Способ термокаталитического получения водорода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 81984 в .3 Ц 55 С 01 В 3/ НТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР О,"Я 4 Щру ИЗОБР ЕЛЬСТВ РСКОЧУ С чно-исследоин, И,В,ТополександроваМ., Химия, т,1 ТИЧЕСКО перерабатываимической оти. Сущность му расширения м варье гене- аются(71) Грозненский нефтяной нвательский институт(56) Справочник аэотчика.1967, стр. 98 - 99 (прототип),(54) С 1 ЭСОБ ТЕРМОКАТАЛПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА(57) Использование: в нефтеющей, химической и нефтехраслях промышленностизобретения; решает пробле Изобретение относится к способам производстваа водорода и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслях промышленности.Целью изобретения является расширение ресурсов сырья при одновременном значительном сокращении расхода топлива на процесс и соответственно затрат на эксплуатацию установки при обеспечении стабильности работы установки в целом.Поставленная цель достигается путем использования трех реакторов с.движущимся слоем гранулированного катализатора (типа ГИАП или КСН), работающих в сменно-циклическом режиме по стадиям реакции и регенерации. При этом проведение реакции без водяного пара или с незначительным его количеством (дозирование водяного пара обусловлено молекулярной массой сырья и тепловым эффектом реак 2ресурсов сырья и снижения энергоемкости технологической схемы получения водорода. Конверсию углеводородного сырья осуществляют в движущемся слое гранулированного катализатора в трех реакторах, работающих в сменно-циклическом режиме по стадиям реакции и двухступенчатой регенерации. первая ступень - при подаче водяного пара, вторая - при подаче воздуха, Применение двухступенчатой регенерации катализатора от отложения кокса позволяет не только восстановить каталитическую активность катализатора, но и увеличить выработку водородсодержащего газа, а также обеспечить подвод тепла на реакцию. 1 табл., 1 ил. ции, величина которого при сокращении подачи пара значительно уменьшается сопровождается образованием кокса на поверхности катализатора, Последующая двухступенчатая регенерация катализатора: стадия - при подаче водяного пара, в период которой образующийся водородсодержащий гаэ (см, табл.1) выводится совместно с потоком газа из реактора на стадии реакции, и 2 стадия - воздухом; позволяет, с одной стороны, восстановить каталитическую активность катализатора и увеличить выработку водородсодержащего газа, а с другой стороны, генерировать тепло. аккумулирование которого слоем катализатора перед подачей сырья в стадии реакции обеспечит проведение последней и позволит свести тепловой баланс стадий реакция - регенерация к нулю, Кроме того, путе ирования времени циклов реакции р рации и расхода водяного пара соэдусловия, позволяющие вести процесс кон- Всхеметакжепредусмотрены;теплообверсии широкой гаммы нефтепродуктов менное устройство 10, циклонный сепара(природного газа, водородсодержащего га- тор 11, насос 12, сазодувка 13, а такжеза, газового конденсата, низкосортных бен- линии; жидкого сырья 14, газообразногозинов, низкосортных керосинов, дизельных 5 сырья 15, воздуха 16, водяного лара 17, дыфракций и гудронов в растворителях) без мовых газов 18, газов конверсии 19, отрабодополнительной, кроме неглубокой серо- танного катализатора 20, транспортногоочистки, подготовки к переработке и с зам- воздуха 21, свежего катализатора 22, необкнутым тепловым балансом, ходимые для нормальной эксплуатации усПредлагаемый способ. может быть осу тановки.ществлен по представленной ниже схеме Установка работает следующим обра(фиг,1), в которОй термокаталитический про- зом: жидкое сырье 14 после насоса 12, нацесс производства водорода проводят в гретое. до. температуре 600 С ввертикальных реакторбх 1," загруженных теплообменнике 10 в,парогазообразном согранулированным.