Патентно-техш4снп

О П И С А Н И Е 359839ИЗОБРЕТЕНИЯ Союа Советских Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ Зависимый от патентаМ, Кл. С 10 д 11/28 Заявлено 10.Л 1.1968 ( 1255411/23-4)Приоритет 10.И 1.1967,44268/67, ЯпонияОпубликовано 21.Х 1,1972, Бюллетень35 Коенитет по делам зобретений и открытК 665. 88.8) ри Совете вйииистро СССРта опубликования описания 13.1.197 Авторизобретени Иностранец Кейзо Коноки(Япония) Иностранная фирма Тоио Инжиниринг Корпорейшнвитель СПОСОБ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО КАТАЛИТИЧЕС РЕФОРМИНГА УГЛЕВОДОРОДОВ Изобретение относится к процессу реформинга углеводородов с паром, позволяющему получать газы, состоящие преимущественно из водорода и применяемые в производстве аммиака оинтезом из элементов.Известен способ двухступенчатого каталитического реформинга углеводородов в присутствии водяного пара, Газовый поток, выходящий из первой ступени с температурой до 680 С, давлением до 30 - 40 атм, предварительно охлаждают до 500 - 650 С и подают на вторую ступень реформинга.Однако указанный способ обладает рядом недостатков. В данных условиях в паро-газовой смеси, выходящей из второй ступени реформинга, наблюдается повышенное содержание метана. Кроме того, крекирование сырья требует подвода большого количества тепла в зону реакции, чего достигают сжиганием топлива в нагревательной печи, внутри которой расположены реакционные трубки, наполненные каталогизатором. Реакционные трубки в нагревательной печи работают под высоким давлением и возникает проблема предела механической прочности материала, из которого изготовлены реакционные трубки.В том случае, когда газ после реформинга используют в синтезе аммиака из элементов,2к реакционной смеси в печи на второй ступени реформинга добавляют такое количествовоздуха, чтобы азота в нем содержалосьстолько, сколько необходимо стехиометричес 5 ки для синтеза аммиака,Паро-газовая смесь после завершения процесса в печи второй ступени реформинга проходит несколько стадий очистки. Очищеннаягазовая смесь, пройдя стадию компрессии, поО ступает на следующую ступень аммиачногосинтеза. При этом такие газы, как метан иаргон, постепенно накапливаются в замкнутойсистеме аммиачного синтеза. Для того, чтобыпредотвратить такое накапливаяне, часть га 5 зового потока выводят из системы аммиачногосинтеза, Однако вместе с ним выводится ичасть водорода с азотом,Таким образом, увеличение содержания метана приводит к увеличению количества га 20 за, который приходится выводить из системыаммиачного синтеза.Известно, что увеличение давления реформинга благоприятно сказывается на реакциии повышает экономическую эффективность5 всего процесса. С точки зрения экономическойэффективности более выгодно повышать давление на стадии реформинга, подвергая компрессии исходное сырье и воздух, которые по60 65 дают в печь на вторую ступень реформинга, чем подвергать компрессии очищенный газ, направляемый в систему синтеза аммиака, повышая его давление до рабочего давления, при котором осуществляют синтез аммиака. Помимо экономии энергии происходит еще и сокращение технологических ступеней в процессе аммиачного синтеза,С точки зрения механической прочности реакционных трубок, работающих при высокой температуре и давлении, для того, чтобы поднять давление паро-газовой смеси, необходимо понизить температуру стенок реакционных трубок. Если давление. при котором проводят реформинг в печи на первой ступени, увеличивают, а температуру процесса уменьшают, то температура в печи на второй ступени реформинга падает, и поэтому количество остаточного метана в газовой смеси будет увеличиваться. Это резко сказывается на всей экономике производственного процесса,С целью устранения указанных недостатков предлагается газовую смесь первой ступени с температурой до 750 С предварительно нагревать газовой смесью, выходящей из зоны крекинга второй ступени, до 900 С.На чертеже представлена схема предложенного способа.Смесь исходного сырого углеводорода с водяным паром из линии 1 попадает в реакционные трубки 2, наполненные катализатором 3. Реакционные трубки 2 обогреваются снаружи за счет тепла, которое выделяется при сгорании топлива, поступающего по линии 4 в обогревательную печь Б. В обогреваемых таким образом реакционных трубках 2 осуществляется каталитическая реакция первичного парового крекинга. Поток реакционной смеси из печи первогокрекинга (реформинга), который прошел через слой катализатора д, вводят по линии бв теплообменник 7, где нагревают и подаютзатем в верхнюю часть печи вторичного реформинга 8.Сжатый воздух, поступающий по линии 9,проходит стадию предварительного подогревав теплообменнике 10, расположенном на пути,по которому отходят топочные (дымовые) газы из нагревательной печи б и по линии 11поступает в верхнюю часть печи вторичногореформинга 8.