Способ каталитической метанизации синтез-газа

 

Изобретение касается нефтехимии, в частности каталитической метанизации синтез-газа, содержащего окись углерода, двуокись углерода и водород. Цель - упрощение процесса. Его ведут контактированием синтез-газа со слоем катализатора из твердого вещества с последовательным пропусканием газа через область ввода, через область с высокой температурой синтез-газа (HOT-SPOT-область) и область вывода из слоя катализатора со снижающейся температурой синтез-газа с охлаждением слоя катализатора хладагентом. Последний испаряют за счет теплоты метанизации в области вывода и HOT-SPOT-области и образовавшийся пар перегревают в HOT-SPOT-области (это облегчает регулируемость желательного течения процесса). Получаемый газ на выходе содержит, об.%: 58,66 H 2O

39,13 CH 4

1,89 H 2 (окислы углерода отсутствуют), имеет температуру 315°С при давлении 47 бар и скорость 1,67 кг/с. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИН (19) (И) АЗ щ) С 07 С 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1Р.

К ПАТЕН ГУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТЙРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4202375/23-04 (22) 14.04.87 (31): Р 3612734.5 (32) 16.04.86 (33) . DE (46) 30.09.90. Бюл. У 36 (71} Кернфоршунгсанлаге Юлих ГМБХ (DE) (72) Йохен Ранге, Бернд Хелайн, Ханс Ниссен, Фолькер Фay, X.È.P. .«бан, Хорст ХоФФманн и Манфред

",о 9 верк (DE) (53) 547. 312(088.8) (56) Заявка ФРГ У 3121991, кл. С 07 С 1/04, 1980 °

Заявка ФРГ Ф 3513912, кл. В 01 3 8/02, 1985. (54) СПОСОБ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ МЕТАННЗАЦИИ СИНТЕЗ-ГАЗА (57) Изобретение касается нейтехинии, в частности каталитической метанизации синтез-газа, содержащего окись углерода, двуокись углерода и водо t

Изобретение относится к способу катаЛитической механизации синтеэгаза, содержащего моноокйсь углерода, двуокись углерода и водород, проводимой в реакторе с внутренним охлаждением, когда теплота реакции отводится эа счет испарения и перегрева хладагента.

Целью изобретения является упро- щение технологии процесса эа счет упрощения регулирования процесса для поддержания в слое катализатора достаточно высокой, но не причиняющей

2 род. Цель — упрощение процесса. Его ведут контактированием синтез-газа со слоем катализатора из твердого вещества споследовательным пропусканием газа через область ввода, через область с высокой температурой синтезгаза (Hot-Spot †îáëàñ) и область вывода из слоя катализатора со снижающейся температурой синтез-газа с охлаждением слоя катализатора хладагентом. Последний испаряют sa счет теплоты метанизации в области .вывода и Hot-Spot-области и образовавшийся пар перегревают aHot-Spot-области (это облегчает регулируемостьжелательного течения процесса). Получаемый газ на выходе содержит, об.7.: Н О 58,66, СН, 39,13, H 1,89 (окислы углерода отсутствуют), имеет температуру 315 С при давлении 47 бар и скорость 1,67 кг/с.

3 ил. ущерба стабильности катализатора, рабочей темпер атуры.

Согласно изобретению метанизацию проводят в слое катализатора иэ твердого вещества, который охлаждает" ся хладагентом. Синтез-газ в слое катализатора проходит, последовательно сначала область ввода синтезгаэа, затем область с высокой температурой синтеза, которая в последующем обозначается как Hot-Spot-область и, наконец, область вывода из .слоя катализатора, в которой темпе1597094

Реактор 1 метанизации по ходу ,.движения синтез-rasa 16 имеет три зоны с характерным ходом в слое катализатора, Соответственно зтомутемпе- >5 ратурному профилю в слое катализатора реактор метенизации при стабильном режиме работы разделяется на область ретуры синтез-газе снижаются ° Хлад. егент, который отводит выделянащюся в слое катализатора иэ твердого вещества теплоту, испаряется в области вывода и в Hot-Spot-области, е об5 разовавшийся пар перегревается в

Hot-Spot-области. Таким образом, выделяющаяся в Hot Spot-области теплота служит не только для производства перегретого пара, но часть теплоты отдается также для испарения хледагента, что облегчает регулируемость желательного течения процесса.

На Фиг. 1 изображены схемы установки для осуществления предлагаемого способа (S Ь вЂ” синтез-газ N — вода, S4ы — кипящая вода, UD перегретый пар, PG " продукт-газ).