катализатором; движу стоянии поступает в реактор 1, где прохощимсясверхувниз. дит паровая конверсия углеводородов,Равномерность распределения возду- . Переключением реакторов чередуются стаха, водянога пара,багаза или паров по сече-: дии (несколько минут) реакции и регенера; нию каталйзатора ц реакторах . ции. При переработке газообразного сырьяобеспечивается внешними. распределитель используется линия 15. После стадии окисными 2 и сборными 3 коллекторами,:. лительной.регбннерации катализатора кратНа линйях подачи сырья, водяного пара ковременно (0,5-1 мин) возобновляетсяи воздуха,установлены специальные. пере-подача водяного пара для.осуществления. ключающиеСя. устройства 4,.обеспечиваю- продувки:слоя катализатора перед стадиейщйе сменно-циклический режим, работы 25 .реакции;.Водяной пар 17 или воздух 16,реакторовЛ- промежуточная емкОсть ката-подаваемые в реактор 1;:подогревают в ре-.лизатора; :. ;..:. :,:генеративных. теллообменниках 10 доЦиркуляция . катализатора осуществ-., 600 С,ляется с помощью системы .атсекающихИспользование трех реакторов, работа. клапановб, обеспечивающих его.периоди ющих по схеме:2:1 или 1:2, позволяет в заческое движение, При.этом движение каж- висимостиг качества сырья и выбранногодой порции каталйзатора осуществляется . режима варьировать соотношение временипри последовательном открь 1 тии одногб из реакции,и регенерации, Газы конверсии 19,шести клапанов лрй йяти закрытых, что .содержащие 70-80 водорода,пройдятеппредотвращМт переток газов по трансйор .лообменное устройство 10 и циклонный сетнымлиниямиподдерживавт:заданновдав- . паратор:11, поступают на дальнейшуюление в реакторах, , Очистку и Концентрирование водорода, анаУказайная сйстема транспорза диспер- . логйчные прототипу;сных контактов.используется в промышлен- На специальной установке. моделируюности на установках риформинга при 40 щей реактор, работающий в Циклическомдавлении до 16 атм и повышенных темпера- режиме, были проведены эксперименты, устурах,:. ловия и результаты которых представлены вВ .условиях рассматриваемой схемы таблице и примерах, характеризующих раэциркуляция также необходима для периоди- личные технологические режимы процесса.ческой замены беэ остановки установки ка П р и м е р 1. Каталитическая конверсиятализатора в реакторах в. связи с его углеводородного газа, содержащего, об.;6:постепенной дезактивацией и измельчени- СНд 86,95; С 2 Н 6 10;7: СзНв 1,04; Сд 1,25; Счем,0,09 М = 20, в сменно-циклическом режимеДля отделения мелочи и возврата рабо- (1:2) по стадиям реакции (6 мин) и окисличей фракции в реакционную систему уста тельной регенерации(12 мин) при темперановленосепарационноеустройство 7, . туре реакции 870 С и обьемной скоростиДля догрузки свежего катализатора подачи газа, ч 325.предусматривается загрузочный бункер 8. Водяной пар в реактор подавался в сосоединенный транспортной линией с верх- отношении 0,1;1 моль на 1 моль сырья.ним бункером 9. Сопоставление экспериментальныхКроме того, движение катализатора в данных (табл.1) с показателями прототипаплотном слое способствует улучшению рас- свидетельствует, что в отдельных примерахпределения газоларовых потоков по сече- (3 и 7) выход водорода ниже. Последнее нению .реакторов и снижению перепада является недостатком предлагаемого продавления в них, цесса производства водорода. а обусловле 181984810 стадии реакции; 15 20 25 30 35 40 45 50 55 но отсутствием водяного пара в стадии реакции,. подача которого увеличивает выход водорода. Укаэанное подтверждается примерами 4 и 5, кроме того. необходимо отметить, что, несмотря на уменьшение потенциального содержания водорода в тяжелых сырьевых фракциях, используемых в предлагаемом процессе, достигается (примеры 5 и 6) больше, чем в прототипе выход водорода. П р и м е р 2. Каталитическая конверсияуглеводородного газа в режиме примера 1 сиспользованием водяного пара при соотношении пар/газ - 3:1 (моль/моль),.