Claims (3)
Изобретение относитс к производс ву водородсодержащего газа паровоздушной каталитической конверсией углеводородов дл синтеза аммиака и мо жет быть использовано в химической, нефтехимической и других отрасл х промышленности. Известен способ получени водород содержащего газа путем двухступенчатой конверсии углеводородов при 3050 атм. Дл осуществлени конверсии углеводородов на первой ступени смес вод ного пара с углеводородами, например с метаном, подогревают до 450500 С и направл ют в реакционные трубы трубчатой печи, заполненные никелевым катализатором. Тепло, необходимое дл проведени конверсии в реакционных трубах,- получают сжиганием углеводородов, например метана в горелках , установленных в межтрубном пространстве трубчатой печи. Из реакционных труб конвертированный газ, содержащий 8% остаточного метана при 800°С, поступает в коллектор, соединенный с шахтным конвертором, который заполнен никелевым катализатором. В шахтный конвертор также направл ют зоздхт:, подогретый до . На выходе, из конвертора получают водородсодержащий газ при 960с и 30: атм следующего состава (в пересчете на сухой газ) ,%: C.0j9; СО i ; И,,57; СНд 0,25; ,75 l . Однако указанный способ получени Бодородсодержшцего газа неэффективен , из-за больших тепловых потерь при проведении конверсии в трубчатой печи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ получени водородсодержащего газа , включакн {й нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500С, за счет тепла сжигани топлива и последующую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1 и 30-50 атм 2. Однако известный способ получени водородсодержащего газа имеет значительные потери энергии при сжигании топлива дл нагрева паровоздушной см си и исходных углеводородов, так как топливо поступает на сжигание при 30-50 атм, а его сжигание провод т при разрежении. Кроме того, исключаетс возможность использовани энергии продуктов сгорани .топлива дл газовых турбин, а температура паро- воздушной смеси 627 Си низкоесоотношение пар не позвол ют повысить степень конверсии. Целью изобретени вл етс снижение энергозатрат и остаточного содер жани метана в целевом продукте. Поставленна цель достигаетс тем что паровоздушную смесь перед конвер сией дополнительно, нагревают до 1100 зоос. При этом паровоздушную смесь беру при соотношении пар: воздух 2,5-4,5 Кроме того., дополнительный разогре паровоздушной смеси ведут за счет тепла продуктов сгорани топлива. Получение водородсодержаш;его газа предлагаемым способом позвол ет снизить остаточное содержание метана до 0,13% в целевом продукте и энерго затраты. Потоки пара и воздуха смешивают в соотношении 2,5-4,5:1, нагревают до 300-400 С в поверхностном теплообмен ника за счет тепла газа, выход щего после паровоздушной конверсии, и направл ют в регенеративный роторный теплообменник с теплоаккумулирующей насадкой, в котором за счет тепла пр дуктов сгорани топлива при 30-50 ат подогревают паровоздушну1э смесь до 1100-1300 С. Вцход щую из роторного .теплообменника паровоздушную смесь по линии подают в шахтный конвертор заполненный никелевым катализатором в который поступают также углеводоро по .гшнии предварительно подогретые до 400-500 с в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорани топлива, выход ш1их из реген ративного теплообменршкав В шахтном конверторе протекает конверси углеводородов , и образующийс конвертированный газ по линии направл ют в теплообменник дл подогрева пара и воздуха до 300-400 С. Пример 1. 1000 нм природног газа при 40 атм направл ют в поверхностный теплообменник, где его нагревают до 460 С за счет тепла продуктов сгорани топлива, затем направл ют в шахтный конвертор, а 1435 нм воздуха и 600 нм вод ного пара смешивают в соотношении воздух: пар 1:4,5 и направл ют в поверхностный теплообменник, где паровоздушную смесь нагревают до за счет тепла газа (водородсодержащего газа) . После этого паровоздушную смесь направл ют в роторный теп-, лообменник, где ее нагревают до 1100 С при 40 атм за счет тепла продуктов сгорани топлива при- давлении, .