Устройство для каталитической конверсии метана Советский патент 1992 года по МПК B01J8/04 

Изобретение относится к химической технологии получения технологических газов Н2 и СО для синтеза аммиака, метанола, производства водорода и может быть использовано в химической, нефтехимической и металлургической промышленности.

Известно устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную инертной насадкой и катализатором.

Известно устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную инертной насадкой и катализатором, инертная насадка и катализатор расположены чередующими слоями, высота каждого слоя насадки и катализатора составляет соответственно

16-30 и 2-5 диаметра реакционной трубы А в качестве инертной насадки используют двуокись циркония.

Известное устройство позволяет проводить процесс каталитической конверсии метана при небольшом избытке водяного пара СН4:Н20 1.1,5 при снижении тепловых потерь и повышении производительности, получать остаточное содержание метана, близкое к термодинамически равновесному.

Недостатки известного устройства заключаются в неполной интенсификации процесса конверсии метана, значительном р асходе никелевого катализатора и жаропрочной, жаростойкой стали, в традиционном получении на выходе из устройства водорода в смеси с окисью углерода Это происходит из-за того, что в известном устVI

CJS

VI

ройстве не используется механизм увеличения скорости химического реагирования в процессе каталитической конверсии метана, сзязанный со снижением парциального давления водорода в зоне проведения реакции путем выделения водорода из смеси газа и его отвода. В конструировании известного устройства не предусмотрены элементы для разделения потоков водорода и окиси углерода и отвода водорода.

Цель изобретения - интенсификация процесса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для каталитической конверсии метана, включающем корпус со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную чередующимися слоями инертной насадки и катализатора, реакционная труба снабжена установленной концентрично открытой сверху трубой с глухой нижней крышкой, выполненной в виде чередующихся между собой по высоте проницаемых и непроницаемых участков, при этом проницаемые участки выполнены в виде кольцевых мембранных элементов с размещенной на их внешней поверхности фильтрующей сеткой, нижний конец которых совмещен с нижним торцом слоя катализатора, а верхний расположен на уровне половины слоя инертной насадки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство для каталитической конверсии метана включает корпус 1 со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу 2, заполненную чередующимися слоями инертной насадки 3 из двуокиси циркония и никелевого катализатора 4, трубу 5 с кольцевыми мембранными элементами б, которые снабжены фильтрующими сетками 7.

Устройство работает следующим образом.

Реакционная смесь водяного пара и метана поступает в реакционную трубу 2, нагревается в слое инертной насадки 3 до 900°С, а затем попадает в слой катализатора 4, где реагирует с поглощением тепла и понижением температуры.

На участке слоя катализатора А наряду с конверсией метана осуществляется с помощью мембранного элемента 6 отвод образующегося водорода в трубу 5, что увели,- чивает скорость химического реагирования. По достижении 700°С смесь поступает во

второй слой инверсной насадки 3. где вновь нагревается до 900°С. На начальном участке второго слоя двуокиси циркония, где заканчивается мембранный элемент 6, продолжается отбод в трубу 5 водорода,

оставшегося в потоке реакционной смеси. Нагретая до 900° С и освобожденная от водорода смесь поступает во второй слой катализатора 4, где процесс повторяется. По достижении остаточного содержания метана, близкого к термодинамически равновесному, процесс конверсии заканчивается. Расположение нижнего края мембранного элемента на одном уровне с нижним краем слоя катализатора, а верхнего края

мембранного элемента на уровне половин1 высоты слоя инертной насадки позволяет осуществлять отвод всего количества водорода, образовавшегося при конверсии метана в слое катализатора.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет интенсифицировать процесс каталитической конверсии - повысить выход конвертируемого газа с 1м3 катализатора и получить на выходе из устройства разделенные потоки водорода и окиси углерода.

Формула изобретения

Устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную чередующимися слоями инертной насадки и катализатора, отличающееся тем, что, с целью

интенсификации процесса, реакционная труба снабжена установленной концентрично открытой сверху трубой с глухой нижней крышкой, выполненной в виде чередующихся между собой по высоте проницаемых и

непроницаемых участков, при этом проницаемые участки выполнены в виде кольцевых мембранных элементов с размещенной на их внешней поверхности фильтрующей сеткой, нижний конец которых совмещен с

нижним торцом слоя катализатора, а верхний расположен на уровне половины слоя инертной насадки.

- .

Использование: изобретение относится к устройствам для каталитической конверсии метана или других углеводородных газов химической, нефтехимической и металлургической промышленности. Устройство содержит в реакционной трубе внутреннюю осесимметричную грубус нижней глухой крышкой и верхним натр- 5ком. Внутречняр труба состоит из чередующихся между собой по всей ее высоте проницаемых и непроницаемых участков. Проницаемые участки представляют собой кольцевые мембранные элементы, на внешней поверхности которых закреплена фильтрук-щая сетка. На участках слоя катализатора наряду с конверсией метана с помощью мембранного элемента осуществляется отвод образующегося водорода во внутреннюю трубу. 1 УЛ.

t

CHij:H20 1:fJ