Способ получения водородсодержащего газа Советский патент 1978 года по МПК C01B1/18 

(54) СПСЮОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА

1

Изобретение относится к способам иолу- чения воаородсоцержащего газа при частичном сжигании жидких углеводородов и.в час гности, к способам получения обогащенного водородом газа путем дополнительной конверсии окиси углерода с паром.

Известен способ получения водорода в смеси с окисью углерода путем частичного сжигания жидкого топлива (углевопородов) в кислородсодержашем газе ,

При температуре 12ОО С всегда получают смесь газов, загрязненную примесями метана, сернистых соединений и некоторым количеством твердых частиц (сажи и золы)

Твердые включения из газовой смеси удаляют в котле-утилизаторе после охлаж. дения путем промьгвки газа водой при температуре ниже 1ОО С,

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения водорода, включающий сжигание углеводородов и каталитическую конверсию окиси углерода, полученной на стадии сжигания, с

очисткой газа от сажи и кислых компонентов при 150-500°С. 2.

Дополнителшой конверсией окиси углерода с водяным паром можно значителшо повысить содержание водорода в газовой смеси после сжигания жидкого топлива в кислородсодержащем газе,

Однако присутствие сажи & окиси углерода является нежелательным при коЕШерси с водяным паром, поскольку она засоряет катализатор, через который проходит газ.

Поэтому в известном способе сажу уваляют перед стадией ксжверсии окиси углерода путем охлаждения газа ниже температуры точки росы с последующей промывкой водой и дополнительным иагревом очищенного газа перед подачей на конверсию.

Основным недостатком известного способа являются большие энергетические затраты, связанные с охлаждением и дополнительным нагревом реакционных газов.

Цель изобретения - упрощение процесса. включаюшее повышение его экономичности и возможность использования при конверсии неочищенного от сажи газа. Поставленная цель аостигается за счет того, что конверсию окиси углерода осуществляют Б реакторе, снабженном, по крайней мере, одной трубкой, стенки которой способны пропускать газ и задерживать частицы сажи, и окруженной каталитическо массой, а очистку газа от сажи и кислых компонентов провоаят( после конверсии окиси углерода. Способ сЬугцествляют слепующим образом. Жидкое топливо, например бункерное топливо, частично сжигают в безнасааочной камбре с получением газовой смеси, содержашей преимущественно водород н окись углерода, а также увлеченные твердые частицы сажи. Обычно газовая смесь содержит некоторое количество водяных паров, присут стпующих в исходном сырье. Однако этого количества воды недостаточно для последую щей конверсии окиси углерода. Для тжрытия дефицита воды в камеру сгорания вводят дополнительное количество воды или водяного пара из расчета, чтобы температтра газа после камеры не была ниже 9ОО С путем впрыскивания на каждые 100 кг сжи-, гаемого топлива 60-140 кг воды или 100200 кг пара. После камеры сжигания смесь охлаждают в котле-теплоутилизаторе до температуры 21О-45О С, оптималЬ ной для стадии последующей конверсии. Пос ле котла-утилизатора сажа может быть частично удалена, например промывкой газа горячим маслом или в циклоне, однако удалять всю сажу нет необходимости. Предпочтительной темпеоатурой стадш конверсии окиси углерода яЬляется 220300°С. Конверсию проводят в реакторе, имеющем многочисленные почти параллельные пустые газовые каналы, между стенка ми которых в камерах находится катализатор. Стенки каналов легко проницаемы дл газов, но не проницаемы для частичек са|жи. Сажа транспортируется газом по свободному газовому каналу к выходу из реактора. Газ, содержащий окись углерода и водяные пары, диффундирует через газопроницаемую стенку канала на катализатор, где происходит Конверсия его в водород и углекислоту, с последующей обратной диффузие в канал. Предпочтительным катализатором для конверсии является катализатор, стойкий к сере и содержащий один или несколько огнеупорных окислов в смеси с активной добппкой металла или сульфида металла VI и VII групп периодической таблицы. Выходящ из реактора газ очищают от сажи промывк поной, охлаждают, отделяют углекислоту, сероводород и сероокись углерода и получают сравнительно богатый водородом газ. Проведение процесса, согласно предложенной схеме, позволяет значительно снизить энергозатраты в способе, так как исключает охлаждение газа во время очистки его от частичек сажи и повторный нагрев перед стадией конверсии, что упрощает процесс. Пример, Бункерное топливо, сопержашее 85,75 вес. % углерода, 11,39 вес.% водорода и 2,5 вес. % серы частично сжигают в безнасадочном реакторе при скорости подачи топлива до 2 т/ч, кислорода 32,7 т/ч и водяного пара 14,2 т/ч. После реактора перед охлаждением в котле-теплоутилизаторе в газовую смесь дополнительно вводят 13,0 т/ч воды, В циклоне из газа удаляют 9О% всей содержащейся в нем сажи и золы, после чего в газ вводят 17,8 т/ч воды и газ подают в первый из трех последовательных реакторов конверсии. Температура газа после первого реактора конверсии значительно повыщается и с целью ее снижения до 225 С. в газ впрыскивают 3,9 т/ч воды, после чего газ подают во второй реактор конверсии. На выходе из второго реактора в газ впрыскивают 6,7 т/ч воды и вводят газ в третий реактор, после которого разогрев газа незначительный. После стадии конверсии газ охлаждают, впрыскивая в него 45,0 т/ч воды с удалением из него остаточной сажи и золы в виде водной суспензии сажи, из которой сажу регенерируют. Газ пропускают через скр -ббер для отделения конденсата и noche отделения углекислоты и других примесей получают 164 т/сут, богатого водородом газа, содержащего 97 об.% водорода. О, I об,% воды и только 2,9 об,% прочих примесей, например азот, сероводород, окись углерода. Формула и зобретения Способ получения водороде о держащего газа, включающий сжигание углеводородного топлива, каталитическую конверсию окиси углерода, полученной на стадии сжигания, при 150-500 С очистку газа от сажи и кислых коктонентов, о т л и ч а ющ и и с я « тем, что, с целью упрощения процесса, конверсию окиси углерода осуществляют в реакторе, снабженном, по крайней мере, одной трубкой, стенки которой способны пропускать газ и задерживать частицы сажи, н окруженной каталитической массой, а очистку газа от сажи и кислых

5

компонентов проводят после конверсии оки-1. Патент США № 3752771, кл, 252- 73,

си углерода,19,06,69,

Источники информации, принятые во вни-2, ГТатент Франции № 207-1176,

мание при экспертизе:кл, С 01 В 1/ОО; 5,11,71.

598553,