестве 0,0146-1,685 от количества воздуха, направляемого на паровоздушную каталитическую конверсию метана, подают на паровоздушную каталитическую конверсию метана (патент RU 2196733, дата публ. 20.01.2003 - прототип).

К недостаткам способа следует отнести низкую термодинамическую эффективность способа, связанную с затратами на компримирование воздуха, низкую степень конверсии метана и высокое содержание балластных газов (азот, аргон) в продуцируемом газе (патент RU 2196733, дата публ. 20.01.2003 - прототип).

Известен способ многостадийного получения синтетического газа, описанный в патенте RU №2274600, опубл. 20.04.2006, бюл. №11 - прототип, в котором проводят как минимум две последовательные стадии, в каждой из которых поток, содержащий низшие алканы, имеющие ориентировочно от одного до четырех атомов углерода, пропускают через нагревающий теплообменник, а затем через адиабатический реактор, заполненный насадкой катализатора, между стадиями поток смешивают с дополнительным объемом одного из компонентов потока, а после последней стадии из потока удаляют водяной пар, отличающийся тем, что перед тем как поток подают на первую стадию и между стадиями его смешивают с водяным паром и/или диоксидом углерода. Недостатками данного решения являются относительно низкий коэффициент конверсии алканов (до 90%) и низкое содержание Н2 в продуцируемом газе (до 50%), что ухудшает условия его последующего применения, вызывает большую тепловую нагрузку на окружающую среду, большой выброс диоксида углерода.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать новый способ, позволяющий повысить коэффициент конверсии низших алканов и термодинамическую эффективность способа, снизить содержание балластных газов (азот, аргон) в продуцируемом газе.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения водорода и водород-метановой смеси, в котором в качестве источника сырья используют по крайней мере два параллельных потока, содержащих низшие алканы, один из которых направляют на парциальное окисление, при этом первый поток направляют на парциальное окисление кислородсодержащим газом, а второй поток смешивают с водяным паром и пропускают через серию последовательных стадий, каждая из которых включает нагрев в нагревающем теплообменнике за счет отвода тепла от процесса парциального окисления первого потока, а затем через адиабатический реактор конверсии, заполненный насадкой катализатора.

Кроме того:

- парциальное окисление кислородсодержащим газом ведут в реакторе парциального окисления в присутствии катализатора окисления, выбранного из ряда никель, рутений, родий, палладий, иридий, нанесенных на огнеупорные оксиды, такие как кордиерит, муллит, оксид хрома, титанат алюминия, шпинели, диоксид циркония и оксид алюминия;

- в качестве кислородсодержащего газа используют сжатый воздух или выхлопные газы газовой турбины высокого давления;

- перед стадиями парциального окисления первого потока и перед смешением с водяным паром второго потока проводят очистку потоков от соединений серы;

- в нагревающем теплообменнике нагрев второго потока ведут за счет конвективного охлаждения продуктов парциального окисления первого потока через герметичные теплообменные поверхности, размещенные внутри или вне реактора парциального окисления;

- после выхода продуктов конверсии второго потока из последнего по ходу потока адиабатического реактора конверсии проводят получение водяного пара высокого давления за счет охлаждения продуктов конверсии второго потока;

- в адиабатическом реакторе поддерживают температуру в диапазоне от 500°С до 800°С;

- что низшие алканы содержат от одного до четырех атомов углерода, включая метан;

- что давление потоков выбирают в диапазоне ориентировочно от 2.0 до 9.0 МПа;

- после выхода из реактора парциального окисления продукты окисления первого потока подают на охлаждение с помощью нагрева второго потока, а затем на каталитическую конверсию моноксида углерода;

- из продуктов окисления первого потока выделяют водород с помощью мембранной диффузии, короткоцикловой адсорбции или высокотемпературного электрохимического фильтра с протонной проводимостью;

- что объемное содержание водяного пара перед первой стадией адиабатической конверсии второго потока поддерживают в диапазоне, от 4 до 12 раз большем, чем объемное содержания алканов;

- водород, выделенный из продуктов окисления первого потока путем эжекции смешивают с продуктами конверсии второго потока после выведения из них водяного пара;

- насадка катализатора адиабатического реактора конверсии содержит в качестве активных компонентов металл, выбранный из группы родий, никель, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения;

- после выделения водорода из продуктов окисления первого потока их направляют в газовую турбину, имеющую силовую нагрузку, после чего проводят охлаждение продуктов окисления первого потока за счет получения водяного пара или нагретой воды;

- перед парциальным окислением первого потока его смешивают с водяным паром.

