Способ получения газа-восстановителя Советский патент 1989 года по МПК C01B3/38 C21B5/00 

1

Изобретение относится к способам получения газов-восстановителей и мэжет быть использовано в металлургической, энергетической и химической промышленности.

Целью изобретения является увеличение выхода продукта.

Способ осуществляется в насадоч- ном аппарате, имеющем две зоны: верхнюю и нижнюю, равной высоты. Высота слоя насадки определяется размером частиц. Однако она не должна превышать 1,5 м для каждой зоны. Прогрев частиц и теплосъем улучшаются по мере снижения размера частиц, но при этом увеличивается и гидравлическое

сопротивление потоку газов. Поэтому для частиц меньше 10 мм длина каждой зоны должна составлять не более 0,5-1,0 м.

Как и в известном способе получения газов-восстановителей регенеративным методом в предлагаемом способе для реализации непрерывного процесса предусмотрено использование в технологической схеме двух и более реакторов, но не однозонных, а Двухз онных.

Пример. Разогрев насадки в реакторе осуществляют за счет сжигания в слое корундовых частиц или частиц другого огнеупора смеси природ314

чого газа с воздухом. Размер частиц составляет 5-20. ж, предпочтительнее 10 мм. Общая высота слоя насадки в реакторе была равна 2Э4 мэ т.е. высота каждой рабочей зоны аппарата составляет по 1,2, Диаметр рабочей зоны аппарата равен 2Э6 м.

Исходная газовоздушная смесь на разогрев насадки поступает с коэффициентом избытка воздуха, равным i.,3. Воздух и природный газ предварительно нагревают до 300°С. Пройдя через слой насадки первой зоны аппа

рата, продукты сгорания с температу рой 350° С выводятся из аппарата в магистраль дымовых продуктов. Количество природного газа, расходуемого на нагрев насадки, составляет 791 , расход воздуха 9036 Продолжительность периода разогрева насадки равна 8 мин

После завершения стадии нагрева насадки обеспечивается следующее распределение температур по высоте в слое насацки первой зоны аппарата в направлении движения продуктов сгорания: 0Э08 м (300-1700°С); 1,04 м (1700dC)s 0S08 м (i700-300°C

В этот момент во второй зоне аппарата по всей высоте слоя насадки температура неизменная и составляет 300°С.

С переходом к стадии конверсии

0

5

жения исходных продуктов в течение одного цикла, включающего стадию нагрева и стадию конверсии.

Температура получаемого восстаног вительного газа на выходе из аппарата составляет 350 С После завершения стадии конверсии в реакторе устанавливается следующее распределение температур по высоте; в первой зоне 300 С (по всей высоте 1,2 м); во второй зоне 300°С на высоте, равной 0,74 MS 300-1700°C на высоте 0508 м, 1700°С на высоте 0,3 м, 1700-300°С на высоте 0 ,,08 м.

В стадии конверсии поддерживаются следующие расходные характеристики, природный газ 2560, водяной пар 2436, Продолжительность периода конверсии равна 8 мин.

Затем цикл повторяют, осуществляя нагрев и последующую конверсию со стороны второй реакционной зоны, т.е. ввод потоков в данном цикле по стадиям имеет противоположное направление по сравнению с предыдущим циклом и т.д.

При получении восстановительного газа предлагаемым способом общие 0 удельные расходы агентов на 1000 м восстановительного газа составляют мэ: метан 335 (что на 16,3% ниже чем у известного способа); водяной пар 244, сжатый воздух 904 (что на

0

5

Изобретение относится к способам получения газов - восстановителей и может быть использовано в металлургической, энергетической и химической промышленностях. Для увеличения выхода продукта предлагается осуществлять нагрев инертной насадки продуктами сжигания топлива, при этом нагрев насадки сначала ведут в первой по ходу углеводородов зоне, затем проводят конверсию в первой и второй зонах, после чего ведут нагрев насадки во второй зоне с последующей конверсией со стороны второй зоны, причем насадку берут размером частиц 5 - 20 мм, а отвод продуктов сгорания из зоны нагрева осуществляют при 300 - 350°С. Изобретение позволяет снизить удельный расход природного газа на 16,3%, сжатого воздуха на 45,3%. 1 табл.

прекращается подача воздуха, открыва-35 45,3% ниже, чем у известного способа)

етс« зарникка подачи водяного пара. Паровую конверсию природного газа проводят в интервале соотношений Н 0/СН/ 1-05 лучшее- ее осуществлять при соотношении H40/CH,j.Os95; 1,0. Не значительный избыток метана в смеси то сравнению со ствхиометрическим уравнением предотвращает возможность разбавления получаемого восстановительного газа водным паром, В то же время незначительный избыток свободного углерода не загрязняет газ, так как он оседает на насадке, главным образом, в форме пироуглеро,гл«

Как к в режиме ргзртч ева, исходное дутье для осуществления стадии паровой конверсии природного газа поступает с температурою 300 С

Для осуществления колверсии парогазовое дутье с заданным соотношением пропускают последовательно через две,, зоны4 насадки со стороны ее нагретой части, т„е. соблюдается прямоток дви05

0

5

Получаемый восстановительный газ имеет следующий состав,%: СО

22; Нг 73; и С0а 3,0; остальное - азот,

В табле 1 дано обоснование интервала размера частиц насадки0

В табл. 2 дано обоснование температурного уровня (процесс проводился при использовании частиц мм).

Из табл. 1 и 2 следует, что при использовании частиц насадки размером 5-20 мм расход углеводородного сырья составляет соответственно 334- 337 м , при использовании частиц 25-30 мм расход увеличивается до 342-351 м . Использование частиц размером 5 мм например, 3 и 4 мм ведет к незначительному снижению углеводородного сырья (до 335,3 и 333 м )5 но при этом резко возрастает гидравлическое сопротивление слоя касадки до 4850-7600 мм„ вод, ст. соответственно, что требует до-

полнительных энергетических затрат на компримирование воздуха Формула изобретения

Способ получения газа-восстановителя, включающий нагрев слоя инертной насадки продуктами сжигания топлива и конверсию углеводородов в слое разогретой насадки, о т л и ч a rait и и с я тем, что, с целью снижения расхода углеводородного сырья,

4850 3450 1300 530 400 325

333,5 334 335 337 342 351

Таблица2

Температура продуктов сгорания, °С Расход метана на 1000 мэ восстановительного газа

процесс осуществляют в двух реакционных зонах, нагрев насадки сначала ведут в первой по ходу углеводородов зоне, затем проводят конверсию в первой и второй зонах, после чего ведут нагрев насадки во второй зоне с последующей конверсией со стороны второй зоны, причем насадку берут с размером частиц 5-20 мм, а отвод продуктов сгорания из зоны нагрева осуществляют при 300-350°С.

.Таблица

300 350 400 450 500 334 335 338 343 348