Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса и реактор для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C10B39/02 C01B3/00 

шение водорода и оксида углерода в целевом газе - продукте (t° 927-1027°С) не превышает а 1,3-1,5, а при соотношении коксового газа и пара 1:(0,27-0,40) а(Н2/СО)4,5 при температуре газа на выходе 927-1027°С.

При увеличении объемного соотношения коксового газа и компонента, содержащего окислитель (СОа, Н20) отношение а Н2/СО уменьшается (при СОа) или остается неизменным (при Н20), а уменьшение величины объемного соотношения, реагентов приводит при том и другом окислителе к выделению сажистого углеводорода.

Способ осуществляют в установке сухого тушения кокса, принятой за прототип предлагаемого устройства, с использованием раскаленного кокса как непрерывно движущегося насадочного материала, обладающего высокими исходными температурами после выдачи из коксовых печей (1000-1050°С). При этом установка включает реактор-теплообменник диаметром Эми высотой 7 м высота всей камеры тушения 20 м. Способ и устройство позволяют повысить выход (процентное содержание) газа, содержащего водород и оксид углерода, однако они не позволяют расширить сферу применения газа, например, получить газ с соотношением (Н2/СО) равным 1,8-2,2, удовлетворяющим требования ГосНИИМетанолп- роект и газам, предназначенным для синтеза высокооктановых компонентов неэтилированных (экологически чистых) бензинов.

Целью изобретения является получение газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса охлаждающей смесью, согласно которому на поверхности движущейся насыпной массы раскаленного кокса ведут конверсию углеводородов, согласно изобретению, соотношение углеводородсодер- жащего и окислитель содержащего газов в охлаждающей смеси составит 1:(0,27-0,5) соответственно.

Указанная цель достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа, состоящем из установки сухого тушения кокса и производства газа, содержащего водород и оксид углерода, включающий реактор, соотношение площади поперечного сечения (S) и высоты (Н) реактора, согласно изобретению, составляет S/H 12,0-14,7.

Повышение верхнего предела интервала окислительсодержащего газа в соотношении ведет к газификации кокса и повышенному выходу компонента СО и, следовательно, к снижению а, а снижение нижнего предела в указанном интервале приводит к 5 пиролизу углеводородов и выделению сажистого углерода.

Заявляемые способы и реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, представлены технологической

0 схемой на чертеже. Противотоком сходу раскаленного до 1250-1300°С кокса в реактор 1 по центральному газоходу 2 подают из газового смесителя 3 нагретую до 600- 750°С охлаждающую смесь, включающую

5 углеводород, содержащий коксовый газ и окислительсодержащий газ в отношении 1:(0,27-0,5) соответственно. В результате теплообмена с коксом температура газовой смеси поднимается.

0 При достижении 750°С углеводороды взаимодействуют с окислителем, что приводит к конверсии углеводородов и получению полезных компонентов газа Н2 и СО в соотношении « 1,8-2,2. (При этом эндотерми5 ческая реакция конверсии интенсивно отнимает тепло от кокса).

Нагретый до 900-1000°С целевой газ отводят по кольцевому каналу 4 в пылеоса- дительный бункер 5 для осаждения наибо0 лее крупных частичек кокса, а затем в газовый смеситель 3, где он отдает тепло свежему потоку газовой охлаждающей смеси, охлаждаясь при этом до 180-200°С, и газовый оросительный холодильник 6, где

5 он охлаждается до 35-40°С. После этого газ направляют в электрофильтр 7 и затем, посредством нагнетателя 8, к потребителю.

