Способ получения ацетилена и синтез-газа

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТУ и эдФективного использ ация сырья.реактореают пиролиз5 кВт ч/нмз0 мс ц темперво ОРОП)КО ри пло ремеци пературе угля газ вышают 0 летучих ся погле Керкер от т СССР1979.1 п 8 о 158, 7 газа и газ-1700 Г нтвии агенз нте ри 8 рису ЕТИЛЕНА ЛУЧЕ 11(54) СПОСОБСИНТЕЗ-ГАЗА (57) Изобрет получения а 1 газа-восстан нологии элек мы и позволя азийика)п 1 и гази пе звестным образом тем, поток, отводимьш со сточищают, из него при тельных растворителей тилен и газ со стадии рабать ол аиг что га- З 1 ИИ ПИПОМОПП 1 ают тся к способинтез-газа ил ние отцо тилена и выи лиз по техвылепя га зи 1 и вит избир ют ац дуги или плаь экономичболее полног трическои ет повыси ации и, и а сч ность спосо аза-цогецный ц качестве ем водородаля, подают мшенный уголчестве 100золы), содецентов. При Изобретение относи отке твердого топлив з него ацетилена и с спользованием электр Цель изобретения омичности процесса з олного и э 1 ЬЬективногперералучениюгаза сй энергии к выс у О 3111 -елкораздроб (90 Х, ( 100 г ч (без уч жащий 307 лэтом уголь тезесковыш мкм) ц та вод ц дувают г ение эко более льзованисче исп водорода при нагрузке мо 1 О кг/кг газа дуговой лечи пл щую плотность затем в цилиндыходящую из электроазмецную струюц;я энергии 4,0 кВт ч/цмическом реакторе ц,11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ПЛАНТ СССР 1(71) Хемише Верке Хюльс А(72) Рихард Мюллер, Лотари Корнелиус Пейкерт (1)Е),лечь мощностью 360 кВт, которая работает при давлении 1 бар с применени 1) 4 С 0 7 С 1 1 / 24 , Г 1 0 3 3 / эле ктродуговомый уголь подверг у ности энергии 1 -пребывания 0,5-11500-2600 Г. Полу 1 аемые из ообразцые соединец 11 я не пре,8 - 1.8-кратное колицегтво компонентов уг 1 я, Ог тав 1 пи йрезкого охлажденя кокс по- второй электродугоцой реаккотором кокс превращают доаосг.тацонителя течение 1 - 15 с в а газибик 11 цц цо технологии электрическои луги 1 глиплазмы, и полученные на стадиях пичищают в случае необходимоле охлаждения. 1 табл.ревают до средней температуры 2600 фС и подвергают пиролизу в течение 2 м с. Получаемую газо-Коксовую смесьЮохлаждают добавлением воды до темпеа 5 ратуры 200 С, затем кокс в циклоне отделяют и газ подают на очистку путем промывки водой или щелоком. Количество образовавшегося газа 45 кг/ч, что соответствует 1,5-кратному количеству летучих компонентов в исходном угле, Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь 327 а удельный расход энергии 11,3 кВт ч/кг ацетилена.15Степень использования угля 457.Отделенный от газа кокс температурой 150 Г, содержащий 987 летучих компонентов, сверху подают в снабженный Аутеровкой цилиндрический реактор с помощью смеси из 257 водяного пара и 757 водорода. Одновременно в реактор подают плазменную струю иэ водорода, имеющую плотность энергии 3,0 кВт ч/нм . Эта струяз25 создается в электродуговом реакторе мощностью 300 кВт. Кроме того, сверху в реактор подается водяной пар так, что в пересчете на содержание углерода в коксе поддерживается молярное соотношение 0:С, равное 1,15. Газификацию проводят при средней температуре 1300 Г в течение 6 с.Часть шлака получается в жидком виде на днище реактора, а газ отводится сбоку на конце реактора, пропускается через теплообменник и в скруббере Вентури охлаждается до 30 С.При этом одновременно и вымывается сажа, вследствие чего в отра 40 ботанном газе отсутствует углерод. Отбирают пробу стекающей воды и определяют содержание твердогО углерода,По количеству воды и содержаниюуглерода можно определить степеньгазификации (977), Выход синтез-газа (СО+В ) 3,6 нм /кг кокса.эОбщая степень использования угля98,3%.П р и м е р 2, В одноступенчатую50электродуговую печь мощностью 360 кВтработающую на смеси из 807. водорода,197, окиси углерода и 17 метана в качестве плазменного газа, поступающейсо стадии газификации, при плотностиэнергии 2,8 кВт ч/нм и давленииз0,5 бар подают мелкораздробленныйуголь с содержацием летучих компонентов 257 в количестве 120 кг/ч (без учета воды и золы) при помощи газа того же состава, что и плазменный, и подвергают пиролизу при средней темтературе 2200 С в течение 2 м с.