RU2415703C2 - Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end - Google Patents
Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415703C2 RU2415703C2 RU2009106582/04A RU2009106582A RU2415703C2 RU 2415703 C2 RU2415703 C2 RU 2415703C2 RU 2009106582/04 A RU2009106582/04 A RU 2009106582/04A RU 2009106582 A RU2009106582 A RU 2009106582A RU 2415703 C2 RU2415703 C2 RU 2415703C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methane
- gas
- reactor
- zone
- reaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к органической химии, в частности к способам прямого термического окисления метана кислородом воздуха с целью получения метанола и тепловой энергии, и может быть использовано при утилизации шахтного метана в горнорудной промышленности.The invention relates to organic chemistry, in particular to methods of direct thermal oxidation of methane by atmospheric oxygen to produce methanol and thermal energy, and can be used in the utilization of mine methane in the mining industry.
При добыче полезных ископаемых, в частности угля, выделяется большое количество метана. Отсасываемый шахтный метан представляет собой метановоздушную смесь и является негорючим, то есть содержит в своем составе менее 5% метана. Это не позволяет проводить его утилизацию методом сжигания.In the extraction of minerals, in particular coal, a large amount of methane is released. Suction mine methane is a methane-air mixture and is non-combustible, that is, it contains less than 5% methane. This does not allow its disposal by burning.
Шахтный метан сбрасывается в атмосферу, разрушая озон, вызывая парниковый эффект и унося с собой значительное количество потенциальной тепловой энергии.Coal mine methane is discharged into the atmosphere, destroying ozone, causing the greenhouse effect and taking with it a significant amount of potential thermal energy.
При содержании в шахтном метане от 1 до 4,5% метана и содержании кислорода в воздухе 21 об.%, содержание кислорода в метановоздушной смеси составит от 20 до 20,8 об.%.When the content in mine methane is from 1 to 4.5% methane and the oxygen content in the air is 21 vol.%, The oxygen content in the methane-air mixture will be from 20 to 20.8 vol.%.
Добавление кислорода в исходную метановоздушную смесь повышает эффективность процесса термического окисления метана, уменьшает концентрацию образующихся загрязняющих веществ (окись углерода, формальдегид, муравьиная кислота и др.), что способствует упрощению очистки реакционных газов, сбрасываемых в атмосферу.Adding oxygen to the initial methane-air mixture increases the efficiency of the process of thermal oxidation of methane, reduces the concentration of the resulting pollutants (carbon monoxide, formaldehyde, formic acid, etc.), which simplifies the purification of reaction gases discharged into the atmosphere.
В настоящее время вызывает интерес проведение утилизации шахтного метана с получением метанола и тепловой энергии методом прямого газофазного термического окисления при повышенных температурах (400-650°С) и концентрации кислорода в метановоздушной смеси (20-25 об.%), а также давлении (0,1-1 МПа). Это позволит повысить эффективность работы установки за счет повышения производительности окисления по метану, снижения затрат на компримирование исходной метановоздушной смеси, уменьшения уровня загрязняющих веществ в продуктах сброса.Currently, it is of interest to conduct mine methane utilization with the production of methanol and thermal energy by direct gas-phase thermal oxidation at elevated temperatures (400-650 ° C) and the oxygen concentration in the methane-air mixture (20-25 vol.%), As well as pressure (0 , 1-1 MPa). This will increase the efficiency of the installation by increasing the methane oxidation performance, reducing the cost of compressing the initial methane-air mixture, and reducing the level of pollutants in the discharge products.
Известен ряд способов и установок прямого термического окисления метана кислородом воздуха.A number of methods and installations are known for direct thermal oxidation of methane by atmospheric oxygen.
