Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса и реактор для его осуществления

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) .ъЖ9/02, С 01 В 3/00 1)5 ВЕ,6 ОМСТВО СС (ГО ПАТЕНТ СС ОПИС ЗОБРЕТЕНИ ДНИ ТЕНТУ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ВОДОРОД И ОКСИД УГЛЕРОДА,ПРИ СУХОМ ТУШЕНИИ КОКСА И РЕАКТОРДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71 Государственный всесоюзный институт по проектированию предприятий коксохими еской промышленности нГипрококсн и Йа ьковский государственный университет им, .М,Горького(56 Авторское свидетельство СССР Р 02354, кл, С 10 В 39/02., 1981.Химия твердого топлива, 1984,Зубилин И,ГПривалов В,Е.во становительнЪх газов для мет(57) Сущность изобретения: через ную массу раскаленного кокса пр охлаждающую смесь, содержащу вый газ и окислительсодержащи качестве которого используют д газ и/или диоксид углерода или с оксида углерода и водяного пара емном соотношении коксов окислительсодержащий гаэ 1:(О, Способ осуществляют в реакторе у сухого тушения кокса, отношение ного сечения которого к его высот ляет 12, 0 - 14,7. 1 з.п.ф-лы, 1 ил 2 енев, ун,М 3, с.120. Получение аллургии в ко охимическои промышленности.аивй имеет ограниченное металлургической промышленностью применение, т,е. может быть использован только как восстановительный газ в доменном и др, производствах металлургической промышленности,фИзвестен способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, предназначенного для применения в доменном производстве, принятый за прототип настоящего изобретения. Согласно этому способу на поверхности насыпной массы раскаленного кокса при сухом тушении его смесью коксового и доменного газов, или коксового газа и пара, протекает процесс конверсии углеводородов с образованием газа, содержащего водород и оксид углерода. При этом, при соотношении коксового и доменного газа в смеси 1:(0.77-1,15) соотноИзобретение относится к химической, сохимической и коксогазовой промышности и может быть использовано для учения газа, содержащего водород и окуглерода, при сухом тушении кокса. ко ле по си ен способ и ород и окс в том, что 700-750 ного пара в ы 1,05:1,10 т через рас я с последу олучения газа, содерид углерода, заключао предварительно С смесь углеводоросоотношении пар-уго объему однократно аленный кокс для его ющим получением гаИзвестего водйсяетую дводядородускаюждени до и лерода а, содержащего Сотношении (и) Недостаткомо)иу решений яв одород и окс равном аналогич) яется то,й этими3.ых предлагаечто полученный способами газ тированн ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО подвиж- опускают ю коксой газ, в оменный месь дипри обьый гаэ: 27 - 0,50), становки поперече состав- табл, 179242235 40 45 50 55 Целью изобретения является получение газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа.Укаэанная цель достигается тем, что в способе получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса охлаждающей смесью, согласно которому на поверхности движущейся насыпной массы раскаленного кокса ведут конверсию углеводородов, согласно изобретению, соотношение углеводородсодержащего и окислитель содержащего газов в охлаждающей смеси составит 1:(0,27-0,5) соответственно,Укаэанная цель достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа, состоящем из установки сухого тушения кокса и производства газа, содержащего водород и оксид углерода, включающий реактор, соотношение площади поперечного сечения (Я) и высоты (Н) реактора, согласно изобретению, составляет Я/Н 12,0-14,7,Повышение верхнего предела интервала окислительсодержащего газа в соотношение водорода и оксида углерода в целевом газе - продукте (1 = 927-1027 С) не превышает а 1,3 - 1,5, а при соотношении коксового газа и пара 1:(0,27 - 0,40) а(Н 2/СО) 4,5 при температуре газа на выходе 927 - 1027 С,При увеличении объемного соотношения коксового газа и компонента, содержащегоо окисл ител ь (СО 2, Н 20) отношение а= Н 2/СО уменьшается (при С 02) или остается неизменным (при Н 20), а уменьшение величины объемного соотношения реагентов приводит при том и другом окислителе к выделению сажистого углеводорода.