На фигуре дана схема реализации способа, где 1 - природный газ - метан первого потока, 2 - водяной пар первого потока, 3 - узел смешения первого потока, 4 - парогазовая смесь первого потока, 5 - кислородсодержащий газ, 6 - смеситель, 7 - реактор парциального окисления, 8 - нагревающий теплообменник 2-й стадии, 9 - нагревающий теплообменник 1-й стадии, 10 - продукты окисления первого потока, 11 - регенеративный теплообменник, 12 - парогазовая смесь второго потока, 13 - адиабатический реактор конверсии 1-й стадии, 14 - парогазовая смесь второго потока после 1-й стадии, 15 - адиабатический реактор конверсии 2-й стадии, 16 - конвертированный газ второго потока, 17 - парогенератор, 18 - питательная вода, 19 - водяной пар второго потока, 20 - узел смешения второго потока, 21 - природный газ - метан второго потока, 22 - конвертер моноксида углерода, 23 - узел выделения водорода, 24 - водород, 25 - узел получения водород-метановой смеси, 26 - продуцируемый газ, 27 - ресивер, 28 - выдача продукта потребителю, 29 - газовая турбина, 30 - силовая нагрузка, 31 - теплообменник турбоустановки, 32 - вторичный водяной пар, 33 - вторичная питательная вода, 34 - азотоуглекислотный поток, 35 - узел распределения.

Примером реализации изобретения служит способ многостадийного получения водорода и водород-метановой смеси, описанный ниже. В излагаемом примере осуществления изобретения в качестве низшего алкана применяется природный газ - метан, что позволяет охарактеризовать особенности реализации изобретения применительно к процессам переработки природного и попутного газов.

Первый поток природного газа 1 с давлением 3.0 МПа подвергают очистке от соединений серы (если они содержатся в виде примесей в природном газе) в пересчете на серу до массовой концентрации серы менее 0.5 мг/нм3, смешивают с перегретым потоком водяного пара высокого давления 2 в узле смешения 3 и полученную парогазовую смесь первого потока 4 нагревают и направляют в смеситель 6, в который подают кислородсодержащий газ 5 в смеси с нагретым водяным паром. Из смесителя 6 полученная парогазовая смесь первого потока поступает в реактор парциального окисления 7, на входе которого происходит реакция парциального окисления метана с нагревом парогазовой смеси первого потока, конвертируемой затем внутри зернистого слоя катализатора, размещаемого в реакторе парциального окисления 7. Реактор 7 создается с возможностью отвода тепла реакции парциального окисления метана для нагрева в нагревающих теплообменниках 8 и 9 парогазовой смеси второго потока 14. Нагревающие теплообменники 8 и 9 могут располагаться по ходу движения парогазовой смеси первого потока как снаружи, так внутри реактора парциального окисления 7. Продукты окисления первого потока 10 подают в регенеративный теплообменник 11, в котором они охлаждаются за счет нагрева парогазовой смеси второго потока 12, подаваемой затем для дополнительного нагрева в нагревающий теплообменник 9, после чего - в адиабатический реактор конверсии 1-й стадии 13, из которого парогазовая смесь второго потока, прошедшая 1-ю стадию, 14 поступает для повторного нагрева в нагревающий теплообменник 2-й стадии 8, а затем - в адиабатический реактор конверсии 2-й стадии 15, в котором образуется конвертированный газ второго потока 16, поступающий для охлаждения и конденсации пара в парогенератор 17, в который подают питательную воду 18, из которой получают как водяной пар первого потока 2, так и водяной пар второго потока 19, подаваемый в узел смешения второго потока 20, где он смешивается с природным газом - метаном второго потока 21. Вышедшие из реактора парциального окисления 7 продукты 10 подают в конвертер моноксида углерода 22, из которого газ второго потока после отделения воды (на фигуре не показано) поступает в узел выделения водорода 23, в котором из него выделяют водород 24, который подают в узел получения водород-метановой смеси 25, где при смешении водорода с конвертированным газом второго потока 16 образуется продуцируемый газ 26, поступающий в ресивер 27, из которого осуществляется выдача продукта потребителю 28. Газ второго потока после отделения водорода 24 подают в газовую турбину 29, которая соединена с силовой нагрузкой 30, в качестве которой может применяться, например, электрогенератор или компрессор. Газ второго потока после выхода из газовой турбины 29 поступает в теплообменник турбоустановки 31, в котором образуется вторичный водяной пар за счет испарения вторичной питательной воды. Охлажденный азотоуглекислотный поток 34 подают в узел распределения 35, из которого он может отбираться для технологических нужд или для последующего отделения диоксида углерода, используемого как товарный продукт или для захоронения в соответствии с Киотскими соглашениями. В последнем случае технология не имеет выброса парниковых газов.