Известен способ получения метанола, включающий раздельную подачу предварительно нагретого до 200-500°C углеводородсодержащего газа под давлением 2,5-15 МПа и кислородсодержащего газа в смесительную камеру, последующие стадии неполного окисления метана при концентрации кислорода 1-4 об.% с дополнительным введением реагентов (металлооксидного катализатора, высших газообразных углеводородов или кислородсодержащих соединений, холодного окислителя) в реакционную зону реактора, охлаждение реакционной смеси в теплообменнике, выделение метанола из жидких продуктов реакции в сепараторе, подачу отходящих газообразных продуктов реакции на вход реактора (RU, А, 2049086). Однако эффективность использования данного способа при термическом окислении шахтного метана невелика, поскольку низкое содержание кислорода в исходной метановоздушной смеси требует многократной рециркуляции исходного газа, что увеличивает затраты и повышает количество загрязняющих веществ в реакционном газе. Ведение процесса при повышенном давлении также увеличивает затраты и повышает концентрацию загрязняющих веществ (таких как окись углерода, метанол, формальдегид, муравьиная кислота и др.) в реакционном газе.A known method of producing methanol, comprising the separate supply of pre-heated to 200-500 ° C hydrocarbon-containing gas under a pressure of 2.5-15 MPa and oxygen-containing gas into the mixing chamber, the subsequent stages of the partial oxidation of methane at an oxygen concentration of 1-4 vol.% With additional introduction reagents (metal oxide catalyst, higher gaseous hydrocarbons or oxygen-containing compounds, a cold oxidizer) to the reaction zone of the reactor, cooling the reaction mixture in a heat exchanger, methanol evolution from liquid reaction products in a separator, the supply of exhaust gaseous reaction products to the inlet of the reactor (RU, A, 2049086). However, the efficiency of using this method for thermal oxidation of mine methane is low, since the low oxygen content in the initial methane-air mixture requires multiple recirculation of the source gas, which increases costs and increases the amount of pollutants in the reaction gas. Running the process at elevated pressure also increases costs and increases the concentration of pollutants (such as carbon monoxide, methanol, formaldehyde, formic acid, etc.) in the reaction gas.
Известен способ производства метанола, включающий раздельную подачу в смеситель углеводородсодержащего газа (природного или метана) и кислородсодержащего газа (воздуха или кислорода), последующую подачу смеси в инертный реактор, газофазное неполное окисление углеводородсодержащего газа в реакторе под давлением 1-10 МПа в течение 2-1000 секунд, при температуре 300-500°C в отсутствии катализатора, при содержании кислорода 2-20 об.%, выделение метанола в конденсаторе из продуктов реакции, возврат отходящих реакционных газов, содержащих непрореагировавший метан, на смешение с исходным углеводородсодержащим газом в первый реактор или во второй реактор, последовательно подсоединенный к первому реактору (GB, 2196335, А). Способ малоэффективен при термическом окислении шахтного метана, вследствие роста затрат на рециркуляцию и компримирование исходного газа, а также повышенной концентрации загрязняющих веществ из-за неравновесности процесса окисления.A known method for the production of methanol, including the separate supply of a hydrocarbon-containing gas (natural or methane) and an oxygen-containing gas (air or oxygen) to the mixer, the subsequent supply of the mixture to an inert reactor, the gas-phase incomplete oxidation of a hydrocarbon-containing gas in a reactor under a pressure of 1-10 MPa for 2- 1000 seconds, at a temperature of 300-500 ° C in the absence of a catalyst, with an oxygen content of 2-20 vol.%, Methanol evolution in the condenser from the reaction products, return of off-reaction gases containing non-reactive methane, mixed with the feed hydrocarbon gas into the first reactor or into the second reactor, connected in series to the first reactor (GB, 2196335, A). The method is ineffective in the thermal oxidation of mine methane, due to an increase in the cost of recirculation and compression of the source gas, as well as an increased concentration of pollutants due to the nonequilibrium oxidation process.