Способ осуществляют в установке сухого тушения кокса, принятой за прототип предлагаемого устройства, с использованием раскаленного кокса как непрерывно движущегося нас адоч ного материала,обладающего высокими исходными температурами после выдачи из коксовых печей (1000 - 1050 С), При этом установка включает реактор-теплообменник диаметром 9 м и высотой 7 м высота всей камеры тушения 20 м.Способ и устройство позволяют повысить выход (процентное содержание) газа, содержащего водород и оксид углерода, однако они не позволяют расширить сферу применения газа, например, получить газ ссоотношением (Н 2/СО) равным 1,8 - 2,2, удовлетворяющим требования ГосНИИМетанолпроект и газам, предназначенным для синтеза высокооктановых компонентов неэтилированных (экологически чистых) бензинов. 51015202530 шении ведет к газификации кокса и повышенному выходу компонента СО и, следовательно, к снижению а, а снижение нижнего предела в указанном интервале приводит к пиролизу углеводородов и выделению сажи- стого углерода.Заявляемые способы и реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, представлены технологической схемой на чертеже. Противотоком сходу раскаленного до 1250-1300 С кокса в реактор 1 по центральному газоходу 2 подают из газового смесителя 3 нагретую до 600- 750 С охлаждающую смесь, включающую углеводород, содержащий коксовый газ и окислительсодержащий газ в отношении 1:(0,27 - 0,5) соответственно. В результате теплообмена с коксом температура газовой смеси поднимается,При достижении 750 С углеводороды взаимодействуют с окислителем, что приводит к конверсии углеводородов и получению полезных компонентов газа Н 2 и СО в соотношении а = 1,8 - 2,2. (При этом эндотермическая реакция конверсии интенсивно отнимает тепло от кокса).Нагретый до 900 - 1000 С целевой газ отводят по кольцевому каналу 4 в пылеосадительный бункер 5 для осаждения наиболее крупных частичек кокса, а затем в газовый смеситель 3, где он отдает тепло свежему потоку газовой охлаждающей смеси, охлаждаясь при этом до 180 - 200 С, и газовый оросительный холодильник 6, где он охлаждается до 35 - 40 С, После этого газ направляют в электрофильтр 7 и затем, посредством нагнетателя 8, к потребителю,Исходя из технологически необходимого времени пребывания в реакторе 1 газовой смеси (для обеспечения а=1,8 - 2,2), для охлаждения кокса площадь поперечного сечения реактора была приняга 54 - 73,6 м, аг высота реактора 4,5 - 5 м Я/Н = 12 - 14,7/.П р и м е р 1, В качестве углеводородсодержащего газа, участвующего в охлаждающей смеси, использован коксовый газ, который вводили в газовую смесь в соотношении коксовый газ - диоксид углерода (окислитель) 1;0,27 по объему. Удельный расход коксового газа составил 0,29 нм /кг кокса, расход охлаждающей смеси 0,363 нм/кг кокса, . В ремя контра кта охлажда ющей смеси с коксом 6 с. Удельный выход синтез-газа 0,51 нм /т, кокса, ОтношениеН 2а = = 1,94. Процентное содержание азоСОта в синтез-газе 2,4 ф Химический состав, определенный посредством отбора проб, на выходе из реактора 1 и на выходе из электСО Н 296, а= 2,0 количество й 2 = 1,9% В табл,1 приведены сравнительныеые, полученные при осуществлении изного способа и предложенного. да 1 н рофильтра 7, отвечает требованиям к синтез-газу ГосНИИМетанолпроекта, а также соответствует требованиям к восстановительным газам, применяемым в металлургии (см.4), 5П р и м е р 2, В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового и доменного газа в соотношении 1;0,5 по объему и поизучали газ с соотношением а(Нр/СО) = 1,9 и процентным содержанием азота равным 10 13,8, что также как и в предыдущем примере собтветствует.