В реакторе парциального окисления 7 реакцию ведут в зернистом слое в присутствии катализатора окисления, выбранного из ряда никель, рутений, родий, палладий, иридий, нанесенных на огнеупорные оксиды, такие как кордиерит, муллит, оксид хрома, титанат алюминия, шпинели, диоксид циркония и оксид алюминия. В качестве кислородсодержащего газа используют сжатый воздух или выхлопные газы газовой турбины высокого давления.

В адиабатических реакторах 13 и 15 первой и второй ступени, соответственно, поддерживают температуру в диапазоне ориентировочно от 500°С до 800°С. Насадка катализатора адиабатических реакторов конверсии 13 и 15 содержит в качестве активных компонентов металл, выбранный из группы родий, никель, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения. В качестве катализатора адиабатических реакторов конверсии 13 и 15 предпочтительно использовать никелевый катализатор типа ГИАП-16. Состав катализатора с изменением содержания платиноидов, а также металлов, влияющих на кинетику окисления оксида углерода водяным паром (реакция сдвига), позволит управлять содержанием водорода в конечном продукте.

В сырьевом газе первого и второго потока 1 и 21, соответственно, низшие алканы содержат от одного до четырех атомов углерода, включая метан, что позволяет использовать для получения продукта легкие углеводороды различного типа: попутные газы, газы коксования, газ угольных пластов, продукты ферментации сельскохозяйственных или муниципальных отходов и газообразные потоки нефтепереработки.

Давление потоков выбирают в диапазоне ориентировочно от 2.0 до 9.0 МПа, что позволяет уменьшить размеры аппаратов, снизить газодинамические потери и затраты на компримирование.

Объемное содержание водяного пара 19 перед первой стадией адиабатической конверсии второго потока в реакторе 13 поддерживают в диапазоне ориентировочно, от 4 до 12 раз большем, чем объемное содержания алканов. При снижении отношения пар/газ ниже 4 снижается эффективность процесса и растут капитальные затраты, что связано либо с необходимостью увеличить поток рециркуляции газов в связи с низкой степенью конверсии при указанной ниже температуре нагрева потока, либо с необходимостью увеличить температуру нагрева потока свыше 1000-1200°С, что заставит использовать более дорогие материалы для теплообменника. Повышение отношения пар-газ свыше 12 также вызовет снижение эффективности процесса в связи с необходимостью производить избыточный водяной пар.