Известен способ получения метанола путем раздельной подачи и окисления углеводородсодержащего газа кислородсодержащим газом при температуре 370-450°C, давлении 5-20 МПа и времени контакта их в реакторе 0,2-0,22 с, с охлаждением разогревающейся реакционной смеси до 330-340°С, введением в реактор метанола (SU, A1, 1469788) или охлаждением реакционной смеси без промежуточной конденсации и сепарации до 380-400°С в межступенчатых теплообменниках, установленных в реакторе, после чего реакционная смесь поступает на 2-3 последовательные ступени окисления (SU, A1, 1336471). И в первом и во втором случае процесс осуществляется при повышенном давлении, что снижает эффективность при окислении шахтного метана.A known method of producing methanol by separate supply and oxidation of a hydrocarbon-containing gas with an oxygen-containing gas at a temperature of 370-450 ° C, a pressure of 5-20 MPa and a contact time of 0.2-0.222 s in a reactor with cooling of the heated reaction mixture to 330-340 ° C, introducing methanol into the reactor (SU, A1, 1469788) or cooling the reaction mixture without intermediate condensation and separation to 380-400 ° C in the interstage heat exchangers installed in the reactor, after which the reaction mixture enters into 2-3 successive oxidation stages ( SU, A1, 1336471). In both the first and second cases, the process is carried out at elevated pressure, which reduces the efficiency in the oxidation of mine methane.
Известен способ производства метанола (RU, А, 2162460), включающий раздельную подачу последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа в смесительные зоны последовательно расположенных реакторов, последующее газофазное окисление углеводородсодержащего газа при начальной температуре до 500°С, давлении до 10 МПа и содержании кислорода не более 8 об.%, охлаждение реакционной смеси после каждой реакционной зоны реакторов на 70-150°С через стенку потоком холодного углеводородсодержащего газа, закалку реакционной смеси после последней реакционной зоны путем снижения температуры реакционной смеси не менее чем на 200°С за время, составляющее менее 0,1 времени ее пребывания в реакционной зоне, охлаждение и сепарацию охлажденной реакционной газожидкостной смеси на отходящий газ и жидкие продукты после каждого последовательно расположенного реактора, ректификацию жидких продуктов с выделением метанола, подачу отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ или на сжатие. Использование данного способа при термическом окислении шахтного метана неэффективно вследствие накопления в реагирующем газе продуктов окисления метана и дополнительных затрат, возникающих при рециркуляции окисляемого газа и необходимости его компримирования. Необходимость рециркуляции газовой смеси снижает производительность способа по окисляемому метану.A known method for the production of methanol (RU, A, 2162460), comprising separately supplying sequentially compressed and heated hydrocarbon-containing gas and compressed oxygen-containing gas to the mixing zones of successive reactors, subsequent gas-phase oxidation of the hydrocarbon-containing gas at an initial temperature of up to 500 ° C, pressure up to 10 MPa and oxygen content of not more than 8 vol.%, cooling the reaction mixture after each reaction zone of the reactors by 70-150 ° C through the wall with a stream of cold hydrocarbon-containing gas, quenching in the reaction mixture after the last reaction zone by reducing the temperature of the reaction mixture by at least 200 ° C for a time of less than 0.1 of its residence time in the reaction zone, cooling and separating the cooled reaction gas-liquid mixture into exhaust gas and liquid products after each successively located reactor, rectification of liquid products with the release of methanol, the supply of exhaust gases to the original hydrocarbon-containing gas or compression. The use of this method in the thermal oxidation of mine methane is inefficient due to the accumulation of methane oxidation products in the reacting gas and the additional costs arising from the recirculation of the oxidized gas and the need to compress it. The need for recirculation of the gas mixture reduces the productivity of the method for oxidizable methane.
