Способ получения газовых смесей содержащих водород и окись углерода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Союз Совесскнк Соцналнстнческнк Республик/23-2 аявлено 2806,72 (21) С 01 В 2/1 С 10 д 3/О З) Приоритет (;)2) 3006.7 арегнеинмй мими ссср елим и.и 1 бретени и открытий1 иетд ерл нн Я) УДК 662. 7ллетеиь Ж а опубликования описания 250879 2) Автор изобретения Иностранецнард Виллем Тер Ха(Нидерланды) Иностранная фирмантернэйшнл Рисерч Иаатсхапий Н.В.(Нидерланды) 1) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДОРОД И ОКИСЬ УГЛЕРОДА ние относитс аз ов, содержводорода, и о в химическ Изобрет получен и я углерода и спольз ова к метода их окись жет быть проьышс орет пер газ суни н ойленности.5Известен способ получения газовых смесей, содержащих водород и окись углерода, включающий раздельную подачу топлива и кислородсодержащего газа в камеру горения, длина которой в пять раз меньше диаметра, через Форсунку и последующее неполное сгорание топлива при давлении 120 кг/см (1).Используемая формунка имеет такую конструкцию, что топливо оставляет центральный канал сопла форсунки с высокой скоростью, тогда как вокруг центральной струи топлива из сопла форсунки выходит через круглую щель полый поток кислородсодержащего газа. В этом случае центральная струя состоит из капель распыленного топлива и направлятся конически наружу в реактор. Кислородсодержащий газ ударяется об эту струю в сопле ф сунки, Врашательное движение можедаваться кислородсодержащемуу посредством подачи газа в форку вокруг центральной трубы для оплива через щели, расположенныео касательной в корпусе форсунки,.В известном способе воздух для горения подается под давлением которое не больше, чем на 0,01 кг/см выше давления в камере горения,Недостатком такого способа является образовайие сажи (до 5 вес.Ъ) в процессе неполного горания топлива.Цель изобретения - уменьшение образования сажи при неполном сгорании топлива в процессе газификации под низким давлением.Это достигается тем, что кислород- содержащий газ подают в форсунку подг давлением, которое на 0,1-3,0 кг/см выше давления в камере сгорания,В соответствии с настоящим изобретением необходимо применять перепад давления, по крайней мере 0,1 кг/см (абсолютное) кислородсодергжащего газа с целью достижения эффективного уменьшения сажи. Форсунка выполняется такого размера, чтобы перепад давления достигал порядка 0 1г3 кг/см (абсолютное).С механической тпылением нелегко доперепада давления инеэкономичным, когд0 3 6821кислородсодержащего газа выше 3 кг/смабсолютное),Для получения гаэовых смесей, содержащих окись углерода и водород,используют твердое, жидкое или газообразное топливо или их смеси, содержащие свободный углерод, напримеругольную пыль или сажу, рециркулированную в процессе, и /или органически связанный углерод, например углеводород. Кроме того, топливо можетсодержать неорганические вещества,например воду, двуокись углерода,водород и эолу. Примерами таких видовтоплива являются суспензия сажи внефти, природный гаэ и т.п. Примерами кислородсодержащих газов являютсявоздух, обогащенный кислородом, или15кислород, чистый или смешанный с каким-то количеством пара.Неполное сгорание углеводородноготоплива с воздухом в соответствии сизобретением проводят в количестве3,5-7,0 и воздуха на 1 кг углеводоЯродного топлива. При неполном сгорании жидкого углеводородного топливаобразуется гаэ, который состоит приблизительно из 20-45 об, окиси углерода и 14"45 об.В водорода и, крометого, азота, двуокиси углерода иводяного пара. Способ эффективенпри данном соотношении воздуха и топлива, а также при применении чистого 30кислорода или воздуха, который обогащен кислородом, в смеси с паром присоответствующем весовом отношениикислорода к углероду,Если кислородсодержащий газ подается в форсунку 35под давлением, которое на 0,1Э,О кг/см выше давления в камере го 2ренин, то процент образования сажиуменьшается, по крайней мере, наполовину. 40При неполном сгорании топливас воздухом, осуществляемым приблизительно при атмосферном давлении, воздух преимущественно подают в форсункупри температуре порядка 20-600 ОС идавлении 1,3-2,6 кг/см"(абсолютное).Применение сравнительно высокогоперепада давления от 0,3 до 0,6 кг/смна Форсунке, даже при низком расходевоздуха, т.