оПолучаемую газококсовую смесь водой охлаждают до 600 Г и затем в котлеутилизаторе доводят до 200 С. Кокс и газ отделяют аналогично примеру 1. Отделенный кокс содержит 9,87 летучих компонентов. Выход газа, т.е. степень использования угля, 427, т.е. 1,68- кратное летучих компонентов угля. Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь составляет 277. при удельном расходе энергии 11,1 кВт ч/кг ацетилена, )алее работают как в примере 1. 11 ри этом степень газификации 927. а выход синтез-газа 3,4 нм /кг.Общая степень использования угля 967,.П р и м е р 3. Повторяют пример 1 с той лишь разницей, что в газигрикатор подают плазменную струю, создаваемую в электродуговом реакторе мощностью 300 кВт, из газовой смеси, содержащей, об.7,: водород 60, водяной пар 25 двуокись углерода 10, окись углерода 5, Плотность энергии 3,2 кйт ч/нмПри этомппи соотноше 3нии О:С, равном 1:2, процесс проводят при средней температуре 1350 С в течение 5 с. Степень газификации 957., что соответствует выходу синтез-газа, равному 3,5 нм /кг кокса.3Общая степень использования угля 98 Е.П р и м е р 4. Повторяют примерс той разницей, что пиролиз проводят в одноступенчатой электродуговой печи мощностью 300 кВт при плотности энергии 1 кВт ч/нм , средней температуре 1500 С и давлении 0,1 бар в течение 10 мыс с использованием угля, содержащего 39,87, летучих компонентов.При этом выход газа, т.е. степень использования угля 31,87,. что соответствует 0,8-кратному количеству летучих компонентов угля. Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь 23,17, при удельном расходе энергии 13 кйт ч/кг ацетилена.Отделенный от газа кокс, содержащий 12,87, летучих компонентов, подвергают газификации при плотности энергии плазменной струи водорода,3равной 3,9 кВт- ч/нми средней темпе5 53ратуре 1700 С в течение 1 с, Степеньгазификации 977 а выход синтез-газа 3,6 нм /кг кокса.зОбщая степень использования угля987.П р и м е р 5, В электродуговуюпечь мощностью 360 кВт, работающуюна водороде при давлении 1,2 бар и3плотности энергии 5 кВт.ч/нм , подают 120 кг/ч (без учета водыи золы)мелкораздробленного угля (907, сс. 50 мкм), содержащего 27,37 летучихкомпонентов, при помощи потока водорода при нагрузке 20 кг/кг газа. Пиролиз проводят при,средней температуре 2400 С в течений 0,5 м с, послечего реакцию прекращают охлаждениемводой.Выход газа, т.е.,степень использования угля, 49,17 что соответствует 1,8-кратному количеству летучихкомпонентов исходного угля. При этомвыход ацетилена в пересчете на исходный уголь 27,37, что соответствуетудельному расходу энергии 11,0 кйтч/кг ацетилена.60 кг (без учета воды и золы) кокса с содержанием летучих компонентов 5,37, отделенного от газовыхпродуктов пиролиза, подают в снабженный футеровкой реактор при помощигазовой смеси, состоящей из 807, водорода, 197 окиси углерода и 17 метана, Реакционную смесь подвергаютплазменной струей с тем же составом,что и газ-носитель, имеющей плотностьэнергии 2,3 кВт ч/нм (струя создается в дуге мощностью 240 кВт). Путем добавления водяного пара соотношение 0:С доводят до 1,15,Газификацию проводят при среднейтемпературе 800 С в течение 15 с. Приэтом степень газификации 927, а выход синтез-газа 3,4 нм /кг кокса.3 Общая степень использования угля 957.П р и м е р 6. Повторяют пример 5 с той разницей, что используют 140 кг/ч (без учета воды и золы) каменного угля, содержащего 16,17 летучих компонентов, При этом пиролиз прекращают после образования газа в количестве 28,27 что соответствует 1,75-кратному количеству летучих ком" понентов в исходном угле.Таким образом степень использования угля 28,27,.1849 зом.