Известна установка для производства метанола, содержащая последовательно установленные и соединенные трубопроводами смесительную камеру, подсоединенную к раздельным источникам углеводородсодержащего газа и воздуха или кислорода, реактор из инертного материала с нагревательными элементами для неполного окисления метана в смеси, подаваемой под избыточным давлением, конденсатор и сепаратор для выделения метанола из продуктов реакции, емкость для рециркулируемых газообразных продуктов реакции с трубопроводом для их подачи в исходный углеводородсодержащий газ или смесительную камеру (GB, 2196335, А). Однако большое время пребывания реагентов в реакторе не позволяет обеспечить высокую производительность установки, что делает процесс окисления шахтного метана малоэффективным.A known installation for the production of methanol, containing a mixing chamber installed in series and connected by pipelines, connected to separate sources of hydrocarbon-containing gas and air or oxygen, an inert material reactor with heating elements for incomplete oxidation of methane in a mixture supplied under excess pressure, a condenser and a separator for separating methanol from reaction products, a container for recyclable gaseous reaction products with a pipeline for supplying them to the source hydrocarbon gas or the mixing chamber (GB, 2196335, A). However, the long residence time of the reagents in the reactor does not allow to ensure high productivity of the installation, which makes the process of oxidation of mine methane ineffective.
Известна установка для получения метанола, которая содержит источник углеводородсодержащего газа, компрессор и подогреватель для сжатия и нагрева газа, источник кислородсодержащего газа с компрессором, последовательно установленные реакторы с последовательно чередующимися смесительными и реакционными зонами с трубопроводами подачи углеводородсодержащего газа в первую смесительную зону реактора и кислородосодержащего газа в каждую смесительную зону, рекуперативные теплообменники для охлаждения реакционной смеси через стенку потоком холодного углеводородсодержащего газа, установленные около выходных торцов всех реакционных зон реактора с трубопроводами для последующей подачи нагретого углеводородсодержащего газа в подогреватель, холодильник-конденсатор, сепаратор для разделения отходящих газов и жидких продуктов с последующим выделением метанола и трубопровод для подачи отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ, и трубопроводом для подачи отходящих жидких кислородсодержащих продуктов в первую смесительную зону реактора (RU, А, 2162460). Низкая эффективность процесса окисления метана в данной установке обусловлена невозможностью рециркуляции отходящего реакционного газа вследствие быстрого повышения содержания в нем оксидов углерода. Кроме того, усложненность технологической схемы требует дополнительных затрат при окислении метана.A known installation for producing methanol, which contains a source of hydrocarbon-containing gas, a compressor and a heater for compressing and heating gas, a source of oxygen-containing gas with a compressor, sequentially installed reactors with sequentially alternating mixing and reaction zones with pipelines for supplying a hydrocarbon-containing gas to the first mixing zone of the reactor and oxygen-containing gas in each mixing zone, recuperative heat exchangers for cooling the reaction mixture through the wall along with an eye of cold hydrocarbon-containing gas, installed near the outlet ends of all reaction zones of the reactor with pipelines for subsequent supply of heated hydrocarbon-containing gas to a heater, a refrigerator-condenser, a separator for separating exhaust gases and liquid products, followed by methanol evolution and a pipeline for supplying exhaust gases to the initial hydrocarbon-containing gas , and a pipeline for supplying waste liquid oxygen-containing products to the first mixing zone of the reactor (RU, A, 2162460). The low efficiency of the methane oxidation process in this installation is due to the inability to recycle the exhaust reaction gas due to the rapid increase in the content of carbon oxides in it. In addition, the complexity of the technological scheme requires additional costs for the oxidation of methane.
