Способ получения газа, содержащего азот и диоксид углерода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 33376 А 1 НИЯ ОРС СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ(57) Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и можетбыть использовано для получения инертного Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения газа, содержащего азот и диоксид углерода. из топливного газа нефтеперерабатывающих заводов,Наиболее близким к предлагаемому является способ получения инертного газа путем каталитического сжигания кислородом воздуха при 700-900 С углеводородного топлива в стационарном слое катализатора с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную насадку, осушку газа, В качестве катализатора используют насадку из шамота, активированного окислами никеля или железа.Проведены также дополнительные экс- перименты описанным способом для определения состава получаемого инертного. газа. В качестве углеводородного топлива используют топливный газ Туапсинского(51)э С 01 В 23/00, 31 газа из топливного газа нефтеперерабатывающих заводов. С целью повышения чистоты целевого продукта в способе получения. инертного газа каталитическим сжиганием кислородом воздуха углеводородного топлива с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой сжигание осуществляют в избытке кислорода воздуха а= 1.1-1,2.а в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду, При сжигании топлива в избытке кислорода получают чистый инертный газ беэ примесей углеводородов, 1 табл,НПЗ установок АТ - 1,2,3, который направляют двумя параллельными потоками, один из которых сжигают известным способом, а другой - предлагаемым, При этом состав топливного газа, анализируемого периодически через каждые 2 ч хроматографическим методом. одинаков для обоих способов.Сжигание проводят в реакторе со стационарным слоем катализатора в стехиометрическом количестве кислорода воздуха по отношению к первоначбльному составу топлива, так как регулирование подачи стехиомерического количества воздуха на практике трудно осуществить для меняющейся многокомпонентной смеси, каковой является топливный газ, Состав последнего периодически через каждые 2 ч анализируют на хроматографе ЛХМД, так как его состав колеблется во времени.Результаты экспериментов показали (пример 1), что при сжигании топливногогаза "облегченного" состава, об.%:" С=21; С 2.=11,5; Сз=30,6; Сд=30.7: С=7,2 происходит полное сгорание углеводородов; образующийся газ после осушки содержит, об,% К 2=83,3; СО 2=12,9: 02=3,8, т,е. в полученном газе образуется непрореагировавший кислород (замер по известному способу через 10 ч), При изменении состава топливного газа по истечении определенного времени, например, при сжигании "утяжеленного" состава, об,%: С 1=15; Ср=10,4; Сз=32,6; С 4=31,8; Св=10,2 в получаемом газе обнаруживаются примеси углеводородов 11,8 об,% вследствии недостаточного количества кислорода воздуха для окисления "тяжелых" углеводородов и окись углерода 0.1 об.% (замер через 8 ч). Во всех экспериментах состав топливного газа и получаемого газа, содержащего азот и диоксид углерода, анализировали на хроматографе ЛХМ-ЯД, а количество влаги в продуктах сгорания определяют весовым методом.При сжигании топливного газа изменяющегося состава образующийся газ содержит примеси углеводородов, окись углеводорода или непрореагировавший кислород воздуха, содержание которого ограничивается до 0,5 об.% регламентом.Присутствие кислорода воздуха в образовавшемся газе при использовании его на технологических установках, например, для регенерации катализаторов риформинга АП, КР, 104, 108 возможно самовоспламенение углеводородного газа, в результате чего на поверхности катализатора происходит интенсивное горение, которое может привести к его спеканию.