По количеству воды и содержаниюуглерода можно определить степеньгазификации (917,), ыход синтез-газа(СО+Н ) 3,4 нм /кг кокса,Общая степень использования угля98,47,П р и м е р Я (по известному способу). Повторяют пример 7 с тойразницей, что пиролЛз осуществляютпри температуре 4200 К и плотностиэнергии 6 кВт ч/нм в течение 1 м с.3При этом количество образовавшегосягаза 68,3 кг/ч, что соответствует1,4-кратному количеству лету их компонентов в исходном угле.Таким образом, степень использования угля 68,37,. Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь 2037 аудельный расход энергии 23,9 кВт,ч/кгацетилена,Отделенный от газа кокс, содержащий 2,17 летучих компонентов, температурой 150 С сверху подают в снабженный футеровкой цилиндрический реактор с помощью смеси из 257 воляпо 35 40 45 50 55 5 1 О 15 20 25 30 Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь 2223 при удельном расходе энергии 12,7 кВт-ч/кг ацетилена,Кокс с содержанием летучих компонентов 6,77 отделенный от газовых продуктов пиролиза, подвергают гази" фикации в условиях примера 1. При этом степень газификации 937., а выход синтез-газа 3,4 нм /кг кокса.ЭОбщая степень использования угля 95,77,.П р и м е р 7. Повторяют пример 1 с той разницей, что используют 104 кг мелкораздробленного и высушенного бурового угля, содержащего 47 эолы и 497 летучих компонентов, Количество образовавшегося газа 78,4 кг/ч что соответствует 1,6-кратному количеству летучих компонентов в исходном угле. Таким образом, степень использования угля 78,47. Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь 29,97, а удельный расход энергии 12,5 кВт ч/кг ацетилена.Отделенный от газа кокс, содержащий 7,37, летучих компонентов, темпеоратурой 150 С подают сверху в снаб женный Футеровкой цилиндрический реактор с помощью смеси из 257, водяного пара и 757 водорода. Газификацию проводят описанным в примере 1 обра 1531849го пара и 757 водорода, ГазиФикациюпроводят описанным в примере 1 образом.По количеству воды и содержаниюуглерода можно определить степень газиФикации (70 Х). Выход синтез-газа(СО+Н) 2,6 нм /кг кокса,Таким образом, общая степень использования угля составляет лишь 89 Х.Сравнение результатов примеров 1-7с результатами сравнительного опыта8 свидетельствует о достижении целипредлагаемого способа. Кроме того,экономичность предлагаемого способаповышается еще и тем, что удельныйрасход энергии значительно ниже,П,р и м е р 9, Повторяют пример 1с той разницей, что пиролиз проводят в течение 13 м с. При этом получают 60 кг/ч газа, что соответствует 2-кратному количеству летучихкомпонентов исходного угля.Таким образом, степень использования угля 60 И.Выход ацетата в пересчете на исходный уголь 277, а удельный расходэнергии 13,3 кВт ч/кг ацетилена.При газиФикации отделенного от газовых продуктов пиролиза кокса, содержащего 3,37. летучих компонентов,в условиях примера 1 получают сле -дующие результаты,. Степень газикикации 707., а выходсинтез-газа 2,6 нм /кг кокса, Общая5степень использования 887.П р и м е р 10. Повторяют пример1 с той разницей, что пиролиз проводят в течение 9 м с при плотностиэнергии плазменной струи, равной6 кВт ч/нм , При этом получают357,7 кг/ч газа, что соответствует1,9-кратному количеству летучих компонентов исходного угля. Выход ацетилена в пересчете на исходный уголь26,37 удельный расход .энергии13,7 кВт ч/кг дцетипена, л степеньиспользования угля 57,7 Х,Прп газиФиклции отделенного отгазовых продуктов пиропиза кокса,содержащего 2,97 летучих компонентов,в условиях примера 1 получают спедующие результаты.Сте гэнь гд зиФи капни 73, д выход синте:-глзд 2,7 нм /кг кскса, Общая с гепень с ссэссьзовснся угля 87"Грлвнеьчс рс. эультлтов примерд 1 и срлтьчтс ьнсх примеров 9, 10 с видете.гьс гу т -ом, что спи пр ве,сении пиролиза до образования газовыхсоединений в количестве, превышающем1,8-кратное количество летучих компонентов исходного угля, выход ацетилена снижается от 32 до 27 и 26,37,соответственно, при повышении удельного расхода энергии от 11,3 до 13,3и 13,7 кВт, ч/кг ацетилена соответственно и, кроме того, степень газиФикации снижается от 97 до 70 и 737соответственно, что означает 25-287 ное уменьшение выхода синтеза-газа(от 3,6 до 2,6-2,7 нм/кг кокса).