Способ получения водородсодержащего газа Советский патент 1992 года по МПК C01B3/38 

Изобретение относится к процессу получения синтез-газа для производства аммиака, метанола, высших спиртов и водорода из углеводородов, таких, как природный газ, методом 2х-ступенчатой парокислородной или парокислородовоздушной конверсии,

Целью изобретения является снижение энергозатрат.

П р и м е р 1.

Технологический природный газ, содержащий ,65%, На-4.00%. ,34% под давлением 4,3 МПа и температурой 380°С смешивают-в смесителе с водяным паром, в соотношении 1:2.5 и с температурой смеси 320°С он поступает в теплообменник, где за счет косвенного теплообмена с конвертированным газом после вторичного риформинга нагревается до температуры 450°С. С этой температурой парогазовая смесь поступает в реакционные трубы конвертера трубчатого, где за счет тепла конвертированного газа после вторичного риформинга нагревается и одновременно протекает процесс конверсии с образованием конвертированного газа следующего состава, % об: С02 - 4,54, СО - 10,44, На - 50,29, N2 - 0,28. СН4 - 4,72. Н20 - 20,73, который поступает в смеситель шахтного конвертера. Сюда же в соотношении /оозд: /сн4 1.354 подают технологический воздух, сжатый в компрессоре до давления 4 МПа, насыщенный влагой в смесителе до соотношения /нго/ /о2 30 и нагоетый в теплообменниках газотурбокомпрессорного агрегата до температуры паровоздушной смеси 700°С. Температура конвертированного газа после шахтного конэертера 950°С , а состав влажного газа:

С02 СО На N2 СНл HzO 4,44 2,10 20,34 747 0.01 65.64 Состав конвертированного газа после двухступенчатой конверсии метанл имеет

XI

vj

О Ю О

ел

соотношение /H2+CO/N2 3.00. После охлаждения в конвертере, теплообменнике и в парогенераторе конвертированный газ поступает в конвертер оксида углерода. После доконверсии оксида углерода,очистки от диоксида и метанирования может ис- пользовань адля- интеза аммиака,

П РЛ..М @ р , что и ч примере 1, но т%хтол6|:щвск воздух, чсыщенный плаго й в смесителе-до cooi ношения VHjO/VdT O S, нагревается в подогревателях до 900°С и с этой температурой подается в шахтный конвертер.

Соотношение технологический воз- дух:природный ,73. Температура конвертированного газа на выходе из шахтного конвертера - 950°С. Сухой конвертированный газ имеет следующий состав;

,99%, СО-12.27%, ,04%, ,77%, ,93%, что соответствует соотношению после стадий конверсии оксида углерода, отмывки от диоксида ушерода и метанирования ,044. После стадии метанирования устанавливается низко температурный блок выделения избыточного азота, в котором энергия избыточного азота используется для покрытия потерь холода. Энергетический баланс низкотемпературного блока покрывается при соотношении H2/Na 2,05. При большем соотношении необходимо подводить дополнительный холод, а при меньшем соотношении энергия избыточного азота не используется для покрытия потерь холода.

После низкотемпературного блока азотводородная смесь с соотношением поступает на синтез аммиака.

П р и м е р 3.

То же, что и в примере 2, но вместо технологического воздуха применяется кислород, который в смесителе смешивается с диоксидом, углерода до отношения Vcoj/Vo. нагревается в подогревателях и до 800°С и с этой температурой поступает в шахтный конвертер. Температура конвертированного газа на выходе из шахтного реактора 950°С, а сухой конвентированный газ имеет следующий состав1

,63%, СО-31.01%. 6%, ,3%, ,46%.

После отмывки конвертированного газа от СОа и с соотношением Н2/СО 1 направляется на синтез высших спиртов.

Ниже приведена таблица сравнительных данных предлагаемого способа с прототипом.

Из таблицы следует, что заявляемое техническое решение позволяет снизить энергоемкость процесса по сравнению со способом прототипа на 1 т. NH3 на 0,02- 0,326 гкал. При запредельных значениях соотношения теплоносителя к кислороду

снижение энергозатрат не происходит, При большем соотношении теплоносителя к кислороду происходит переизбыток тепла, не приводящего к улучшению технологических показателей. Так при соотношении теплоносителя к кислороду больше 30 соотношение Н2/№ после конверсии метана становится равным 3,2, что требует вывода части водорода в виде продувочных газов при безвозвратной потере энергии с подогревом парокислороднои смеси При соотношении теплоносителя к кислороду меньше 0,5 состав конвертированного газа имеет соотношение H2/N2 меньше, чем 2, ч го связано с дополнительным расходом

рпздуха и необходимостью вывода избыточного Na из низкотемпературного блока с нерациональной потерей его давления.

Формула изобретения Способ получения водородсодержащего газа, включающий паровую конверсию углеводородного сырья в трубчатом конвертере и доконверсию в шахтном реакторе в присутствии предварительно нагретой до 700-900°С кислородной смеси и газ, получаемый на стадии доконверсии, подают в межтрубное пространство трубчатого конвертера, после чего его отводят из процесса, отличающийся тем, что с целью снижения энергозатрат, кислородную смесь перед нагреванием смешивают с водяным паром или диоксидом углерода в объемном отношении 0,5-30 соответственно.

Наименование

Единица измере

Изобретение относится к способам получения синтез-газа для производства аммиака, метанола, высших спиртов. Цель изобретения - снижение энергозатрат. Для достижения указанной цели в способе двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья путем разложения его на первой ступени в присутствии водяного пара за счет косвенного теплообмена с продуктами разложения второй ступени, осуществляемой в присутствии кислородсодержащей газовой смеси, нагретой до температуры 700-900°С, согласно изобретению кислородсодержащую газовую смесь перед нагреванием смешивают с теплоносителем в соотношении теплоноситель/кислород, равном 0,5-30. 1 табл.

Расходы:

Природный газ

в,- 8100 гкзл/ч нм /тМ, 700,5 5,674 60ti,3 4,895 6Э64.6 5,627 6044,892

Расход пара на тех напорти (без Сатурации)T/TNH, 0,613 0,4 0,672 0,515 0,607 0,465 0,677 0,518 Мощность компрессора воздуха квтч/тНИ, D8l,8 0,64 179,6 0,,6 0,61 178,3 0,409 Расход природного газа на подогрев

воздуханм /час 32,9 0,267 113,3 0,918 4l,5 0,336 101,« 0,82

Итого7,0586,,0386,639