Способ получения водородсодержащего газа Советский патент 1981 года по МПК C01B3/32 

54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДСОДЕР/КМ1ЕГО ГАЗА

Изобретение относится к производс ву водородсодержащего газа паровоздушной каталитической конверсией углеводородов для синтеза аммиака и мо жет быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Известен способ получения водород содержащего газа путем двухступенчатой конверсии углеводородов при 3050 атм. Для осуществления конверсии углеводородов на первой ступени смес водяного пара с углеводородами, например с метаном, подогревают до 450500 С и направляют в реакционные трубы трубчатой печи, заполненные никелевым катализатором. Тепло, необходимое для проведения конверсии в реакционных трубах,- получают сжиганием углеводородов, например метана в горелках, установленных в межтрубном пространстве трубчатой печи. Из реакционных труб конвертированный газ, содержащий 8% остаточного метана при 800°С, поступает в коллектор, соединенный с шахтным конвертором, который заполнен никелевым катализатором. В шахтный конвертор также направляют зоздхт:, подогретый до . На выходе, из конвертора получают водородсодержащий газ при 960с и 30: атм следующего состава (в пересчете на сухой газ) ,%: C.0j9; СО i ; И,,57; СНд 0,25; ,75 l . Однако указанный способ получения Бодородсодержшцего газа неэффективен, из-за больших тепловых потерь при проведении конверсии в трубчатой печи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения водородсодержащего газа, включакн {й нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500С, за счет тепла сжигания топлива и последующую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1 и 30-50 атм 2. Однако известный способ получения водородсодержащего газа имеет значительные потери энергии при сжигании топлива для нагрева паровоздушной см си и исходных углеводородов, так как топливо поступает на сжигание при 30-50 атм, а его сжигание проводят при разрежении. Кроме того, исключается возможность использования энергии продуктов сгорания.топлива для газовых турбин, а температура паро- воздушной смеси 627 Си низкоесоотношение пар не позволяют повысить степень конверсии. Целью изобретения является снижение энергозатрат и остаточного содер жания метана в целевом продукте. Поставленная цель достигается тем что паровоздушную смесь перед конвер сией дополнительно, нагревают до 1100 зоос. При этом паровоздушную смесь беру при соотношении пар: воздух 2,5-4,5 Кроме того., дополнительный разогре паровоздушной смеси ведут за счет тепла продуктов сгорания топлива. Получение водородсодержаш;его газа предлагаемым способом позволяет снизить остаточное содержание метана до 0,13% в целевом продукте и энерго затраты. Потоки пара и воздуха смешивают в соотношении 2,5-4,5:1, нагревают до 300-400 С в поверхностном теплообмен ника за счет тепла газа, выходящего после паровоздушной конверсии, и направляют в регенеративный роторный теплообменник с теплоаккумулирующей насадкой, в котором за счет тепла пр дуктов сгорания топлива при 30-50 ат подогревают паровоздушну1э смесь до 1100-1300 С. Вцходящую из роторного .теплообменника паровоздушную смесь по линии подают в шахтный конвертор заполненный никелевым катализатором в который поступают также углеводоро по .гшнии предварительно подогретые до 400-500 с в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива, выходяш1их из реген ративного теплообменршкав В шахтном конверторе протекает конверсия углеводородов, и образующийся конвертированный газ по линии направляют в теплообменник для подогрева пара и воздуха до 300-400 С. Пример 1. 1000 нм природног газа при 40 атм направляют в поверхностный теплообменник, где его нагревают до 460 С за счет тепла продуктов сгорания топлива, затем направляют в шахтный конвертор, а 1435 нм воздуха и 600 нм водяного пара смешивают в соотношении воздух: пар 1:4,5 и направляют в поверхностный теплообменник, где паровоздушную смесь нагревают до за счет тепла газа (водородсодержащего газа) . После этого паровоздушную смесь направляют в роторный теп-, лообменник, где ее нагревают до 1100 С при 40 атм за счет тепла продуктов сгорания топлива при- давлении, .равном давлению паровоздушной смеси 40 атм, ПаровозД5Ш1ная смесь при 1100 С Поступает в шахтный конвертор. В результате конверсии на выходе из шахтного конвертора при 927°С образуется 10108 нм - влажного водородсогаза следующего состава, держащего Н20 50,6; Н2 29,09; об.%: СН .0,13; СО 5, 4,45; N2. 11,35. р 2. 1000 нм - природного. Приме газа при 36 атм подогревают в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива до 435 С и направляют в шахтный конвертор. „ Д Смесь из 1435 нм- воздуха и 4000 нм водяного пара в соотношении воздух: пар 1:2,5 нагревают до 400 С в поверхностном теплообменнике за счет тепла водородсодержащего газа, т.е. газа, выходящего из шахтного конвертора, на входе которого температура смеси 1300 С. В результате конверсии на выходе из шахтного .конвертора при 927°С образуется 8067 нм влажного водородсодержащего газа следующего- состава, об.%: СН 0,13; 4,32; СО 5,33р 31 ,9; Н2.27,.4; СО. N0.11,35. Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает снижение себестоимости конечного продукта, аммиака, до 10%. Формула изобретения 1 . Способ получения во ородсодержащего газа, включающий нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500 0 и послед5Ш)шую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1100°С и 30-50 атм, отличающийся тем, что, с целью Снижения энергозатрат и остаточного

5 880971

содержания метана в целевом продук-тельный разогрев паровоздушной смеси

те, паровоздушную смесь перед конвер-ведут за счет тепла продуктов сгорасией дополнительно нагревают до 1100-ния топлива, . .

щ и и с я тем, что паровоздушнуюпринятые во внимание при экспертизе

смесь берут при соотношении пар: воз-1. Патент Франции № 1341577,

дух 2,5-4,5:1. .кл. С 01 В, 1962.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и-2. Патент США № 4079017, чающий с я тем, что дополни-10 кл. 252-373, 1976 (прототип).