Известен способ получения метанола и установка для его осуществления (RU 2203261 С1, прототип). Способ включает подачу в реакционную зону нагретого углеводородного газа и сжатого воздуха, газофазное окисление углеводородного газа при повышенной температуре и давлении, охлаждение реакционной смеси в реакторе, окончательное охлаждение реакционной смеси перед сепарацией, в процессе которой охлажденную реакционную смесь разделяют на отходящие газы и жидкие продукты, ректификацию полученных в процессе сепарации жидких продуктов с выделением метанола и отвод отходящего газа. При этом процесс ведут при постоянных температуре 430-470°С и давлении 8 МПа и подачу исходного углеводородного газа из установки комплексной подготовки газа осуществляют последовательно в два потока: первый из которых нагревается до температуры реакции и подается непосредственно на вход реакционной зоны, а второй подается после нагревания в теплообменнике «газ-газ» до температуры, позволяющей проводить охлаждение реакционной смеси в два этапа: охлаждение путем ее смешения непосредственно в реакционной зоне со вторым потоком и охлаждение в трубчатой части реактора через стенку трубок, а окончательное охлаждение реакционной смеси осуществляют в теплообменнике «газ-жидкость» метанолом сырцом, который получают в процессе сепарации и в теплообменнике «газ-газ» холодным исходным углеводородным газом, при этом отходящие газы возвращают на установку комплексной подготовки газа.A known method of producing methanol and installation for its implementation (RU 2203261 C1, prototype). The method includes supplying heated hydrocarbon gas and compressed air to the reaction zone, gas-phase oxidation of hydrocarbon gas at elevated temperature and pressure, cooling the reaction mixture in the reactor, final cooling of the reaction mixture before separation, during which the cooled reaction mixture is separated into exhaust gases and liquid products, rectification of liquid products obtained during the separation process with the release of methanol and removal of exhaust gas. The process is carried out at a constant temperature of 430-470 ° C and a pressure of 8 MPa and the feed of hydrocarbon gas from the complex gas treatment unit is carried out sequentially in two streams: the first of which is heated to the reaction temperature and fed directly to the inlet of the reaction zone, and the second is supplied after heating in a gas-gas heat exchanger to a temperature allowing cooling of the reaction mixture in two stages: cooling by mixing it directly in the reaction zone with a second stream and cooling e in the tubular part of the reactor through the wall of the tubes, and the final cooling of the reaction mixture is carried out in the gas-liquid heat exchanger with raw methanol, which is obtained in the separation process and in the gas-gas heat exchanger with cold source hydrocarbon gas, while the exhaust gases are returned to the installation integrated gas preparation.
Источником углеводородного газа является установка комплексной подготовки газа, зона охлаждения представляет собой трубчатую часть реактора, при этом реакционная зона и зона охлаждения снабжены устройством для ввода исходного углеводородного газа, нагретого в теплообменнике «газ-газ» до температуры, позволяющей проводить охлаждение реакционной смеси в два этапа: путем ее смешения с потоком исходного углеводородного газа, нагретого в теплообменнике «газ-газ» непосредственно в реакционной зоне и в трубчатой части реактора через стенку трубок, а устройство для окончательного охлаждения реакционной смеси перед сепарацией выполнено в виде последовательно установленных теплообменника «газ-жидкость», соединенного с реактором, сепаратором и ректификационным узлом, и теплообменника «газ-газ», соединенного с реактором и установкой комплексной подготовки газа. Низкое содержание кислорода в исходном газе (1-2,5 об.%), высокое давление в реакционной зоне (8 МПа), необходимость рециркуляции отходящих газов значительно снижают эффективность процесса окисления метана, содержащегося в шахтном метане.The source of hydrocarbon gas is a complex gas treatment unit, the cooling zone is the tubular part of the reactor, while the reaction zone and the cooling zone are equipped with a device for introducing the initial hydrocarbon gas heated in a gas-gas heat exchanger to a temperature that allows the reaction mixture to be cooled in two stage: by mixing it with the flow of the original hydrocarbon gas heated in a gas-gas heat exchanger directly in the reaction zone and in the tubular part of the reactor through the walls from tubes, and the device for the final cooling of the reaction mixture before the separation is made in the form of a series arrangement of the heat exchanger "liquid gas" is connected with the reactor, separator and rectification unit and the heat exchanger "gas-gas", connected to the reactor and installing the gas processing. The low oxygen content in the feed gas (1-2.5 vol.%), High pressure in the reaction zone (8 MPa), the need for exhaust gas recirculation significantly reduce the efficiency of the oxidation of methane contained in mine methane.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса окисления метана, содержащегося в шахтном метане.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the oxidation of methane contained in mine methane.
