Способ автотермической каталитической конверсии углеводородов и установка для его осуществления

(Б 1) б С 01 В 3 36 В 013 8 ОО СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)рг) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ идетельству авто ском(71) Институт газа АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР М 168836,кл. С 106 11/02, 1970.(54) СПОСОБ АВТОТЕРМИЧЕСКОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ ИУСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к технологии автотермической конверсии газообразных углеводородов и к структурным схемам установок на основе реактора автотермической конверсии дляполучения восстановительных атмосфер, Сцелью повышения восстановительной способностиконвертированного газа в способе автотермической каталитиче ской конверсии углеводородов, включающем разделение исходного воздуха на два потока, первый из которых смешивают с ис - ходными углеводородами, а второй подают на смешение с продуктами окисления углеводородов и направляют полученную смесь в каталитическую зону, продукты окисления углеводородов подают в центральную часть каталитической зо - ны ло оси реактора а второй поток воздуха подают в периферийную часть эоны причем коэффициент расхода первого потока воздуха выбирают в соответствии с условием асса,1 с где а - общий коэффициент расхода воздуха, а - коэффициент расхода первого потока воздуха, а - коэффициент расхода воздуха насгранице сажеобраэования 2 сп ф-лы 4 табл, 1Лзобретение относится к технологии автотермической конверсии газообразных углеводородов и к структурным схемам установок на основе реактора автотермической конверсии для получения технологических восстановительных атмосфер,Целью изобретения является повышение восстановительной способности конвертированного газа.П р и м е р 1. Установка см, чертеж)имеет реактор с камерой 1 катализа шахтного типа, заполненной катализатором, На входе в нее по оси расположен патрубок 2 ввода первичной смеси с подключенными к нему линиями 3 и 4 подвода углеводородного газа и первичного воздуха. По периферии камеры 1 расположен кольцевой коллектор 5 с отверстиями 6, ориентированными вдоль внутренней стенки футеровки 7 в сторону выхода, с подключенной к нему линией 8 подвода вторичного воздуха, имеющей регулировочный вентиль 9, Отверстия 6 для выпуска воздуха из коллектора 5 могутбыть щелевыми вплоть до кольцевой щели). Линии 4 и 8 являются ответвлениями линии подачи воздуха 10, На выходе из реактора расположен штуцер 11, соединенный с линией 12 отвода конвертированного газа. На линии 12 установлены датчики 13 сажи и 14 концентрации остаточного метана в продуктах конверсии, подключенные к входам управляющего блока 15, выход которого подключен к исполнительному механизму 16 вентиля 9 на линии 8 вторичного воздуха,П р и м е р 2, Установка работает следующим образом,В камеру катализа 1 через патрубок ввода первичной смеси 2 подают по линии 3 углеводородный газ, по линии 4 первый поток воздуха, второй поток воздуха при неизменном общем количестве подаваемого воздуха подают в кольцевой коллектор 5 с отверстиями 6, ориентированными вдоль внутренней стенки футеровки 7, по линии 8, регулируя соотношение подачи воздуха между двумя потоками с помощью вентиля 9, Весь поток воздуха до деления на два потока подают по линии 10, Компоненты первичной смеси реагируют на катализаторе в камере катализа 1 с выделением тепла. Второй поток воздуха проникает через отверстия 6 вдоль стенки футеровки 7 и частично окисляют продукт конверсии первичного потока и остаточный метан, проскакивающий в пристенном слое,Продукты окисления вторым потоком воздуха по ходу газа постепенно перемешиваются с основным потоком, образуя к выходу через штуцер 11 однородную газову смесь, выходящую из камеры катализа полинии 12,Дополнительное тепло, выделяемоепри окислении реагирующей смеси иэбы 5 точным воздухом, повышает температуру впристеночном слое и выравнивает температурную кривую в горизонтальных сеченияхкатализатора. Состав конвертированногогаза анализируют датчиками 13 и 14, сигналы от которых подают в блок 15, в которомсравнивают сигнал датчика 13 с заданнымнулевым уровнем концентрации сажи и припревышении этого уровня на исполнительный механизм 16 подают сигнал, ведущий кснижению расхода вторичного воздуха, Приотсутствии сажи регулирование расходавторичного воздуха ведут по сигналу датчика 14 путем экстремального регулированияв пределах20 аа 1 ас.