Способ получения газовых смесей содержащих водород и окись углерода Советский патент 1979 года по МПК C01B2/14 C10J3/04 

кислородсодержащего газа выше 3 кг/с (абсолютное).

Для получения газовых смесей, содержащих окись углерода и водород, ИСПОЛЬЗУЮТ твердое, жидкое или газообразное топливо или их смеси, содеркалще свободный углерод, например угольную пыль или сажу, рециркулированную в процессе, и /или органически связанный углерод, например углеводород. Кроме того, топливо может содержать неорганические вещества, например воду, двуокись углерода, водород и золу. Примерами таких видо топлива являются суспензия сажи в нефти, природный газ и т.п. Примерами кислоролсодержащих газов являются воздух, обогащенный кислородом, или кислород, чистый или смешанный с каким-то количеством пара.

Неполное сгорание углеводородного топлива с воздухом в соответствии с изобретением проводят в количестве 3,5-7,0 м воздуха на 1 кг углеводородного топлива. При неполном сгорании жидкого углеводородного топлива образуется газ, который состоит приблизительно из 20-45 об.% окиси углерода и 14-45 об.% водорода и, кроме того, азота, двуокиси углерода и водяного пара. Способ эффективен при данном соотношении воздуха и топлива, а также при применении чистого кислорода или воздуха, который обогащен киопородом, в смеси с паром при соответствующем весовом отношении кислорода к углероду. Если кислородсодержащий газ подается в форсунку под давлением, которое на 0,1 кг/см выше давления в камере горения, то процент образования сажи уменыиается, по крайней мере, наполовину.

При неполном сгорании топлива с воздухом, осуществляемым приблизительно при атмосферном давлении, воздух преимущественно подают в форсунк при температуре порядка 20-600°С и давлений 1,3-2,6 кг/см(абсолютное). Применение сравнительно высокого перепада давления от 0,3 до 0,6 КГ/C на форсунке, даже при низком расходе воздуха, т.е. 3,5-4,5 м воздуха на 1 кг углеводородов дает умеренный процент образования сажи, т,е, меньш 5 вес.%, если на 1 кг углеводородов подаваемлх в реактор через форсунку, вводят 0,5-1,0 кг пара, смешанного с воздухом, причем температура воздуха и пара равняется, по крайней мере, 500°С. Когда в воздух для горения, подаваемый в форсунку, вводят пар, обычно выбирают более высокую температуру из-за присутствия пара, чем когда пар не вводят. В равной

степени возможно подавать пар одновременно с топливом или с осоими компонентами.

Предлагаемый способ позволяет получить газ с низким содержанием сажи для приготовления аммония из углеводородов и обогащенного кислородом воздуха; смесь воздуха и кислорода должна содержать определенное количество азота по отношению к содержанию кислорода.

В соответствии с изобретением газ может быть получен из углеводородов и воздуха и его можно применят для восстановления руд илигенерирования энергии, например, путем привода газовой турбины или сжигания газа в паровом котле.

Пример 1.В цилиндрический реактор, футерованный огнеупорным кирпичом и имеющий отнсяаение внутренней длины к диаметру 4,25, подают в 1 ч 320 кг газового топлива и воздух в количестве 5,0-6,0 мна 1 кг газового топлива, причем газ и воздух подают через форсунку типа распылитель, установленную наверху реактора. Топливо, как один из компонентов реакции, подают в форсунку в виде центрально расположенной струи. Время нахождения продуктов реакции газов в реакторе составляет 0,750,80 с. Во всех случаях давление в реакторе равняется приблизительно 1,7 кг/см(абсолютное). i

Провели четыре серии испытаний, в которых каждый раз воздух подавался в форсунку под различным давлением. Давление точно устанавливалось при помощи переменного пневмокомпрессора, расположенного в воздухопроводе.

При сравнении результатов различных серий испытаний измеряют, перепад давления дР на форсунке, указывающий на давление, при котором воздух подают в форсунку, т.е. непосредственн измеряют разность между абсолютным давлением, при котором воздух подают в форсунку, и абсолютным давлением в реакторе. Каждая серия испытаний состоит в измерении процентного содежания сажи на отнесение количества воздуха и газового топлива при определенном перепаде давления в упомянутом пределе.

Содержание сажи в реакционных газах при различных соотношениях воздуха и топлива приведено в табл.1 В каждом случае показанные проценты представляют собой среднее содержание, измеренное в трех случаях с интервалами в 10 мин.

Таблица

Из показанных результатов ясно, что увеличение вдвое перепада давления приводит к уменьшению наполовину образование сажи. При отношении количества воздуха к топливу 5/7 м кг и перепаде давления лР 0,17 кг/см содержание сгики составляет только 3% Было обнаружено, что образование не зависит от температуры предварительного нагрева воздуха.

Пример 2, Поступают аналогично примеру 1. 454 кг/ч нефти подают в реактор, отношение длины которого к диаметру составляет 6,0. Нефть подают через форсунку различного размера. Время нахождения реакционных газов равняется приблизиФормула изобретения

Способ по/:учения газовых смесей, содержаишх водород и окись , включающий раздельную подачу топлива

тельно 0,8 с, а отношение количества воздуха к количеству нефти изменяется от 5,0 до 5,9 м (нормальные) воздуха на 1 кг нефти. Нефть содержит 84 вес.% углерода и 16 вес.% водорода. Давление в реакторе приблизительно 1,7 кг/см.

В табл.2 приведено содержание сажи + метан при различных соотношениях воздуха и нефти.

Во всех опытах температура воздуха равнялась приблизительно 40°С. Сравнивая полученные данные, видим, что в предлагаемом способе значительно уменьшается образование побочных сажи и метана по сравнению с известным.

Таблица 2

и кислородсодержащего газа в камеру горения через форсунку и послед тошее неполное сгорание топлива при давлении 1-20 кг/см, отличаю .ц ийс я тем, что, с целью уменьшения обраэования побочной сажи, кислородсодержащий газ подают в форсунку под « давлением, которое на 0,1-3,0 кг/см выше давления в камере горения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 780 кл. 55/1/, 1967.