Существенно снижается и общая степеньиспользования угля.П р и м е р 11. Повторяют пример4 с той разницей, что пиропиз осуществляют в электродуговой печи мощностью 250 кВт. При этом плотностьэнергии 0,8 кВт ч/нм и средняя темзпература снижается до 1400 Г. Газобразуется в количестве 25,37 чтосоответствует 0,6-кратному количест ву летучих компонентов исходного угпяВыход ацетилена в пересчете наисходный уголь 12,97 при удельном расходе энергии 19.4 кВт ч/кг ацетилена. Таким образом, степень использования угля 25,3 Х.При глзиФиклции отделенного отгазовых продуктов спсэопизл кокса,содержащего 23,91 летучих компонентов, в ус.совиях примера 4 получаютследующие результаты.Сте сев га зисикасии 787., а выходсинтез-глзл 2,8 нс/кг кокса, Общаястепень использования угля состлвля е 27Сравнение результатов примера 4и сравнительного примера 11 свидетельствует о том, чтс при проведениипиролизл до образования газовых соединений в коэичестне, меньшем 0,8 крлтцога ксэпичествд летучих компонентов исходного угля, выход ацетиленаснижается от 23,1 до 2,9 Е при повышении удельного расхода энергии от13,7 до 19,4 кВт ч/кг ацетилена, а50выход синтез-газа уменьшается от3,6 до 2,8 нм /кг кокса при снижениизстепени газпФикдцси от 97 до 787,.Гущественно снижлется и общая степс.нь использования угля55Г рм е р 12. сВтсрякГ иэимерс Го раз ннцс:т ,и к цсэ сэсуссестээст н 7 э) с, н тс. :чс ниг1531849 10 16 с, При этом степень газификации577, а выход синтез-газа 2 нм /кгкокса. Формула изобретенияСпособ получения ацетилена и син таз-газа путем пиролизации в потоке газа-носителя в электродуговом реакторе, охлаждения продуктов пиролиза и последующего отделения содержащего ацетилен газового потока, о т л н. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет более полного и эЫзективного исП р и м е р 13. Повторяют пример1 с той разницей, что газификациюосуществляют при 1750 С в течение0 8 с. При этом степень газификацииз967 Х, выход синтез-газа 2,4 нм /кгкокса. пользования сырья, пиролиз осуществ-,ляют при плотности энергии 15 кВт ч/нм и температуре 1500 152600 С в течение 0,5-10 мс до образования газообразных соединенийв количестве, равном 0,8- 1,8-кратному количеству летучих компонентовугля, а остаток пиролиза, содержащий 205 3-12 8 Х летучих компонентов, подвергают газипикации с использовани-ем технологии плазмы в присутствииагента газификации при 800-1700 С вотечение 1-15 с.Данные по количеству и составу ацетиленсодержащего газа и синтез- газа сведены в таблице. Сравнение результатов газификации в примерах 1-7 с результатами газификации в сравнительных примерах 12 и 13 свидетельствует о существенности предлагаемых пределов режима процесса газификации, так как при их несоблюдении результаты газификации являются неудовлетворительными. Прикер Состав аиетиленсодераавего газа, об.г КоличестКоличествозгаза нк Во Газаниз258,4 9,9 218,6 20,0 258.4 23,2 332 1 200 7 О,В 7 О,7 63,8 70,9 1,з 1,4 1,з г,г 1,4 1,5 1,8 3,219,6327,2 65,770,6 72,2 719 735 72,5 67,8 75,9 73,7 гз,4 9, 1 1 В,а 18,5 В,7 0,8 06 3,0 Э,6 0,7 0,8 о,а о,г о,г 210, 9 77,7 448,5 3736 279,3 240,6 323,7 2584 258,4 45 5 З, 7,1 в,о 1,3 з,г о,ь г,г 1,в 5,6 З,7 7,9 Составитель Р.ГоряиноваТехред М.Ходанич Корректор В,Кабаций едак улько Заказ 7969/58 Тираж 352НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытия:при ГКНТ СС Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 1 10,7 85,6 2 12,8 65,8 3 10,7 85,6 4 6,0 92,0 5 13,4 77,8 6 15,7 79,6 7 34,5 13 в г 6,4 г,7 9 8,3 82,9 1 О 9,4 80,811 34 941 12 10,7 85,6 1 Э 10,7 85,6 14 0,3 0,1 о,в 35 4,3 1,0 1,о 0,4 о з 7,8 87 8,9 7,5 7,В 7,5 14 в,г 66 356,6 343, 1 320,3 357,9 372,7 347,0 209,5 185,7 290,4 291,4 285,6 254,0 г 74,4