е. 3,54,5 м Э воздуха на1 кг углеводородов дает умеренныйпроцент образования сажи, те, меньше5 вес если на 1 кг углеводородов,подаваемых в реактор через форсунку,вводят 0,5-1,0 кг пара, смешанногос воздухом, причем температура воздуха и пара равняется, по крайнеймере, 500 С. Когда в воздух для горения, подаваемый в форсунку, вводятпар, обычно выбирают более высокуютемпературу иэ-за присутстния пара, 60чем когда пар не вводят, В равной 18степени возможно поданать пар одновременно с топливом или с обоими компонентами.Предлагаемый способ позволяет получить газ с низким содержанием сажидля приготовления аммония иэ углеводородов и обогащенного кислородомвоздуха; смесь воздуха и кислородадолжна содержать определенное количество азота по отношению к содержанию кислорода.В соотнетствии с изобретениемгаэ может быть псщучен из углеводородов и в оэ духа и его можно примен ят ьдля восстановления руд или генерирования энергии, например, путем привода газовой турбины или сжиганиягаза в паровом котле.П р и м е р 1, В цилиндрическийреактор, футерованный огнеупорнымкирпичом и имеющий отношение внутренней длины к диаметру 4,25, подаютв 1 ч 320 кг газового топлива и воздух в количестве 5,0-6,0 и на 1 кггазового топлива, причем газ и воздух подают через Форсуику типа распылитель, установленную наверхуреактора. Топливо, как один иэ компонентов реакции, подают в Форсунку ввиде центрально расположенной струиВремя нахождения продуктов реакциигазов в реакторе составляет 0,750,80 с. Во всех случаях давление вреакторе равняется приблизительно1,7 кг/см (абсолютное).Провели четыре серии испытаний,в которых каждый раэ воздух подавался в Форсунку под различным давлением, давление точно устанавлиналосьпри помощи переменного пневмокомп(рессора, расположенного в воэдухопроводе.При сравнении результатов различных серий испытаний измеряют перепаддавления аР на Форсунке, указывающийна давление, при котором воздух подают в форсунку, т.е. непосредственноизмеряют разность между абсолютнымдавлением, при котором воздух подаютв форсунку, и абсолютным давлениемв реакторе. Каждая серия испытанийсостоит в измерении процентного содержания сажи на отношение количествавоздуха и газового топлива при определенном перепаде давления в упомянутом пределе.Содержание сажи в реакционныхгазах при различных соотношенияхвоздуха и топлива приведено в табл,1,В каждом случае показанные процентыпредставляют собой среднее содержание, измеренное в трех случаях синтервалами в 10 мин,682118 Табл ица 1 тем ат воз ха0 0,0 р 2,17 330 тельно воздух рави ялась ннвая пол в предлаг уменьшает 35 сажи и меным. дают в торого Нефть п ного ра ционных,5 Из вест ный 6,5,0,1 Предлагаемый,9 рущее лен й- оби ки горенепол нии с я изобретени р ых смесей,ь углерода,ачу топлива Из показанных результатов ясно, что увеличение вдвое перепада давления приводит к уменьшению наполовину образование сажи, При отношении колИ чества воздуха к топливу 5;7 м кг и перепаде давления ьР 0,17 кг/см содержание сажи составляет только 3 Было обнаружено, что образование сае зависит от температуры предвального нагрева воздуха.П р и м е р 2, Поступают аналогично примеру 1, 454 кг/ч нефти пореактор, отношение длины кок диаметру составляет 6,0, одают через форсунку раэЛичэмера, Время нахождения реакгазов равняется приблизиСпособ по.".учения газ содержащих водород и ок включающий раздельную п 40,8 с, а отношение количестваа к количеству нефти изменяется т 5,0 до 5,9 мэ(нормальные) воздуха а 1 кг нефти. Нефть содержит 84 вес. глерода и 16 вес.Ъ водорода. Давлеие в реакторе приблизительно ,7 кг/см.В табл.2 приведено содержание ажи + метан при различных соотношеиях воздуха и нефти,Во всех опытах температура воздухаприблизительно 40 ОС. Сравученные данные, видим, чтоаемом способе значительнося образование побочныхтана по сравнению с иэвестслородсодержащего газа в каме ния через форсунку и последую ное сгорание топлива при дав 1-20 кг/см , о т л и ч а ю щ тем, что, с целью уменьшени682118 Составитель Н.СтрижоваТехред З,Фанта КорректорВыгула Редактор Л.Гребенникова Заказ 4938/54 Тираж 5 91 ПодписноеЦНИИ ПИ Государств ен ного комитет а СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул .Проектная,4 разования побочной сажи, кислородсодержащий газ подают в форсунку поддавлением, которое на 0,1-3, 0 кг/смвыюе давления в камере горения. источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании 9 780120, кл, 55/1/, 196 7