Из продуктов окисления первого потока 10 в узле выделения водорода 23 выделяют водород 24 с помощью мембранной диффузии, короткоцикловой адсорбции или высокотемпературного электрохимического фильтра с протонной проводимостью. Задачи извлечения и концентрирования водорода в циклах нефте- и газоперерабатывающих производств успешно решаются с помощью мембранных и адсорбционных водородных установок. В частности, адсорбционные установки ГРАСИС, работающие на сверхкоротком цикле, предназначены для производства высокочистого водорода из газовых потоков и позволяют получать водород с чистотой до 99,9995% при минимальном падении давления в процессе разделения. Производительность отдельных установок может составлять до 50000 нм3/ч /http://www.grasys.ru/products/gas/hydrogen/. При мембранном выделении водорода 24 в узле 23 водородная мембрана на основе фольги Pd, закрепленной на подложке, может иметь для обеспечения ресурса работы дополнительное покрытие (серебро, алюминий). Производительность таких мембран в среде конвертированного метана при температуре 500°С и давлении 0.8 МПа составляет 16 нм32·ч водорода чистотой 99.9% /Int. J. of Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 10, May 2009, Pages 4482-4487/.

При электрохимическом выделении водорода 24 особый интерес представляют протонные проводники: высокие концентрации протонов и высокая обратимость процессов позволяет рассматривать этот класс протонных проводников как одни из наиболее перспективных матриц для протонного транспорта. Размерный композитный эффект (значительное повышение проводимости в композитах типа «ионный проводник/инертный оксид») возможен в гидратированных высокотемпературных протонных проводниках со структурным разупорядочением.

Водород 24, выделенный из продуктов окисления первого потока 10 в узле получения водород-метановой смеси 25, путем эжекции смешивают с продуктами конверсии второго потока 16 после выведения из них водяного пара.

После выделения водорода 24 из продуктов окисления первого потока 10 их направляют в газовую турбину 29, имеющую силовую нагрузку 30, после чего проводят охлаждение продуктов окисления первого потока за счет получения вторичного водяного пара 32 или нагретой воды в теплообменник турбоустановки 31.

В таблице 1 представлены расчеты процесса в первом потоке.

Таблица 1. Составы и теплофизические характеристики конверсии первого потока при давлении 3.0 МПа. ПАРОГАЗОВАЯ СМЕСЬ 4 ПОСЛЕ СМЕШЕНИЯ В УЗЛЕ СМЕШЕНИЯ 3 пар/газ =2.7400 Температура =500°С

вещество влажный газ, % сухой газ, % CO2 0.08021 0.30000 N2 0.22995 0.86000 H2O 73.26203 0.00000 СН4 26.42781 98.84000 ПАРОКИСЛОРОДНАЯ СМЕСЬ 1 НА ВХОДЕ В СМЕСИТЕЛЬ 6 пар/газ =0.1000 Температура =450°С вещество влажный газ, % сухой газ, % O2 18.63636 20.50000 N2 71.81818 79.00000 H2O 9.09091 0.00000 AR 0.45455 0.50000 ГАЗ ПЕРВОГО ПОТОКА НА ВХОДЕ В ЗЕРНИСТЫЙ СЛОЙ РЕАКТОРА 7 пар : газ =1.157 Температура =1206°С вещество влажный газ, % сухой газ, % CO2 4.05829 8.75645 N2 31.05742 67.01173 H2O 53.65376 0.00000 AR 0.19574 0.42234 СН4 11.03480 23.80948 ГАЗ ПЕРВОГО ПОТОКА НА ВЫХОДЕ ИЗ ЗЕРНИСТОГО СЛОЯ РЕАКТОРА 7 пар : газ =0.539 Температура =795.37°С вещество влажный газ, % сухой газ, % м3 CO2 6.48068 9.97522 175.365 СО 4.48694 6.90640 121.415 Н2 25.5917 39.39144 692.502 N2 26.3865 40.61485 714.010 AR 0.16630 0.25597 4.500 H2O 35.03217 0.00000 947.956 СН4 1.85556 2.85612 50.211

