Способ получения восстановительного газа Советский патент 1979 года по МПК C01B2/14 

, ; , 1 . . . ., Изобретение относится к области химической переработки природного га за путем его термического пиролиза и кислородной конверсии и может быть использовано в новых восстановительных процессах порошковой металлургии аяя получения редких и особо чистых металлов. Известен способ получения восста новительнргр газа, заключающийся в сжигании природного газа в газогорелочных устройствах с коэффициенто расхода кислорода (- 0,33 - 0,36 Однако существующий способ получения ворстановительного газа не пр воляет иметь минимальное содержание окислителей НеО, COg и сажи в конве .тированном газе и обеспечивает толь .ко получение газа следующего состаза, рб.%: СОе 2,3 СО 34,4 Hg. 60,6 СНд 0,5 GOa + HgO 3,1 Саяса 78-11,4 г/нм2 сухого г за. Более близким к предложенному способу по сущности и достигаемому зультату является способ получения восстановительного газа путем паровой конверсии природного газа в расплаве меди, нагретого до 1200 1500 С при времени пребывания смеси в расплаве 0,8 с 2. Однако содержание окислителей в этом способе составляет не.менее «1% при , а сажи - не менее 0,5 r/N Целью изобретения является предотвращение образования сажи и улучшение качества, целевого продукта,, т.е. снижен.ие содержания окислителей в нем. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения восстановительного газа путем конверсии природного газа в расплаве металла, полу.ченный газ над ра:сплавом подвергают дополнительному взаимодействию с кислородом при коэффициенте расхода последнего 0,249-0,251 .от стехиометрического. Желательно конверсию в расплаве вести при 1400-1800°С и времени контакта 0,005-1 с. Кислородная конверсия осуществляется при 2000-2400 С. При этом желаемый эффект получают в результате то.го, что на пиролиз природного газа требуется значительное количество тепла. Это тепло вно- . сится затем в зону горения, что повы. . 3 галет тепловую энтальпию продуктов сгорания и обеспечивает повышенный температурный уровень процесса при малом значении коэффициента расхода кислорода с 0,249 - О, 261, в результате чего и осуществляется полу чение газа,не содержащего окислителей и сажи. Способ осуществляют следующим об разом. В реактор с нагретым до 15001800°С жидким расплавом-теплоносите лем, например .чугуном, оловом, медь или шлакомчерез нижнее перфорированное днище-подают природный газ. Нагрев расплава осуществляют извест ными приёмами,. например индуктором высокой частоты или отопительными горелка ми. Глубину расплава подбира ют таким образом,чтобы время пребы барботируемого через расплав природного газа обеспечивало пиролиз последнего до ацетилена ,(сажи) и водорода. Это время составляет 0,005-1 с соответственно для температур 1800- . После выхсЗда из расплава в получаемый нагретый до 1400-1800 С пиро гаэ через водоохлаждаемые подводы подают технический кислород в количестве, обеспечивающем коэффициент избытка кислорода dl. 0,25 по исходному СН, в результате чего пирогаз подвергается конверсии кислородом. Вначале часть водорода пирог за реагируют с кислородом. При этом температура в зоне реагирования повышается до 2000-2400°С, а в состав получаемого восстановительного газа ркислителей црактически не содержит ся. В случае использования 100%-ного метана получают конвертированный таз cocтaвa об.%: Н 66,66 СО 33 Пример 1. Метан подают в расплав меди, нагретый до время пребывания газа в расплаве 1с. При этом пиролйзуется в расплаве до сажи и водорода. Кислород подают в пирогаз над ра плавом в количестве, соответствующе ci 0,25о При этом в результате неполного горения пирогаэа термодинамическая температура горения составляет . . Соответствующий этой температуре термодинамический состав получаемог восстановительного газа следующий, об.%: Не 66,66, СО 33,33. Сумма окислителей (HgO + СО2) 0,01, сажа практически отсутствует Пример 2. Метан подают в расплав меди, нагретый до 1800°С, при времени пребывания газа в расплаве 0,01 с. При этом СН. пиролйзу ется в расплаве в основном до ацетилена и водорода . Кислород подают в пирогаз над асплавом в количестве, соответствуюем d 0,25, при этом в результате еполного горения пирогаза термодиамическая температура горения сосавляет 2700 °С. Соответствующий этой температуре ермодинамический состав получаемого восстановительного газа, следуюий, об.%: Нг66,666; СО 33,333; сумма окислителей (HgO + СО г) 0,001, сажа практически отсутствует. Аналогично, вместо природного газа можно использовать и другое углеводородное сырье, например пропанбутан. Ведение процесса в режиме ио 0,249 - 0,251 при указанных температурах процесса имеет существенное значение. В области о( 0,5 существует резко выраженный минимум образования окислителей и сажи, проведение процесса при А. ;0,249 резко увеличивает содержание сажи в конвертированном газе, а проведение процесса при о( 0,251 резко увеличивает содержание окислителей. При Л 0,249 - 0,251 обеспечивается оптимальный режим, при котором практически отсутствуют как окислители (т.е. и С0г),так и сажа. В пределах гЛ 0,249 - 0,251 содержание окислителей не превышает 0,05 об.%, а содержание сажи - до 0,02кг на 1кг исходного природного -газа (или до 0,45 г сажи на 1 м выходящего конвертированного горячего газа). Указанное содержание окислителей и-сажи вполне приемлемо для использования в металлургических восстановительных процессах, вследствие чего указанный узкий диапазон oL следует считать о оптимальным. Использование данного способа получения восстановительного газа обеспечивает по сравнению с существующими способами Следующиепреимущества;-возможность получения восстановительного газа с минимальным содержанием окислителей (HgO и COg) и сажи, что особенно важно в современной металлургии -осуществление глубокого восстановления металлов, в том числе в порошковой металлургии; -снижение расхода восстановительного газа на глубокое восстановление ( i до 50%) вследствие отсутствия окислителей, что значительно повыгшает качество (глубину) восстановления и его технико-экономические показатели. Формула изобретения 1. Способ получения восстановительного газа путем конверсии углеводородных газов в расплаве металла, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования сажи и улучшения качества целевого продукта, полученный газ над расплавом подвергают дополнительному взаимодействию с кислородом при коэффициенте расхода последнего 0,,251 от стехиометрического.

2, Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что конверсию в расплаве ведут при температуре 1400- 1800с и времени контакта 0,005-1 с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Лейбуш А.Г. и др. Производство технологического газа для синтеза аммиака и метанола из углеводородных газов, М., 1971, с. 260.

2.Авторсксье свидетельство СССР 386835, М,кл С 01 В 2/14, 1971.