Цель изобретения - повышение степени чистоты целевого продукта,Поставленная цель достигается тем, что газ, содержащий азот и диоксид углерода, получают каталитическим сжиганием в стационарном слое катализатора при 700- 900 С углеводородного топлива в избытке кислорода воздуха а= 1,1 - 1,2, а в продукты сгорания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду воздуха с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой.В качестве катализатора используют 50 насадку из шамота. активированного окислами никеля и железа. Проведение процесса по предлагаемому способу. В качестве углеводородного топлива используют топливный газ, поступающий с установки АТ,2,3 Туапсинского НПЗ, Для получения сопоставимых результатов по качеству получаемого газа исходное сырье направляют двумя параллельными потоками; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 один из которых сжигают известным способом (см, ссыпку 1), а другой - предлагаемым, Состав топливного газа в параллельных потоках анализируют периодически через каждые 2 ч, Топливный газ сжигают в реакторе со стационарным слоем катализатора в избытке воздуха а =1,1-1,2, а в продукты сгорания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду, непрореагировавшему при сжигании, с последующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой, Содержание влаги в продуктах сгорания определяют весовым метсдом, Состав получаемого газа определяют хроматографически,Концентрацию кислорода воздуха и стехиометрического количества водорода, необходимого для удаления непрореагировавшегося кислорода воздуха, поддерживают регулятором соотношения, вход которого связан с датчиком расхода кислорода воздуха, а выход - с исполнительным механизмом на линии подачи водорода. Регулирование соотношения только по 1 компоненту обеспечивает точную дозировку расхода водорода,Отличительными признаками способа являются сжигание в избытке воздуха а= 1,1 - 1,2; в продукты сжигания подают водород в стехиометрическом соотношении к кислородуПри использовании способа исключены примеси из газа, содержащего азот и диоксид углерода.П р и м е р 2 (замеры 1-5), Для получения газа, содержащего азот и диоксид углерода, углеводородное топливо, в качестве которого используют топливный газ установки АТ - 1,2,3 Туапсинского НПЗ, направляют двумя параллельными потоками, один из которых сжигают известным способом, а другой - предлагаемым. При этом состав топливного газа, анализируемого периодически через каждые 2 ч хроматографическим методом, практически одинаков для обоих способов, Топливный гаэ, состав которого определен через 2 ч после начала эксперимента, (С 1=17 об.%; С 2=10,4 об,%; Сз=32,6 об,%, Са=31,8 об.%; Св=8,2 об,%) сжигают при 700-900 С в реакторе со стационаоным слоем катализатора в избытке воздуха а =1,2. для осуществления полного сгорания топливного газа, В качестве катализатора используют насадку из шамота, активированного окислами никеля или железа. Для удаления из продуктов сгорания непрореагировавшего кислорода воздуха (3,9 об.%) подают водород в стехиометрическом соотношении к кислороду с последующим пропусканиемпродуктов сгорания через дожигательную печь и осушкой, Содержание влаги в продуктах сгорания 20 об,ф, Изменяющийся состав топливного газа анализировали в замере 15 через 4,6,8,10 ч,П р и м е р 3 (замеры 6-8), Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а= 1,15, при этом состав топливного газа изменяется во времени.П р и м е р 4 (замеры 9 - 11), Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а = 1.10.П р и м е р 5(замеры 12 - 14). Аналогично примеру 1 определяем состав получаемого газа при сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а =1.05.Данные экспериментов сведены в таблицу.