ГАЗ ПЕРВОГО ПОТОКА НА ВХОДЕ В КОНВЕРСИЮ МОНОКСИДА УГЛЕРОДА РЕАКТОРА 22

пар/газ =0.5390

Температура =360°С КОМПОНЕНТЫ % влажн. % сух. м3 CO2 6.8162 9.97522 79.340 СО 4.48759 6.90640 54.931 Н2 25.59548 39.39144 313.308 N2 26.39042 40.61485 323.038 AR 0.16632 0.25597 2.036 H2O 35.02274 0.00000 428.704 СН4 1.85583 2.85612 22.717 ИТОГО 100.000 100.000 1224.07 ГАЗ ПЕРВОГО ПОТОКА 10 ПОСЛЕ КОНВЕРСИИ МОНОКСИДА УГЛЕРОДА В РЕАКТОРЕ 22 Температура входа =360.0°С пар / газ =0.4598 Температура выхода =396°С Компонент % влажн. % сух. CO2 10.00498 14.60568 СО 0.96423 1.40763 Н2 29.11883 42.50886 N2 26.39042 38.52581 AR 0.16632 0.24280 H2O 31.49939 0.00000 СН4 1.85583 2.70921

Для коррекции температуры и состава газов профиль температур в реакторе парциального окисления 7 могут изменять путем изменения расхода парогазовой смеси второго потока 14 или отключения отдельных стадий или секций нагревающих теплообменников 8 и 9.

Таким образом, в предложенном изобретении удалось повысить коэффициент конверсии низших алканов и термодинамическую эффективность способа, снизить содержание балластных газов (азот, аргон) в продуцируемом газе.

Полученные продукты - газообразные водород и водород-метановая смесь могут затем использовать в химической промышленности и металлургии для переработки углеводородов, а также в системах аккумулирования и транспорта энергии и как топливо в транспортных и стационарных энергоустановках.

Похожие патенты RU2520482C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА 2013
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2530066C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНО-ВОДОРОДНОЙ СМЕСИ И ВОДОРОДА 2013
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2542272C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОВОДОРОДНОЙ СМЕСИ 2010
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2438969C1
СПОСОБ КОНВЕРСИИ МЕТАНА 2014
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2571147C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ ИЛИ ВОДОРОДА 2021
  • Субботин Владимир Анатольевич
  • Шабанов Константин Юрьевич
  • Осипов Павел Геннадьевич
  • Пименов Андрей Александрович
  • Никитченко Наталья Викторовна
  • Парфенов Виктор Евгеньевич
  • Никольский Георгий Олегович
RU2781405C2
Аппарат и способ получения водородсодержащего газа 2017
  • Аксютин Олег Евгеньевич
  • Ишков Александр Гаврилович
  • Хлопцов Валерий Геннадьевич
  • Казарян Вараздат Амаякович
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2674971C1
РЕАКТОР КОНВЕРСИИ МЕТАНА 2014
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2571149C1
Газохимическое производство водорода 2020
  • Мнушкин Игорь Анатольевич
  • Мифтахов Линар Ильдусович
RU2729790C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНО-ВОДОРОДНОЙ СМЕСИ 2020
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2730829C1
СПОСОБ АККУМУЛИРОВАНИЯ ВОДОРОДА 2015
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2604228C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 520 482 C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И ВОДОРОД-МЕТАНОВОЙ СМЕСИ

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения водород-метановой смеси включает использование в качестве источника сырья двух параллельных потоков, содержащих низшие алканы. Первый поток направляют на парциальное окисление кислородсодержащим газом. Продукты окисления первого потока подают на охлаждение с помощью нагрева второго потока, а затем на каталитическую конверсию монооксида углерода. После этого выделяют водород из первого потока. Второй поток смешивают с водяным паром и последовательно пропускают через серию последовательных стадий, каждая из которых включает нагрев в теплообменнике за счет отвода тепла от процесса парциального окисления первого потока, а затем через адиабатический реактор конверсии, заполненный насадкой катализатора. Продукты конверсии второго потока после выведения водяного пара смешивают за счет эжекции с водородом, выведенным из первого потока. Изобретение позволяет повысить коэффициент конверсии низших алканов и снизить содержание балластных газов, таких как азот и аргон, в продуцируемом газе. 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 520 482 C1