Исходя из технологически необходимого времени пребывания в реакторе 1 газо0 вой смеси (для обеспечения а 1,8-2,2), для охлаждения кокса площадь поперечного сечения реактора была принята 54-73,6 м2, а высота реактора 4,5-5 м S/H 12-14,7/. Пример. В качествеуглеводородсо5 держащего газа, участвующего в охлаждающей смеси, использован коксовый газ, который вводили в газовую смесь в соотношении коксовый газ - диоксид углерода (окислитель) 1:0,27 по объему. Удельный

0 расход коксового газа составил 0,29 нм3/кг кокса, расход охлаждающей смеси 0,363 нм./кг кокса,. Время контракта охлаждающей смеси с коксом 6 с. Удельный выход синтез-газа 0,51 нм /т, кокса. Отношение

5Н2 , пл „

a- -pQ- 1,94. Процентное содержание азота в синтез-газе 2,4%. Химический состав, определенный посредством отбора проб, на выходе из реактора 1 и на выходе из элект

рофильтра 7, отвечает требованиям к синтез-газу ГосНИИМетанолпроекта, а также соответствует требованиям к восстанови- тел ьным газам, применяемым в металлургии {см.4).

Пример 2. В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового и доменного газа в соотношении 1:0,5 по объему и получали газ с соотношением о(Н2/СО) 1,9 и процентным содержанием азота равным 13,В, что также как и в предыдущем примере соответствует требованиям к синтез-газу и восстановительному газу.

Удельный расход коксового газа соста- вил о,491 нм3/кг кокса, доменного 0,25 нм3/кг Kokjca (охлаждающей смеси 0,747 нм3/кг кокса). Время контакта охлаждающей смеси с кокюом 6с.

Пример 3..В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового, домен- ного газа и газа СОа в соотношении 1:0.25:0,14 по объему и получали целевой газ с соотношением э Н2/СО 1,9 и содер- азота 7,5%.

: Уд.расход коксового газа 0,582 нм3/кг крк|са,

уд.расход доменного газа 0,15 нм3/кг

| уд.расход С02 0,082 нм3/кг

П р й м е р 4. Для охлаждения кокса и по/учения синтез-газа использовали смесь коксового газа, водяного пара и газа С02 в соотношении 1:0:25:0,16. Удельный расход коксового газа составил 0,218 нм3/кг кокса, пар огазовой смеси 0,362 нм3/кг кокса.

Время контакта парогазовой смеси с коксом 6 с. Удельный выход синтез-газа 0, нм3/кг, который по своему химическому составу соответствует требованиям к восстановительному газу, применяемому в металлургии.

I CO H2S96, ,0 количество N2 1,9%

В табл.1 приведены сравнительные дан ные, полученные при осуществлении из- 45 весгного способа и предложенного.

10

15

0

5

0

5

0

5

Из табл.1 видно, что при всех заявляемых соотношениях обеспечивается требуемое соотношение Н2/СО 1,8-2,2.

Из табл.2 видно, что предлагаемые способ и устройство по сравнению в известными позволяют получить газ с соотношением о(Н2/СО)-2, что дает возможность использовать его в качестве синтез-газа при прочих необходимых условиях (N2 14%); улучшить восстановительные свойства получаемого газа за счет увеличения в нем Ј (СО + Н2); расширить технологическое возможности УСТК, позволяющей производить не только восстановительный газ, но и синтез-газ; снизить угар кокса; интенсифицировать процесс охлаждения кокса за счет увеличения объема тепла на реакцию конверсии на 15-55 ккал/кг; повысить производительности УСТК по потушенному коксу; повысить удельный выход конвертированного газа по сравнению с удельным расходом охлаждающей смеси.

Формула изобретения

1. Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса, включающий конверсию углеводородов на поверхности подвижной массы кокса при пропускании через кокс охлаждающей смеси, состоящей из коксового газа и окислйтельсодержащего газа, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью получения газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа, в качестве, окислйтельсодержащего газа используют доменный газ и/или диоксид углерода или смесь диоксида углерода и водяного пара при объемном соотношении коксовой газ:окислительсодержащий газ1:(0,27-0,50).

2. Реактор для получения газа; содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса, содержащий корпус, о т л и- ч а ю щ и Й с я тем, что отношение поперечного сечения корпуса к его высоте составляет 12,0-14,7.

Таблица 1

Таблица 2