равном давлению паровоздушной смеси 40 атм, ПаровозД5Ш1на смесь при 1100 С Поступает в шахтный конвертор. В результате конверсии на выходе из шахтного конвертора при 927°С образуетс 10108 нм - влажного водородсогаза следующего состава, держащего Н20 50,6; Н2 29,09; об.%: СН .0,13; СО 5, 4,45; N2. 11,35. р 2. 1000 нм - природного. Приме газа при 36 атм подогревают в поверхностном теплообменнике за счет тепла продуктов сгорани топлива до 435 С и направл ют в шахтный конвертор. „ Д Смесь из 1435 нм- воздуха и 4000 нм вод ного пара в соотношении воздух: пар 1:2,5 нагревают до 400 С в поверхностном теплообменнике за счет тепла водородсодержащего газа, т.е. газа, выход щего из шахтного конвертора , на входе которого температура смеси 1300 С. В результате конверсии на выходе из шахтного .конвертора при 927°С образуетс 8067 нм влажного водородсодержащего газа следующего- состава, об.%: СН 0,13; 4,32; СО 5,33р 31 ,9; Н2.27,.4; СО. N0.11,35. Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает снижение себестоимости конечного продукта, аммиака, до 10%. Формула изобретени 1 . Способ получени во ородсодержащего газа, включающий нагрев паровоздушной смеси и исходных углеводородов до 400-500 0 и послед5Ш)шую паровоздушную конверсию углеводородов при 800-1100°С и 30-50 атм, отличающийс тем, что, с целью Снижени энергозатрат и остаточногоThe invention relates to the production of hydrogen-containing gas by vapor-air catalytic conversion of hydrocarbons for the synthesis of ammonia and can be used in the chemical, petrochemical and other industries. A known method for producing hydrogen containing gas by two-step conversion of hydrocarbons at 3050 atm. In order to carry out the conversion of hydrocarbons in the first stage, a mixture of water vapor with hydrocarbons, for example methane, is heated to 450,500 ° C and sent to a tube furnace reaction tubes filled with nickel catalyst. The heat required for conversion in the reaction tubes is obtained by burning hydrocarbons, such as methane, in burners installed in the annular space of the tube furnace. From the reaction tubes, the converted gas containing 8% of residual methane at 800 ° C enters a collector connected to a shaft converter, which is filled with a nickel catalyst. Sozdht is also sent to the shaft converter: preheated to. At the outlet, hydrogen-containing gas is obtained from the converter at 960 s and 30: atm of the following composition (calculated on dry gas),%: C.0j9; CO i; And, 57; SND 0.25; , 75 l. However, this method of obtaining a hydrogen-containing gas is inefficient due to large heat losses during conversion in a tube furnace. The closest to the technical essence of the invention is a method for producing a hydrogen-containing gas, including {heating the steam-air mixture and initial hydrocarbons to 400-500 ° C, due to the heat of combustion of the fuel and the subsequent vapor-air conversion of hydrocarbons at 800-1 and 30-50 atm 2. However The known method of producing hydrogen-containing gas has significant energy losses during combustion of fuel for heating the steam-air cm and initial hydrocarbons, since the fuel goes to combustion at 30-50 atm, and its combustion is carried out at life. In addition, the possibility of using the energy of combustion products for gas turbines is excluded, and the temperature of the steam-air mixture of 627 C and the low ratio of steam does not allow an increase in the degree of conversion. The aim of the invention is to reduce energy consumption and residual methane content in the target product. The goal is achieved by the fact that before the conversion, the vapor-air mixture additionally heats up to 1100 zoo. In this case, I take the vapor-air mixture at a ratio of steam: air of 2.5-4.5. In addition, additional heating of the vapor-air mixture is carried out due to the heat of the combustion products of the fuel. The production of hydrogen containing gas and its gas by the proposed method makes it possible to reduce the residual methane content to 0.13% in the target product and energy costs. The steam and air streams are mixed in