П р и м е р ы 3 - 8 способа автотермической каталитической конверсии углеводородов осуществлены на лабораторнойустановке при постоянном режиме работыреактора со следующими параметрами:Расход воздуха Ч = 132 дм /чрасход природ. газа Ч - -46 дм /ч;общий коэффициент расхода воздухаа= 0,30;объемная скорость(по природному газу)О/=400 чтемпература нагрева исходных веществперед входом в реакционную зону 500 С,Результаты осуществления способа впримерах 3 - 8 приведены в табл.1, где Г 0 бя.,Бобщ. и В 2 соответственно общие расходыприродного газа, воздуха и расход вторичного воздуха, дм /ч, Лт 1, Л 12, Л 1 з - показанияздифференциальных термопар соответственно в верхнем, среднем и нижнем участках реакционной зоны, С, в графе "сажа"знак "+" означает наличие сажи, знак "-" -ее отсутствие, СН - концентрация остаточного метана в конвертированном газе, % отобьема сухого газа,а - общий коэффициент расхода воздуха;а; - коэффициент расхода воздуха впервичной смеси,50П р и м е р 3 осуществлен в соответствиис описанием способа-прототипа, весь воздух в смеси с природным газом подают на катализатор с температурой 500 С, второй поток воздуха не подают,В примере 4 постепенно, начиная с нуля, увеличивают подачу второго потока воздуха до появления сажи (знак "+" в графе сажа),1828057 Таблица 1 Таблица 2 Таблица 3 В примере 5 уменьшают подачу второгопотока воздуха до исчезновения сажи.В примерах 6 - 8 устанавливают промежуточные значения В 2,Из табл,1 следует, что подача второго 5потока воздуха во всех примерах снижаетконцентрацию остаточного метана, причемв числе бессажевых примеров существуетоптимальный по В 2 (пример 6), параметрыкоторого соответствуют условиям проведения процесса в соответствии с изобретением,Это подтверждено данными табл,2, вкоторой для примеров 3 - 8 приведены полные составы функции, рассчитанные по составу: Пн - процент конверсии и (СО+ Н 2),(СО 2 + Н 20) - восстановительная способность атмосферы,Из табл.2 следует, что в примере 6 достигнута максимальная глубина превраще ния и обеспечено наибольшее повышение восстановительной способности конвертированного газа.Примеры 9 и 10 осуществлены на опытно-промышленной установке автотермической воздушной конверсии производительностью 150 нм (час, Результаты примеров осуществления сведены в табл. 3 и 4.Расходы газа и воздуха представлены в нм /час.П р и м е р 9, Осуществлен на опытно- промышленной установке, конструкция которой выполнена согласно прототипу,Из табл.4 следует, что применение изобретения взамен прототипа позволяет повысить восстановительную способность атмосферы с 5,6 до 9,8 при соответствующем увеличении глубины конверсии с 90,4 до 93,3 ,1828057 Таблица 4 аи 1 а ормул где и - ооздуха; и 1 - коэ н изобретения ОТЕРМИЧЕСКОЙ КАТА НВЕРСИИ УГЛЕВОДО ТАНОВКА ЛЯ ЕГОСПОСОБ АВТЛИТИЧЕСКОЙ КОРОДОВ И УС ДОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1. Способ автотермической каталитической конверсии углеводородов с пол учением технологической восстановительной атмосферы, включающий разделение исходного воздуха на два потока, первый из которых смешивают с исходными углеводородами, а второй 15 подают на смешение с продуктами окисления углеводородов и направляют полученную смесь в каталитическую зону, отличающийся тем, что, с целью увеличения восстановительной способно сти целевого продукта, смешение второго потока воздуха с продуктами окисления углеводородов осуществляют путем подачи продуктов окисления углеводородов в центральную часть каталитической 25 зоны по оси реактора, а воздуха - в периферийную часть зоны, причем коэффициент расхода первого потока воз 30 духа выбирают в соответствии с условий коэффициент расхода ффициент расхода первогопотока воздуха;ас - коэффициент расхода воздуха агранице сажеобраэования.2. Установка для автотермической каталитической конверсии углеводородовс получением технологической восстановительной атмосферы, включающая футерованную камеру катализа, штуцер ы ввода первого и второго потоков воздуха и углеводородов и вь 1 вода продукта, кольцевой коллектор со штуцером ввода второго потока воздуха, снабженный отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью увеличения восстановительной способности целевого продукта, штуцер ввода углеводородов и первого потока воздуха расположен в центре камеры катализа, а штуцер ввода второго потока воздуха расположен по периферии камеры катализа со стороны воздуха, и отверстия коллектора ориентированы вдоль внутренней стенки футеровки в сторону выхода целевого продукта,1828057 Составитель А, ЛобановскаяТехред М.Моргентал Корректор Н. Бобкова Редакт Заказ 5 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10