Это достигается способом термического окисления шахтного метана, отличающегося тем, что часть исходного газа - шахтного метана из установки комплексной подготовки газа подогревают в печи и при давлении 0,1-1 МПа и концентрации кислорода в исходном газе 20-25 об.% подают в реактор в зарубашечное пространство трубчатой зоны охлаждения, а оттуда в реакционную зону, где при температуре 400-650°C происходит газофазное окисление метана, с последующим охлаждением реакционной смеси в трубчатой зоне охлаждения реактора, окончательное охлаждение реакционной смеси в холодильнике-конденсаторе, в процессе которого охлажденную реакционную смесь разделяют на отходящие газы и жидкие продукты, с получением пара высокого и низкого давления и теплофикационной воды, при этом регулировку температурного режима реактора осуществляют путем подачи в реакционную зону реактора части холодного шахтного метана и изменением температуры подогрева части шахтного метана, подаваемого на вход трубчатой части зоны охлаждения реактора.This is achieved by the method of thermal oxidation of mine methane, characterized in that part of the source gas - mine methane from the complex gas treatment unit is heated in an oven and at a pressure of 0.1-1 MPa and an oxygen concentration in the feed gas of 20-25 vol.% Is fed to the reactor into the stump space of the tubular cooling zone, and from there to the reaction zone, where gas-phase oxidation of methane occurs at a temperature of 400-650 ° C, followed by cooling of the reaction mixture in the tubular cooling zone of the reactor, final cooling of the reaction of the mixture in the condenser refrigerator, during which the cooled reaction mixture is separated into exhaust gases and liquid products to produce high and low pressure steam and heating water, while the temperature control of the reactor is regulated by supplying part of the cold mine methane to the reaction zone of the reactor and by changing the heating temperature of part of the mine methane supplied to the inlet of the tubular part of the reactor cooling zone.
Изобретение также относится к установке для термического окисления шахтного метана, содержащей установку комплексной подготовки шахтного метана, печь для его подогрева, реактор для проведения газофазного окисления метана, состоящий из реакционной зоны и трубчатой зоны охлаждения, холодильника-конденсатора, отличающейся тем, что внутренний объем реакционной зоны заполнен пакетом соосных цилиндрических труб, плотно прилегающих друг к другу, а длина реакционной зоны обеспечивает необходимое время прохождения реакции полного окисления метана, содержащегося в реагирующем исходном газе.The invention also relates to a plant for thermal oxidation of mine methane, comprising a complex preparation of mine methane, a furnace for heating it, a reactor for conducting gas-phase oxidation of methane, consisting of a reaction zone and a tubular cooling zone, a condenser refrigerator, characterized in that the internal volume of the reaction the zone is filled with a packet of coaxial cylindrical pipes tightly adjacent to each other, and the length of the reaction zone provides the necessary time for the complete oxidation reaction methane contained in the reacting feed gas.
Предлагаемый способ и установка для его реализации позволяют провести окисление шахтного метана за один проход. При этом установка является экологически чистым производством, где полностью отсутствуют вредные выбросы.The proposed method and installation for its implementation allow the oxidation of mine methane in one pass. Moreover, the installation is an environmentally friendly production, where there are no harmful emissions.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид установки для термического окисления шахтного метана; фиг.2 - схему реакционной зоны.In the future, the invention is illustrated by the accompanying drawings, in which figure 1 depicts a General view of the installation for thermal oxidation of mine methane; figure 2 - diagram of the reaction zone.