требованиям к синтез-газу и восстановительному газу. 1 1Удельный расход коксового газа составил 0,491 нм/кг кокса, доменного 0,25 нмэ/кг 15 кокоса (охлаждающей смеси 0,747 нмэ/кг кокса), Время контакта охлаждающей смеси с ко сом 6 с,П р и м е р ЗВ качестве охлаждающей емси применяли смесь коксового, домен ноо газа и газа С 02 в соотношении 1:0 25:0,14 по объему и получали целевой газ с соотношением а= Н 2/СО = 1,9 и содержанием азота 7,5%.Уд.расход коксового газа 0,582 нмэ/кг 25 ко са, уд.расход доменного газа 0,15 нм/кг уд.расходС 02 0,082 нмэ/кгП р им е р 4. Для охлаждения кокса ипо учения синтез-газа использовали смесь 30ко ового газа, водяного пара и газа С 02 в со ношении 1;0;25;0,16, Удельный расход ко Ьового газа составил 0,218 нм /кг кокса, па огазовой смеси 0,362 нмэ/кг кокса,Время контакта парогазовой смеси с 35 ко сом 6 с. Удельный выход синтез-газа 0,4 9 нм /кг, коорый посвоемухимическому составу соответствует требованиям к восстановительному газу, применяемому в ме аллургии, 40 Иэ табл,1 видно, что при всех заявляемых соотношениях обеспечивается требуемое соотношение Н 2/СО = 1,8-2,2.Из табл,2 видно, что предлагаемые способ и устройство по сравнению в известными позволяют получить гаэ с соотношением а(Н 2/СО) й 2, что дает возможность испольэовать его в качестве синтез-газа при прочих необходимых условиях (И 2 = 14%); улучшить восстановительные свойства получаемого газа за счет увеличения в нем (СО+ Н 2); расширить технологическое возможности УСТК, позволяющей производить не только восстановительный газ, но и синтез-гаэ; снизить угар кокса; интенсифицировать процесс охлаждения кокса за счет увеличения объема тепла на реакцию конверсии на 15-55 ккал/кг; повысить производительности УСТК по потушенному коксу; повысить удельный выход конвертированного газа по сравнению с удельным расходом охлаждающей смеси.Формула изобретения1. Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса, включающий конверсию углеводородов на поверхности подвижной массы кокса при пропускании через кокс охлаждающей смеси, состоящей из коксового газа и окислительсодержащегО газа, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа, в качестве окислительсодержащего газа используют доменный газ и/или диоксид углерода или смесь диоксида углерода и водяного пара при объемном соотношении коксовый гаэ:окислительсодержащий газ 1:(0,27-0,50).2. Реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса; содержащий корпус, о т л ич а ю щ и й с я тем, что Отношение поперечного сечения корпуса к его высоте составляет 12,0-14,7.1792422 Угар кокса, кг/т Произво- дительность 1 м УСТК по потушенному коксу, 7 ь Удельный расход охлаждающей смеси,нм /кгкокса Удельный выход кон- вертированного газа, з/ щ- са Н 2/СО 0,6 162 0,0-5,0 4,0-7,0 100 0,7 155 0,63 96 0,72 0,36 0,0 189 117-122 108-113 0,510 3,0 0,31 175 0,459 1,07 0,0 180 0,81 110-116 105-110 0,74 0,0 170 0,845 Способ (охлаждающая смесь газов) Известный (прототип)коксовый газ, пар коксовый газ; доменный газПредлагаемый коксовый газ, диоксид углерода коксовый газ, пар, диоксид углеродакоксовый газ, доменный газ, диоксидуглеродакоксовый газ, доменный газ Отнимае,мое от кокса тепло эндо- термических реакций конверсии, ккал/кг Н 2/СО -3,6)1792422 Составитель И.ЗубилинТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Реда кт одако указ 169 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина