RU98120404A

RU98120404A - DEVICE FOR IMPLEMENTING PARTIAL OXIDATION AND METHOD OF PARTIAL OXIDATION

Info

Publication number: RU98120404A
Application number: RU98120404/12A
Authority: RU
Inventors: Люка Базини; Джанни Донати
Original assignee: Снампрогетти С.П.А.
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2000-09-20

Claims

1. Устройство для осуществления частичного окисления, включающее четыре последовательно расположенные рабочие зоны, отличающееся тем, что четыре рабочие зоны представляют собой зону подачи (А), зону распределения (В) с постоянным или сужающимся сечением вдоль оси устройства в направлении распространения газа, зону реакции (С), состоящую из слоя катализатора с расширяющимся сечением вдоль оси устройства в направлении распространения газа, связанную с упомянутой зоной распределения общим поперечным сечением, зону расширения газа (D).1. A device for implementing partial oxidation, comprising four successive working zones, characterized in that the four working zones are a supply zone (A), a distribution zone (B) with a constant or tapering cross section along the axis of the device in the direction of gas propagation, reaction zone (C), consisting of a catalyst layer with an expanding cross section along the axis of the device in the direction of gas propagation, associated with said distribution zone with a common cross section, a gas expansion zone (D).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона распределения (В) с постоянным сужающимся сечением представляет собой массивную деталь в форме цилиндра, усеченного конуса или усеченной пирамиды, состоящую из одной или более частей упомянутой массивной детали, с необязательной заменой их внешней или внутренней поверхности огибающей изогнутой поверхностью, в которой угол (α) образующей по отношению к вертикали, параллельной оси вышеуказанного оборудования, составляет 0 - 65^o, а зона реакции (С) с расширяющимся сечением, связанная с зоной распределения общим поперечным сечением, представляет собой массивную деталь в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды, состоящую из одной или более частей упомянутой массивной детали с необязательной заменой их внешней или внутренней поверхности огибающей изогнутой поверхностью, в которой угол (β) образующей по отношению к вертикали, параллельной оси вышеуказанного оборудования, составляет 5 - 65^o.2. The device according to claim 1, characterized in that the distribution zone (B) with a constant tapering section is a massive piece in the form of a cylinder, a truncated cone or a truncated pyramid, consisting of one or more parts of the said massive part, with the optional replacement of their external or the inner surface of the envelope curved surface, wherein the angle (α) of the generatrix with the vertical parallel to the axis of said equipment, is 0 - 65 ^o, and the reaction zone (C) with the expanding cross-section associated with the zone disintegrations a common cross-section, is a massive piece in the form of a truncated cone or a truncated pyramid, consisting of one or more parts of the massive part with the optional replacement of their outer or inner surface with an envelope with a curved surface in which the angle (β) forms with respect to the vertical, parallel axis of the above equipment is 5 - 65 ^o .

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что угол (α) составляет 10 - 45^o, а угол (β) составляет 10 - 45^o.3. The device according to p. 2, characterized in that the angle (α) is 10 - 45 ^o , and the angle (β) is 10 - 45 ^o .

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зона подачи снабжена системой охлаждения реагентов. 4. The device according to claim 1, characterized in that the feed zone is equipped with a reagent cooling system.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зона расширения оборудована системой охлаждения. 5. The device according to claim 1, characterized in that the expansion zone is equipped with a cooling system.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона распределения и/или зона реакции снабжена системой охлаждения. 6. The device according to claim 1, characterized in that the distribution zone and / or reaction zone is equipped with a cooling system.

7. Способ частичного окисления с использованием устройства по любому из пп. 1 - 6, включающий следующие этапы предварительное смешивание и, после активации, предварительное нагревание до температур 200 - 600°С ниже температур воспламенения, причем реагенты включают природный газ, кислород или воздух, или воздух, обогащенный кислородом, необязательно пар и/или СО₂, так чтобы поддерживать поверхностную скорость реакционных газов выше скорости воспламенения, и чтобы температура смеси реагентов в зоне, предшествующей слою катализатора, была ниже температуры воспламенения, реагирование посредством взаимодействия катализаторов и смеси реагентов в зоне реакции, причем реакцию активируют при температурах 200 - 600°С и осуществляют при объемных скоростях 10000 - 10000000 Nl реагентов/L cat х h, (Нл реагентов/л кат. х час) с достижением температур 700 - 1350°С.7. The partial oxidation method using the device according to any one of paragraphs. 1 to 6, comprising the following steps pre-mixing and, after activation, pre-heating to temperatures of 200 - 600 ° C below the ignition temperature, the reagents including natural gas, oxygen or air, or oxygen enriched air, optionally steam and / or CO ₂ so as to maintain the surface velocity of the reaction gases above the ignition rate, and so that the temperature of the reagent mixture in the zone preceding the catalyst layer is lower than the ignition temperature, reaction by reaction of the kata isators and reagent mixtures in the reaction zone, and the reaction is activated at temperatures of 200-600 ° C and is carried out at bulk velocities of 10,000-10,000,000 Nl reagents / L cat x h, (Nl reagents / l cat. x hour) with temperatures reaching 700 - 1350 ° C.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что реакцию активируют при температурах 250 - 450°С, в то время как объемные скорости находятся в диапазоне 100000 -5000000 Nl реагентов/L cat х h (Нл реагентов/л кат. х час). 8. The method according to claim 7, characterized in that the reaction is activated at temperatures of 250-450 ° C, while space velocities are in the range of 100,000-5,000,000 Nl reagents / L cat x h (Nl reagents / l cat. X hour )

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что среди реагентов соотношение между грамм-молекулами пара/грамм-молекулами атомов углерода углеводородов (пар/С) составляет 0 -3,5, а соотношение между грамм-молекулами молекулярного кислорода/грамм-молекулами атомов углерода углеводородов (О₂/С) составляет 0,15 - 0,7.9. The method according to claim 7, characterized in that among the reagents, the ratio between the gram molecules of the vapor / gram molecules of the carbon atoms of hydrocarbons (steam / C) is 0-3.5, and the ratio between the gram molecules of molecular oxygen / gram- molecules of carbon atoms of hydrocarbons (O ₂ / C) is 0.15 - 0.7.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что соотношение между грамм-молекулами пара/грамм-молекулами атомов углерода углеводородов (пар/С) составляет 0,1 - 1,5, а соотношение между грамм-молекулами молекулярного кислорода/ грамм-молекулами атомов углерода углеводородов (O₂/С) составляет 0,4 - 0,6.10. The method according to claim 9, characterized in that the ratio between the gram molecules of the vapor / gram molecules of the carbon atoms of hydrocarbons (steam / C) is 0.1 to 1.5, and the ratio between the gram molecules of molecular oxygen / gram molecules of carbon atoms of hydrocarbons (O ₂ / C) is 0.4 - 0.6.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что зона распределения устройства заполнена вспененными монолитами и/или частицами керамического материала. 11. The method according to claim 7, characterized in that the distribution zone of the device is filled with foamed monoliths and / or particles of ceramic material.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что пористый керамический материал выбирают из α-Al₂O₃, Al_xMg_yO_z, ZrO₂ и SiC.12. The method according to claim 9, characterized in that the porous ceramic material is selected from α-Al ₂ O ₃ , Al _x Mg _y O _z , ZrO ₂ and SiC.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что катализатор состоит из соединения одного или более благородных металлов и/или соединения никеля, осажденных на подходящем носителе в количестве 0,05 - 15 вес.%. 13. The method according to claim 7, characterized in that the catalyst consists of a compound of one or more noble metals and / or a nickel compound deposited on a suitable carrier in an amount of 0.05-15 wt.%.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что благородные металлы и/или никель, осажденные на носителе, присутствуют в количестве 0,1 - 5 вес.%. 14. The method according to p. 13, characterized in that the noble metals and / or nickel deposited on the carrier are present in an amount of 0.1 to 5 wt.%.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что благородные металлы выбирают из родия, рутения, иридия, палладия и платины. 15. The method according to item 13, wherein the noble metals are selected from rhodium, ruthenium, iridium, palladium and platinum.

16. Способ по п. 13, отличающийся тем, что металлы представляют собой родий и рутений или родий или никель, причем родий используют в первом слое слоя катализатора, а рутений или никель - во втором слое катализатора, расположенном под первым. 16. The method according to p. 13, characterized in that the metals are rhodium and ruthenium or rhodium or nickel, with rhodium used in the first layer of the catalyst layer, and ruthenium or nickel in the second catalyst layer located below the first.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что слой катализатора, содержащий родий, составляет 20 - 35 об.% от всего слоя катализатора. 17. The method according to p. 16, characterized in that the catalyst layer containing rhodium is 20 to 35 vol.% Of the total catalyst layer.

18. Способ по п.7, отличающийся тем, что катализатор представляет собой промежуточное химическое соединение гидротальцит, подвергаемое термической обработке при температурах выше 700°С перед использованием при каталитической реакции, и имеет следующую формулу:
[Rh_aRu_bX_cY_d (OH)₂]^z+(A_z/n ⁿ)·mH₂O,
где Х представляет собой катион бивалентного или моновалентного металла;
Y представляет собой катион трехвалентного или четырехвалентного металла
0 ≅ А ≅ 0,5, 0 ≅ b ≅ 0,5, 0,5 ≅ с ≅ 0,9
0 ≅ d ≅ 0,5, а + b + с + d = 1,
m представляет собой ноль или положительное число,
А может представлять собой гидроксид, любой неорганический, органический анион, изо- или гетерополианион, анионный комплекс или органометаллический комплекс, имеющие заряд n;
z представляет собой общий заряд катионного компонента.18. The method according to claim 7, characterized in that the catalyst is an intermediate chemical compound hydrotalcite, subjected to heat treatment at temperatures above 700 ° C before use in the catalytic reaction, and has the following formula:
[Rh _a Ru _b X _c Y _d (OH) ₂ ] ^{z +} (A _{z / n} ⁿ ) mH ₂ O,
where X is a cation of a divalent or monovalent metal;
Y represents a trivalent or tetravalent metal cation
0 ≅ A ≅ 0.5, 0 ≅ b ≅ 0.5, 0.5 ≅ s ≅ 0.9
0 ≅ d ≅ 0.5, a + b + c + d = 1,
m represents zero or a positive number,
And it can be a hydroxide, any inorganic, organic anion, iso- or heteropolyanion, anionic complex or organometallic complex having a charge n;
z represents the total charge of the cationic component.

19. Способ по п.7, отличающийся тем, что слой катализатора заполняют катализатором, имеющим возрастающий средний диаметр частиц вдоль направления распространения газа. 19. The method according to claim 7, characterized in that the catalyst layer is filled with a catalyst having an increasing average particle diameter along the direction of gas propagation.