Установка для термического окисления шахтного метана содержит реактор 1 (фиг.1) для проведения газофазного окисления метана. Реактор 1 состоит из двух зон 2 и 3, одна из которых 2 является реакционной и снабжена вводным устройством 4 для ввода шахтного метана после его нагрева в зоне 3 до температуры начала реакции окисления метана. Зона 3 представляет собой трубчатую часть для охлаждения реакционной смеси через стенку трубок 5, вмонтированных в трубные доски 6 на входе и выходе реакционной смеси и нагрева холодного шахтного метана до температуры начала окисления метана. Кроме того, реактор 1 снабжен устройствами для контроля и регулирования температуры в реакторе (на чертеже не показаны). Регулирование температурного режима реактора осуществляется путем подачи холодного шахтного метана в реакционную зону 2 из установки комплексной подготовки шахтного метана 7 через вводное устройство 8, а также путем изменения температуры подогретого шахтного метана в печи 9, подаваемого через вводное устройство 10 в зону 3. Реакционный газ покидает реактор через выводное устройство 11 и подается в холодильник-конденсатор 12, где происходит отделение отходящих газов от жидких продуктов (конденсата), их охлаждение с получением пара высокого и низкого давления и теплофикационной воды. Отходящие газы сбрасываются в атмосферу, конденсат после отделения метанола отводится в систему канализации. Устройство комплексной подготовки 7 предназначено для компримирования исходного шахтного метана и добавления в него необходимого количества кислорода.Installation for thermal oxidation of coal mine methane contains a reactor 1 (figure 1) for gas-phase oxidation of methane. The
На фиг.2 показано устройство реакционной части реактора 1. Оно включает цилиндрическую трубу 13, в которой размещен пакет из соосных цилиндрических труб 14, плотно прилегающих друг к другу. Предпочтительное число труб в пакете - семь. Движение газовой смеси осуществляется как внутри труб 14, так и в зазорах 15 между ними. Плотная установка труб 14 способствует равномерному распределению температуры по радиусу реакционной части, а также передаче тепла навстречу потоку исходной газовой смеси, что способствует более полному окислению метана до конечных продуктов реакции.Figure 2 shows the arrangement of the reaction part of
Заданная длина реакционной части обеспечивает необходимое время прохождения реакции полного окисления метана, содержащегося в реагирующем газе.The specified length of the reaction part provides the necessary time for the complete oxidation of the methane contained in the reacting gas.
Работа установки осуществляется следующим образом.The installation is as follows.
Из устройства комплексной подготовки шахтного метана 7 исходный газ, подогретый в печи 9 до заданной температуры (при запуске до температуры 400-450°С), с давлением 0,1-1,0 МПа, концентрацией кислорода в исходной газовой смеси 20-25 об.% подается через вводное устройство 10 в зарубашечное пространство зоны 3, где он нагревается до температуры 400-450°С и поступает через вводное устройство 4 на вход реакционной зоны 2. Туда же поступает и холодный газ через вводное устройство 8. В зоне 2 происходит газофазное окисление метана, содержащего в исходном газе. Далее поступает в трубки зоны 3, где он частично охлаждается, и после выхода из реактора через выводное устройство 11 поступает в холодильник-конденсатор 12.From the complex mine
В холодильнике-конденсаторе 12 происходит отделение жидких продуктов (конденсата) от отходящих газов, их охлаждение с получением пара высокого и низкого давления и теплофикационной воды. Отходящие газы сбрасываются в атмосферу, конденсат после отделения метанола отводится в канализацию.In the refrigerator-
Окисление метана, содержащегося в шахтном метане, осуществляется за один проход.Oxidation of methane contained in mine methane is carried out in a single pass.
В дальнейшем полученный пар направляется на паровые турбины с целью получения электрической энергии.Subsequently, the resulting steam is sent to steam turbines in order to obtain electrical energy.
Получаемый метанол может быть использован в качестве спиртового топлива.The resulting methanol can be used as alcohol fuel.
Приводим пример экспериментальный данных.We give an example of experimental data.
Эксперимент проводился в единичном цилиндрическом реакторе, представляющем собой трубу из стали 1Х18Н10Т, с внутренним диаметром 69 мм. Внутри трубы размещался пакет из семи соосных цилиндрических труб, плотно прилегающих друг к другу и к внутренней поверхности внешней трубы. Длина единичного реактора составляет 820 мм.The experiment was carried out in a single cylindrical reactor, which is a pipe made of 1X18H10T steel, with an inner diameter of 69 mm. Inside the pipe there was a packet of seven coaxial cylindrical pipes that fit snugly against each other and to the inner surface of the outer pipe. The length of a single reactor is 820 mm.