П р и м е р 3, Каталитическая конверсиябензина (плотность - 0,7618; массовое содержание, О: ароматических углеводородов 16,84; непредельных углеводородов19,71; серы 0,63; начало кипения (ООС) 50,конец кипения 205), М = 108. Объемная.скорость подачи бензина, ч 0.54, остальныепараметры по примеру 1,Водяной пар в систему не подавался.П р и м е р 4. Кэталитическая конверсиябензина в режиме примера 3 при подачеводяного пара с соотношением пар/бензин- 1,3:1 (моль/моль),П р и м е р 5. Каталитическая конверсиякеросина (плотность 0.8185; массовое содержание, О/о; ароматических углеводородов 21,02; непредельных углеводородов0,06; серы 0,021; начало кипения (ОС) 175,конец кипения 307) в режиме примера 3,Водяной пар в систему не подавался.П р и м е р 6, Каталитическая конверсиякеросина в режиме примера 5 при подачеводяного пара с соотношением пар/керосин - 1,2:1 (моль/моль),П р и м е р 7. Каталитическая конверсиядизельного топлива М = 200 (плотность.0,8363; массовое содержание, О: ароматических углеводородов 30, непредельньв углеводородов 1,12; серы 0.13: началокипения (О С) - 185. конец кипения - 363) врежиме примера 3Водяной пар не подавался.П р и м е р 8, Каталитическая конверсиядизельного топлива в режиме примера 7при подаче водяного пара с соотношениемпар/дизельное топливо - 1,2;1 (моль/моль).П р и м е р 9. Каталитическая конверсиядизельного топлива в режиме примера 8,Цикл реакции 5 мин, регенерация водянымпаром, подаваемом в соотношении 2 кг/кгкокса, 10 мин и воздухом 5 мин.Таким образом в соответствии с представленным описанием и экспериментальными данными предлагаемый способ термокаталитического производства водорода позволяет:перерабатывать углеводородное сырье широкого фракционного состава, содержащее непредельные, ароматические углеводороды и смолы;упростить технологическую схему получения водорода и сократить расход водяного пара, уменьшить потребление тепла в уменьшить количество балластного газа(С 02) и тем самым сократить мощность блоков очистки и концентрирования водорода; увеличить выработку водорода в стадии дожига СО в С 02 в связи с возрастанием отношения СО/С 02;осуществлением стадии регенерации катализатора в две ступени увеличить выработку водорода при подаче водяного пара на 1 ступень регенерации и обеспечить тепловой режим стадии каталитической конверсии сырья за счет аккумулирования слоем катализатора тепла, вьделившегося в период 1 ступени окислительной регенерации катализатора воздухом; использовать аппараты иэ слаболегированных сталей;обеспечить стабильную работу реакторного блока вне зависимости от термостойкости катализатора,Экономический эффект от использования предлагаемого способа в сравнении с базовым обьектом (установкой Г-107 ГНПЗ им, Ленина) составит ориентировочно 476 тыс.руб. в год (эа счет снижения затрат на топливо),Формула изобретения Способ термокаталитического получения водорода, включающий паровую каталитическую конверсию углеводородного сырья, двухступенчатую конверсию окиси углерода, очистку конвертированного газа от двуокиси углерода и метанирование окислов углерода, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения энергозатрат и обеспечения воэможности использования углеводородного сырья с мол,м. 20-200, паровую конверсию осуществляют в движущемся слое гранулированного катализатора, подаваемого в параллельные реакторы, работающие в циклическом режиме, причем на стадии конверсии в поток сырья подают перегретый водяной пар в отношении 0,1-3 моль на 1 моль сырья, при этом проводят адиабатическую регенерацию катализатора в две ступени, на первую из них подают водяной пар. а на вторую - воздух. с последующей продувкой слоя катализатора водяным паром.1819848 ставитель Ю.Вотлохинхред М,Моргентал Корректор М.Шароши актор И.Никольс Заказ 2004 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, 10