1. Способ получения водород-метановой смеси, в котором в качестве источника сырья используют по крайней мере два параллельных потока, содержащих низшие алканы, один из которых направляют на парциальное окисление, отличающийся тем, что первый поток направляют на парциальное окисление кислородсодержащим газом, после выхода из реактора парциального окисления продукты окисления первого потока подают на охлаждение с помощью нагрева второго потока, а затем на каталитическую конверсию моноксида углерода, после которой выделяют водород из первого потока, а второй поток смешивают с водяным паром и последовательно пропускают через серию последовательных стадий, каждая из которых включает нагрев в нагревающем теплообменнике за счет отвода тепла от процесса парциального окисления первого потока, а затем через адиабатический реактор конверсии, заполненный насадкой катализатора, после чего продукты конверсии второго потока после выведения из них водяного пара смешивают за счет эжекции с водородом, выведенным из первого потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что парциальное окисление кислородсодержащим газом ведут в реакторе парциального окисления в присутствии катализатора окисления, выбранного из ряда никель, рутений, родий, палладий, иридий, нанесенного на огнеупорные оксиды, такие как кордиерит, муллит, оксид хрома, титанат алюминия, шпинели, диоксид циркония и оксид алюминия.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют сжатый воздух или выхлопные газы газовой турбины высокого давления.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед стадиями парциального окисления первого потока и перед смешением с водяным паром второго потока проводят очистку потоков от соединений серы.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нагревающем теплообменнике нагрев второго потока ведут за счет конвективного охлаждения продуктов парциального окисления первого потока через герметичные теплообменные поверхности, размещенные внутри или вне реактора парциального окисления.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после выхода продуктов конверсии второго потока из последнего по ходу потока адиабатического реактора конверсии проводят получение водяного пара высокого давления за счет охлаждения продуктов конверсии второго потока.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в адиабатическом реакторе поддерживают температуру в диапазоне от 500°С до 800°С.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что низшие алканы содержат от одного до четырех атомов углерода, включая метан.

9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление потоков выбирают в диапазоне от 2,0 до 9,0 МПа.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после выхода из реактора парциального окисления продукты окисления первого потока подают на охлаждение для нагрева второго потока, а затем на каталитическую конверсию моноксида углерода.

11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после каталитической конверсии моноксида углерода из первого потока выделяют водород с помощью мембранной диффузии, короткоцикловой адсорбции или высокотемпературного электрохимического фильтра с протонной проводимостью.

12. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем, что объемное содержание водяного пара перед первой стадией адиабатической конверсии второго потока поддерживают в диапазоне, от 4 до 12 раз большем, чем объемное содержание алканов.

13. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что насадка катализатора адиабатического реактора конверсии содержит в качестве активных компонентов металл, выбранный из группы родий, никель, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения.

14. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после каталитической конверсии моноксида углерода и выделения водорода из первого потока его направляют в газовую турбину, имеющую силовую нагрузку, после чего проводят охлаждение продуктов окисления первого потока за счет получения водяного пара или нагретой воды.

15. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед парциальным окислением первого потока его смешивают с водяным паром.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2520482C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОВОДОРОДНОЙ СМЕСИ 2010
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2438969C1
Способ получения синтез-газа и легких углеводородов 1975
  • Яап Эрик Набер
  • Пауль Весселс
SU578851A3
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДОМЕТАНОВОЙ СМЕСИ 2007
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2381175C2
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВОЙ СМЕСИ 2009
  • Шумяцкий Юрий Исаакович
  • Аветисов Александр Константинович
  • Байчток Юлий Кивович
  • Суворкин Сергей Вячеславович
  • Косарев Геннадий Владимирович
  • Костиков Николай Анатольевич
  • Сорокин Владимир Иванович
  • Дудакова Наталия Владимировна
RU2466928C2
US 2006045844 A1, 02.03.2006

RU 2 520 482 C1

Авторы

Столяревский Анатолий Яковлевич

Даты

2014-06-27Публикация

2012-11-13Подача