a ratio of 2.5-4.5: 1, heated to 300-400 ° C in a surface heat exchanger due to the heat of the gas leaving after the vapor-air reforming, and sent to a regenerative rotary heat exchanger with a heat-accumulating nozzle. which, due to the heat of the combustion products, at 30–50 atm, the vapor – air mixture is heated to 1100–1300 ° C. The vapor – air mixture from the rotary heat exchanger along the line is fed into the shaft converter filled with a nickel catalyst into which the hydrocarbon enters Directly heated to 400-500 s in the surface heat exchanger due to the heat of the combustion products of fuel, the output of the regenerative heat exchanger in the shaft converter converts the hydrocarbons, and the resulting converted gas is directed to the heat exchanger to heat the steam and air to 300-400 Example 1. 1000 nm of natural gas at 40 atm is sent to a surface heat exchanger, where it is heated to 460 ° C due to the heat of the combustion products of the fuel, then sent to a shaft converter, and 1435 nm of air and 600 nm of water vapor The races are mixed in an air: steam ratio of 1: 4.5 and sent to a surface heat exchanger, where the vapor-air mixture is heated to the expense of the heat of the gas (hydrogen-containing gas). After that, the vapor-air mixture is sent to the rotor heat exchanger, where it is heated to 1100 ° C at 40 atm due to the heat of the combustion products at a pressure of 40 atm. The steam-and-air mixture at 1100 ° C enters the shaft converter. As a result of conversion, 10108 nm is formed at the exit of the shaft converter at 927 ° C — wet hydrogen gas of the following composition, which holds H2O 50.6; H2 29.09; vol.%: CH .0.13; CO 5, 4.45; N2. 11.35. p 2. 1000 nm - natural. The application of gas at 36 atm is heated in a surface heat exchanger due to the heat of the combustion products to 435 ° C and sent to the shaft converter. “D A mixture of 1435 nm of air and 4000 nm of water vapor in an air: steam ratio of 1: 2.5 is heated to 400 ° C in a surface heat exchanger due to the heat of the hydrogen-containing gas, i.e. gas leaving the shaft converter, at the inlet of which the temperature of the mixture is 1300 C. As a result of conversion at the exit from the shaft converter at 927 ° C, 8067 nm of moist hydrogen-containing gas of the following composition is formed,% by volume: CH 0.13; 4.32; WITH 5.33 p 31, 9; H2.27, .4; Soo N0.11.35. The use of the proposed method in comparison with the known reduces the cost of the final product, ammonia, up to 10%. Claim 1. A method for producing a gas containing hydrogen, including heating the vapor-air mixture and feedstock hydrocarbons to 400-500 ° C and then 5) vapor conversion of hydrocarbons at 800-1100 ° C and 30-50 atm, characterized in that, in order to reduce energy consumption and residual
5 8809715 880971
содержани метана в целевом продук-тельный разогрев паровоздушной смесиmethane content in the target product heating of the vapor-air mixture
те, паровоздушную смесь перед конвер-ведут за счет тепла продуктов сгорасией дополнительно нагревают до 1100-ни топлива, . .those, the steam-air mixture before converting, due to the heat of products with combustion, is additionally heated to 1100-ni fuel,. .
2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю-5 Источники информации,2. The method according to p. 1, about tl and h and s-5 Sources of information
щ и и с тем, что паровоздушнуюприн тые во внимание при экспертизеu and with the fact that the vapor-air is taken into account during the examination
смесь берут при соотношении пар: воз-1. Патент Франции № 1341577,the mixture is taken at a ratio of steam: voz-1. French Patent No. 1341577,
дух 2,5-4,5:1. .кл. С 01 В, 1962.the spirit is 2.5-4.5: 1. .cl. Since 01 B, 1962.
3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и-2. Патент США № 4079017, чающий с тем, что дополни-10 кл. 252-373, 1976 (прототип).3. Method according to paragraphs. 1 and 2, about t l and-2. US patent number 4079017, chuya with the fact that additional-10 cells. 252-373, 1976 (prototype).