На вход реактора подавалась с расходом 50 л/мин исходная смесь состава:At the inlet of the reactor was fed with a flow rate of 50 l / min, the initial mixture of the composition:
метан (СН4) - 4,0 об.%;methane (CH 4 ) - 4.0 vol.%;
кислород (O2) - 20,2 об.%;oxygen (O 2 ) - 20.2 vol.%;
азот (N2) - 75,8 об.%.nitrogen (N 2 ) - 75.8 vol.%.
Процесс проводился при давлении 1 МПа и температуре 400°С.The process was carried out at a pressure of 1 MPa and a temperature of 400 ° C.
В качестве основного продукта окисления рассматривался метанол (СН3ОН).Methanol (CH 3 OH) was considered as the main oxidation product.
Выход метанола в расчете на 1 м3 пропущенного метанола составил 215 г/м3 СН4. В прототипе выход метанола составляет не более 30 г/м3 СН4, что указывает на повышение эффективность предлагаемого процесса.The methanol yield per 1 m 3 of missed methanol was 215 g / m 3 CH 4 . In the prototype, the methanol yield is not more than 30 g / m 3 CH 4 , which indicates an increase in the efficiency of the proposed process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106582/04A RU2415703C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106582/04A RU2415703C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009106582A RU2009106582A (en) | 2010-08-27 |
| RU2415703C2 true RU2415703C2 (en) | 2011-04-10 |
Family
ID=42798538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009106582/04A RU2415703C2 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2415703C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020223269A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-05 | Honeywell International Inc. | Process for natural gas production |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455276C1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Method for thermal oxidation of methane to methanol |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106582/04A patent/RU2415703C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020223269A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-05 | Honeywell International Inc. | Process for natural gas production |
| AU2020265592B2 (en) * | 2019-04-30 | 2023-06-01 | Honeywell International Inc. | Process for natural gas production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009106582A (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8202916B2 (en) | Method of and apparatus for producing methanol | |
| CN101056817A (en) | Process for production of hydrogen and/or carbon monoxide | |
| CN109573945B (en) | Steam separation and recycling device and method for flue gas in methane reforming hydrogen production combustor | |
| US20230257275A1 (en) | Method for improving efficiency of an ammonia synthesis gas plant | |
| CN102256895B (en) | Method for the upgrading of the gas mixture from a deaerator associated with the production of a synthesis gas, and plant for implementing same | |
| RU2162460C1 (en) | Method of methanol production and plant for production of methanol | |
| RU2415703C2 (en) | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end | |
| CN109399564B (en) | Device and method for preparing high-purity hydrogen by directly utilizing high-temperature coke oven crude gas | |
| US7179843B2 (en) | Method of and apparatus for producing methanol | |
| RU2254322C1 (en) | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit | |
| CN103443070A (en) | Zero emission urea process and plant | |
| RU2455276C1 (en) | Method for thermal oxidation of methane to methanol | |
| CN104058368B (en) | A kind of hydrocarbonaceous tail gas reforming process and system | |
| CN218115019U (en) | Skid-mounted equipment for producing mixed hydrogen | |
| RU92859U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCTION OF METHANOL | |
| RU2451660C2 (en) | Method of producing methanol and plant to this end | |
| RU2233831C2 (en) | Method of production of methanol and plant for realization of this method | |
| RU111133U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| RU86590U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| RU114426U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| RU2630307C1 (en) | Method and plant for producing high-octane synthetic gasoline fraction from natural or associated gases | |
| CN112689610A (en) | By treating the gas containing CO2And a gas stream of one or more hydrocarbons to produce synthesis gas | |
| CN203998947U (en) | A kind of hydrocarbonaceous tail gas reforming hydrogen manufacturing system | |
| RU99352U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING METHANOL | |
| CN102498083A (en) | Plant for the homogeneous oxidation of methane-containing gas and process for the oxidation of methane-containing gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120320 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20120320 Effective date: 20130729 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140225 |