Способ получения водородсодержащего газа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советски кСоциалистическиеРесттублик и 880971(51)М. Кл, С 01 В 332 с присоединением заявки .% -Ъеударетеенный кемнтет СССР не делам нзабретеннй н открытий(72) Авторы изобретения М. И. Фридланд,(7) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНРА ВОДОРОДСОДЕРЖА 11 ЕГО ЛЗА Изобретение относится к производст ву водородсодержащего газа паровоз- душной каталитической конверсией углеводородов для синтеза аммиака и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.Известен способ получения воцородсодержащего газа путем двухступенчатой конверсии углеводородов при 30" 50 атм. Для осуществления конверсии углеводородов на первой ступени смесь водяного пара с углеводородами, например с метаном, подогревают до 450- 500 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 87 остаточного метана при 800 С, поступает в коллектор, соединенный с шахтным конвертором, который заполнен никелевым катализатором,В шахтный конвертор также направляподогретый до 500 С. Наьыходе из конвертора получают водародсодержаший гаэ при 960 С и 30 атмследующего состава (в пересчете насухой Газ),Х: СО 29; СО 11; Н, 57;СН 1 О, 2); Н 222, 75 1 .10Однако указанный способ получения водородсодержащего газа неэффективен, из-за больших тепловых потерьпри проведении конверсии в трубчатой печи,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ получения водородсодержащего газа, включаюгий нагрев паровоэдушнойсмеси и исходных углеводородов до20 о. 400-500 С за счет тепла сжигания топлива и последующую паровоэдушную кон"версию углеводородов при 800-1100 С ио30-50 атм 121, 5 .8809Однако известный способ полученияводородсодержащего газа имеет значительные потери энергии при сжиганиитоплива для нагрева паровоздушной смеси и исходных углеводородов так какЭ 5топливо поступает на сжигание при30-50 атм, а его сжигание проводятпри разрежении. Кроме того, исключается возможность использования энергии продуктов сгорания топлива длягазовых турбин, а температура паровоздушной смеси 627 С и низкое соотношение пар газ=1:1 О не позволяютповысить степень конверсии.Целью изобретения является снижение энергозатрат и остаточного содержания метана в целевом продукте,Поставленная цель достигается тем,что паровоздушную смесь перед конверсией дополнительно нагревают до 11001300 С,При этом паровоздушную смесь берутпри соотношении пар: воздух =2,5-4,5;1,Кроме того.,дополнительный разогревпаровоздушной смеси ведут за счеттепла продуктов сгорания топлива,Получение вадородсодержащего газапредлагаемым способом позволяет снизить остаточное содержание метанадо 0,13 в целевом продукте и энерго 30затраты,Потоки пара и воздуха смешивают в соотношении 2,5-4,5:1, нагревают до 300-400 С в поверхностном теплообменника за счет тепла газа, выходящего33 после паровоздушной конверсии, и направляют в регенеративный роторный теплообмснник с теплоаккумулирующей насадкой, в котором за счет тепла прО 4 О дуктов сгорания топлива при 30-50 атм подогревают паровоздушнуи смесь до 1100-1300 С. Выходящую из роторного теплообменника паровоздушную смесь по линии подают в шахтный конвертор, заполненный никелевым катализатором, в который поступают также углеводороды по линии предварительно подогретые до 400-500 С в поверхностном теплоообменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива выходящих из регене-ративного теплообменника. В шахтном конверторе протекает конверсия углеводородов, и образующийсяконвертированный газ по лииии направляют в теплообменник для подогрева пара и 33 воздуха до 300-400 С.П р и м е р 1. 1000 нм природного газа при 40 атм направляют в поверх 71 4ностный теплообменник где его наЭгревают до 460 С за счет тепла продуктов сгорания топлива, затем направляют в шахтный конвертор а3У 1435 нм воздуха и 600 нм водяного пара смешивают в соотношении воздух: пар =1:4,5 и направляют в поверхностный теплообменник, где паровоз- душную смесь нагревают до 300 С за счет тепла газа (водородсодержащего газа)После этого паровоздушную смесь направляют в роторный теп-. лообменник, где ее нагревают доо1100 С при 40 атм за счет тепла продуктов сгорания топлива при давлении, .равном давлению "паровоздушной смеси 40 атм. Паровоздушная смесь прио1100 С поступает в шахтный конвертор. В результате конверсии на выходе из шахтного конвертора при 927 С образуется 10108 нм 3 влажного водородсодержащего газа следующего состава, об. : СН 10,13; НО 50,6; Н 2 29,09; СО 5,4; СО 4,45; М 2 11,35.П р и м е р 2, 1000 нм . природного. газа при 36 атм подогревают в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорания топлива до 435 С и направляют в шахтный конвертор. Смесь из 1435 нм З 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 конверосии на выходе из шахтного .конвертора при 927 С образуется 8067 нм влажного водородсодержащего газа следующего состава, об, : СН 4 О,31 НО 31,9; Нъ 27,4; СО4,32; СО 5,33 М д. 11,35.Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает снижение себестоимости конеч" ного продукта, аммиака, до 10 ,Формула изобретения1. Способ получения во 3 ородсодержащего газа, включающий нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500 С и последующую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1100 С и 30-50 атм, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью .нижения энергозатрат и остаточного5 Источники информации,принятые во внимание при зкспертизе 1. Патент Франции В 1341577,кл. С 01 В, 1962. 2. Патент США У 4079017,1 о,кл. 252-373, 1976 (прототип), Составитель А. ШишовРедактор Л. Конецкая Техред А.Бабинец Корректор Ю, Макаренко Заказ 9848/35 Тираж 508 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 880971 6содержания 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.1300 С.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что паровоздушнуюсмесь берут при соотношении пар: воздух = 2,5-4,5:1.3, Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дополни