Из таблицы видно, что независимо от состава исходного топливного газа, подава-. емого на сжигание в стационарном слое катализатора при приведенных в таблице условиях, можно получить газ, содержащий азот и диоксид углерода, без примесей углеводородов, кислорода и окиси углерода в избытке кислорода воздуха а =1,1 - 1,2, При подаче избытка кислорода воздуха й = 1,15 полученный газ не содержит примесей. Сжигание в избытке кислорода воздуха а =1,05 в полученном газе, содержащем азот и диоксид углерода. обнаруживается незначительное количество окиси углерода вследствие недостатка кислорода воздухаПри сжигании топливного газа в избытке кислорода воздуха а = 1,25 образующийся газ не содержит примесей. так как происходит полное сжигание топливного газа, но при этом образуется большое количество кислорода воздуха, Для получения . газа, содержащего азот и диоксид углерода без примесей, необходимо подать большое количество водорода для связывания непрореагировавшего кислорода, Их взаимодействие приведет к выделению большого количества тепла, т.е. реакция экзотермическая, что целесообразно, так как может привести к разрушению катализатора или возникает необходимость организовать дополнительный теплосьем,При сжигании топливного газа в избыт 5 ке кислорода воздуха а =1,1-1,2 получаютгаз, содержащий азот и диоксид углерода,без примесей.Для получения сравнительных длинныхпо качеству газа, содержащего азот и диок 10 сид углерода, приведены эксперименты посжиганию топливного газа ТуапсинскогоНПЗ в псевдоожиженном слое алюмомагнийхромового катализатора в условиях, аналогичных проведению процесса в стационарном15 слое катализатора. С этой целью стальнойреактор с внутренним диаметром 120 мм.снабженный газораспределительной решеткой со свободным сечением Зо, загружают 1 л катализатора полного окисления.20 В качестве катализатора используют алюмомагнийхромовый катализатор.После предварительного разогреваслоя катализатора с помощью электрического теплового элемента, размещенного на25 внешней части корпуса аппарата (до 200 С),в слой катализатора снизу (через решетку)вводят топливный газ Туапсинского НПЗ сустановок АТ,2;3 и в избытке кислородвоздуха (а =1,1 - 1,2). Топливо вводят в слой30 через форсунку, вставленную в воздухораспределительную решетку, Температурапроведения процесса 300 - 520 С.Качество получаемого при этих условиях газа аналогично качеству газа, получае 35 мого каталитическим сжиганием встационарном слое катализатора, т,е. не содержит примесей,Формула изобретенияСпособ получения газа, содержащего40 азот и диоксид углерода, включающий каталитическое сжигание углеводородного топлива в присутствии кислорода воздуха споследующим пропусканием продуктов сгорания через дожигательную печь, о т л и ч а 45 ю щ и й с я тем, что, с целью повышениястепени чистоты целевого продукта, сжигание осуществляют в избытке кислорода воздуха а = 1,1 - 1,2, а в продукты сжиганияподают водород в стехиометрическом соот 50 ношении к кислороду.1О 1 О ",0 .П а0е лмгч ч ч гч Ч Ч Ч Ч М Гч г Ч1 1 гч - "е М ч) Оч лач д м СО Л ЛСО Ч 0 Ч) - СОесО сО СО О саСО СО Са СО СО СО м-и е е ео о н с с н 4 11 Г 1мммчо е е ес) а 1 сг СГ см-и ач ч е4 е - :Г - М.П лсо сг ац меЧ Г Г ц - О еО О Л ееО елллг-,й о й 1 Эх г) О Ф 1 П) )х чххо СЕ) х й щ х сэ с о)-с Э с г) С)1 М Г ГЧ Ч СОе 4 Ч Ч е4 чю со ачц л 01 л;р м цчлоооо е о оач ач а) ач 01 лллСО СО СО СОСО Л Гч Ч Ч Р 4 Ч Ч ммо о о о ооо ооо оооооо оооооо ОООООО ОООООО о о о о ГСП) Ф 1.е Б щ оцч аъ сч -:ге л л е е ммчмчм - м м м м м м м1 чс11 Э1 Е Э1 Х Сах.оС: Н .ее Ф11111сч11 ч1;т.1.1Гс 111Х 9)н с с) )аэ н оей1 11с11 4о1е11с1 чх111 ч111 1111 1 111 1 11111 : со -т -т о 04 сг чо Г 0 л цч л1 11 1 1 1 1 1 11 1 1 салллч:) л 0 СО СО СО СО СО СО СО СО 111 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 С) ч ц цч ч иь ю ц ц л -т саллллО ааСО а О сгаг 1 ,Осо ю4 е е--М.;т ГЧ СОлО ГЧ Гч Гч Ч Ч ллг л г О ч -д О со о ч и ч д чь са - ч ч ч ч и