Способ получения восстановительного газа

О П И С А Н И Е (и) 554205ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ Союз Соввтскик Социалистичвсиик Ресоублик(23) ПриоритетОпубликовано 15.04.77, Бюллетень14 Дата опубликования описания 04.07,7 Гасударственный комит Совета Министров ССС во делам изобретений(72) Авторы изобретени А. П, Кожан, В, А. Богомолов, А, И. Ильчейкн, И. И. Скоблик, В. К. Лихов, А, ф. Шуби И, ф. ВавиловИнститут газа АН Украинской ССР, И. Сукачев, К. А, Богати ин аявитель НОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА СОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВО(5 Наиболее близким к о тению по технической су му результату является с становительного газа па 5 версией метана в псевдо стиц катализатора ГИА 2, писываемому изобрещности и достигаемопособ получения восрокислородной коножиженном слое ча- Ппри 920 - 940 С Изобретение относится к металлургическои промышленности и может быть использовано для получения металлов и сплавов из тугоплавких окислов, в химической промышленности при получении метанола и водорода, а такжс в порошковой металлургии и бескоксовой металлургии железа.Известные способы получения восстановительного газа позволяют получить газ либо низкотемпературный с низким содержанием окислителей (каталптическая конверсия углеводородов), либо высокотемпературный, но с большим содержанием окислителей (кислородная конверсия углеводородов).Известен способ получения газа-восстановителя путем паровоздушной конверсии природного газа. Сущность способа заключается в том, что исходные компоненты, пар и воздух, тщательно смешивают в специальном смесителе инжекционного типа, подогревают до б 00 С, а природный газ - до 100 - 120 С; после этого смесь всех компонентов перед поступлением на катализатор подогревают до 900 С и конверсию ведут под давлением О,б - 0,8 ати при 900 - 950 С 11.Недостаток этого способа заключается в том, что конвертированный газ имеет низкую температуру, что затрудняет его использование при высокотемпературных металлургических процессах,Однако при осуществлении этого способаполучаемый газ имеет высокое содержание 10 окислителей (порядка 20%) и низкую температуру, что не позволяет эффективно использовать его для восстановления металлов из их окислов, например титана и железа.Для получения высокотемпературного вос становптельного газа с низким содержаниемокислителей (менее 3,0%) в целевом продукте по предлагаемому способу окислительную конверсшо углеводородов осуществляют в электротермическом псевдоожиженном слое 20 углеродсодержащих частиц с добавками веществ с высоким омическим сопротивлением, например окиси алюминия. При этом берут 10 - 15% окиси алюминия от веса углеродсодсржащих частиц.25 Предлагаемый способ заключается в следующем.В реактор загружают, например частицыграфита, псевдоожижают их смесью углеводородного и окпслптельного газов, например 30 природного газа и водяного пара, и нагреваютКорректор О. Тюрина Редактор Л. Емельянова Подписное Тираж 668 Изд,387 Заказ 984/12 Типография, пр. Сапунова, 2 псевдоожиженный слой, пропуская через пего электрический ток, После достижения заданной температуры в слой добавляют частицы с высоким омическим сопротивлением, например окись алюминия.Ведение процесса конверсии углеводородов в псевдоожиженном слое углеродсодержащих частиц дает возможность получать восстановительный газ с экстремальными температурами, ограниченными лишь стойкостью футеровки реактора и величиной подводимой к слою электрической мощности.Добавка в слой частиц с высоким омическим сопротивлением, например окиси алюминия, повышает его удельное электрическое сопротивление, что дает возможность увеличить напряженность электрического поля в слое и тем самым интенсифицировать процесс конверсии (при неизменной электрической мощности, подводимой к слою) за счет увеличения количества микродуг в слое и повышения степени ионизации газовой фазы.Изменением напряжения, частоты и силы подводимого тока, электрического сопротивления псевдоожиженного слоя получают восстановительный газ заданного состава с объемным содержанием НО+СО менее 3,0% и температурой 1300 в 17 С. Как видно из приведенных данных, увеличение напряженности поля от Зб В/см до 50 В/см приводит к улучшению состава газа.П р и м е р 2. К слою подводят ток мощностью 13 кВт. При температуре газа 1300 С в слой добавляют 15% Л 120,. Напряженность поля при этом возрастает от Зб до 59 В/см. Об улучшении состава можно судить из данных, приведенных в таблице (газ3, 4).При дальнейшем нагреве слоя происходит дальнейшее улучшение состава газа ( 5 - 6).Использование предлагаемого способа получения восстановительного газа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:а) возможность получения восстановительного газа с низким содержанием окислителей и высокой температурой;б) улучшение состава получаемого газа без изменения величины потребляемой мощности,П р и м е р 1. Получение восстановительного газа осуществляют в электрической печи мощностью до 30 кВт, Рабочий диаметр графитового реактора составляет 100 мм. В реак тор загружают 0,5 кг частиц графита размером 0,25 - 0,6 мм. Электрический ток силой 40 - 300 Л, напряжением до 400 В и частотой 50 Гц подводят к реактору и цилиндрическому электроду, опускаемому сверху в псевдоожи кенный слой. Для конверсии используют природный газследующего состава, вес. %:СН, 92,58; СзНз 1,2; СО 6,42; 1 Ч 4 1,85; С 2 На15 383,Природный газ смешивают с водяным паром в отношении 1:1. Температуру смеси поддерживают в пределах 200 - 300 С. Полученной смесью псевдоожижают слой частиц гра 2 О фита. Расход смеси составляет 1 м/ч. Черезпсевдоожиженный слой пропускают электрический ток, нагревают его до 1150 С, добавляют в слой 10% (от веса частиц графита) гранул Л 10 з и увеличивают напряженность поля25 в с 36 всм до 50 в/см. Подводимая мощностьсоставляет 9 кВт. Об изменении состава газаможно судить из данных, приведенных в таблице (газ1, 2),Формула изобретения1. Способ получения восстановительного га- ЗО за путем окислительной конверсии углеводородов в псевдоожиженном слое твердых частиц, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания окислителей в целевом продукте, конверсию ведут в электротермиче ском псевдоожиженном слое углеродсодержащих частиц с добавками веществ с высоким омическим сопротивлением, например окиси алюминия.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, 40 что окись алюминия вводят в количестве 10 -15% от веса углеродсодержащих частиц.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Лвторское свидетельство173375, 45 М. Кл. С 106 11/02, 17.01.1963.2. Журнал Химическая промышленность,1968,6, стр. 59 - 61.