Газовый поток из печи первичного реформинга, нагретый в теплообменнике 7, и предварительно подогретый в теплообменнике 10воздух, поступающий по линии 11, смешиваютв верхней части печи вторичного реформинга8, и полученная смесь проходит через слойкатализатора 12.На поверхности катализатора 12 протекаетреакция вторичного крекинга (реформинга),причем тепло, необходимое для осуществленияреакциями, обеспечивается за счет сгорания части газовой смеси в присутствии кислородавоздуха, вводимого по лавинии 11,5 :1 О 15 2 О 25 зо 35 4 О 45 5 О 55 После завершения реакции вторичного реформинга реакционную газовую смесь отводят по линии 13, отдавая ее тепло в теплообменнике 7 газовому потоку из печи первичного реформинга. По линии 13. полученную в результате реакции газовую смесь направляют в систему аммиачного синтеза.Наличие в технологической схеме процесса теплообменника 7 дает возможность эффективно поддерживать температуру газового потока, выходящего из зоны первичного крекинга (реформинга) по линии б, на уровне, достаточно высоком и соизмеримом с температурой, при которой осуществляется реакция крекинга на поверхности катализатора 12. Так как за счет этого становится возможным понизить температуру газового потока из печи первичного реформинга, тепловая нагрузка реакционных трубок в процессе реакции первичного крекинга может быть понижена, а устойчивость трубок по отношению к давлению соответственно повышена. Это, в свою очередь, позволяет увеличить давление в процессе реакции парового реформинга и, следовательно, добиться лучших энергетических показателей в целом по аммиачному производству,Преимущества данного способа следующие. В известном способе максимальное давление в процессе парового крекинга (реформинга) не превышает 30 - 40 атм, В данном способе становится возможным повысить давление реакции до 50 - 60 атм и выше, Повышение давления, как уже указывалось, снижает содержание метана в смести, выходящей из второй ступени реакции крекинга. Кроме того, когда процесс проводят при обычном для осуществления реформинга давлении, толщина стенок реакционных трубок может быть умень.шена и, кроме того, появляется возможность использовать печи для реформинга меньших размеров.П р и м е р. В качестве исходного сырья, т. е, углеводорода, используют природный газ, состоящий, в основном из метана. Исходный углеводород смешивают с водяным паром в молярном отношении примерно 1: 3,5 и полученную смесь пропускают через реакционные трубки, выполненные из теплостойкого материала и имеющие внутренний диаметр 100 мм. Реакционные трубки заполняют катализатором. Поток паро-газовой реакционной смеси выходит из реакционных трубок, имея давление 50 атм, температуру 750 С. При выборе температуры процесса на этой стадии учитывают возможность крипа, т. е. пластической деформации материала трубок,Этот паро-газовый поток реакционной смеси нагревают до 900 С, пропуская через теплообменник, обогреваемый потоком реакционной смеси, выходящей из печи вторичного реформинга, и направляют в верхнюю часть печи вторичного реформинга вместе со сжатым воздухом, предварительно нагретым до 700 С.Изд.1754 Тираж 406 Подписноделам изобретений и открытий при Совете Министров СССМосква, Ж, Раушская наб., д. 415 Заказ 424813 ЦНИИПИ Комитеипография, пр. Сапуно После того, как кислород, содержащийся в сжатом воздухе, расходуется на горение, поток реакционной смеси пропускают через слой катализатора в печи вторичного реформинга.Поток газовой реакционной смеси, прошедшей через слой катализатора в печи вторичного реформинга, имеет температуру 1013 С и концентрацию метана около 0,2/о.Таким образом, давление по сравнению с известным способом повышается на 10 - 20 атм. Экономия энергии за счет увеличения давления, при котором осуществляется реформинг в системе синтеза аммиака, составляет около 2000 квт ч в 1 час, когда исходный природный газ вводят под давлением около 55 атм, и, примерно, 1500 квт ч в 1 час, когда природный газ вводят под давлением, меньшим 35 атм. Экономия, достигнутая в расходе 6энергии, составляет соответственно около 6 о 1 ои около 4,5 о 1 о от общей энергии, требуемой впроизводстве аммиака обычным способом,Способ двухступенчатого каталитическогореформинга углеводородов путем последова тельного крекирования углеводородного сырьяна первой и второй ступени в присутствии водяного пара с подачей газовой смеси первой ступени на вторую ступень, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода водоро да и увеличения экономичности производственного процесса, газовую смесь первой ступени нагревают газовой смесью, выходящей нз зоны крекинга второй ступени, до 900 С.