Реактор 1 метанизации содержит слой катализатора 2, пронизанный системой охлаждения, состоящей из испарителя 3 и перегревателя 4. Между испарителем 3 и перегревателем 4 включена паровая камера 5, в которой собирается выходящий из испарителя 3 через соединительный трубопровод 6

--пар и отделяется увлеченная с ним еше неиспаренная жидкость. К верху паровой камеры 5 присоединен трубопровод 7, который ведет накопившийся здесь высушенный пар к перегревателю

4. В качестве хладагента используют воду, которую перед вводом в реактор

35 метаниэации по трубопроводу 8 пропускают через подогреватели 9 и 10, в которых вода, поступающая через ввод 11 с комнатной температурой, подогревается до необходимой входной температуры на входе хладагента

12 при теплообмене с продукт-газом, выходящим из реактора 1 метанизации по трубопроводу 13 для продукт-газа.

Пар,.перегретый в перегревателе 4, 45 идет от вывода хладагента из реактора 14 метанизации в паропровод 15 и оттуда может поступать в качестве рабочего тела, например, в паровую турбину.

1 ввода А с круто повышаюшейся температурой, на Hot-Spot-область В с температурным максимумом в слое катализатора и область вывода С с постоянно падавшей температурой.

На фиг. 2 показана схема реактора метенизации и системы охлаждения, Испаритель 3 системы бхлаждения проходит через всю длину слоя катализатора от области выхода С через Hot-Spotобласть В вплоть до области ввода А реактора 1. Перегреватель 4 расположен в Hot-Spot-области, он также входит в область вывода С, так что перегреватель и испаритель налагаются друг на друга. Необходимая в этом случае передача теплоты одновременно на перегреватель 4 и испаритель 3 может достигаться благодаря тому, что трубопроводы перегрева пара идут внутри содержащей частицы катализатора трубы для катализатора, так что реакционное тепло поглощается как испаряющимся хладагентом, который окружает трубку с катализатором, так и перегреваемым, паром.

Пример 1. В установку для метанизации по трубопроводу 17 вводят 1,27 кг/с синтез-газа, который содержит следующие газовые доли, б. HtO 1°, CH 13 51 CO 8 93 С02

10,07, H 67,48. Синтез-газ в подогревателе 18 нагревается примерно до 180 С и в части 17С, трубопровода

17 для синтез-газа смешивается с насыщенным паром 19, поступающим в точку смешения через тройник 20, с температурой 210 С под давлением

50 бар при закрытом байпасе 17 S весь синтез-газ проходит через реактор 21 конвертирования, в котором он нагревается sa счет протекания реакции частичного превращения моноокиси углерода в двуокись углерода. Далее он вводится с температурой 280 С через патрубок 22 для синтез-газа в реактор 1 метанизации.

После превращения синтез-газа в

4 реакторе метанизации получают на выходе для продукт-газа продукт-газ, содержащий, об.У.: И О 58,66, СИ .

39,13, CO О, СО 0,35, и Н 1,89.

Продукт-гаэ выходит из реактора метанизации под давлением 47 бар с температурой 315 С. Массовый поток продукт.-rasa в трубопроводе для продукт-газа составляет 1,67 кг/с. После прохождения подогревателей 9,10

5 159 и 18 и после отделения от воды в от-делителях 23 и 24 жидкости на выходе

25 газа получают продукт-газ с долей

94,6 об.Ж метана. Для отвода выделяющегося в установке для метанизации тепла по трубопроводу для хладагента на вводе 11 подается 1,89 кг/с охлаждающей воды с температурой прио мерно 20 С. Охлаждающая вода нагревается в подогревателях 9 и 10 вплоть до 260 С, с которой она вводится в паровую камеру .5, В паровой камере охлаждающая вода доводится до 310 С при давлении 100 бар и вводится в испаритель 3, в котором она испаряется при температуре испарения 31! С. Образовавшийся пар возвращается в паровую камеру 5 и проходит через соединительный трубопровод 6 в перегреватель 4, где пар перегревается до 500 С под давлением

100 бар. Иэ установки для метаниэации выводится 1,49 кг/с перегретого пара.

Остаточный пар в количестве 0,4 кг/с иэ паровой камеры 5 через трубопровод

19 отбора и тройник 20 поступает в синтез-газ. Максимальная температура синтез-газа в слое катализатора о составляет величину 650-655 С.

П р н м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в реакторе метаниэации, отличавшемся, расположением системы охлаждения, в слое катализатора. Схема реактора метаниэации и системы охлаждения, а также ход температуры синтез-газа

7094

6 в слое катализатора показаны на фи1.. 3. На Фиг. 3 и 2 представлены, зависимости изменения температуры хладагента по длине слоя катализатора (SD " пар при температуре испаре;ния). В этом случае перегреватель 4 расположен исключительно в Hot-Spot области — области В.

При реализации способа количество, состав и параметры материальных

IIoToKoB такие же, как и для примера 1.

Максимальная температура синтез-rase о в слое катализатора 640-645 С.

Формула изобретения

Способ каталитической метанизации синтез-газа, содержащего окись yr20 лерода, двуокись углерода и водород, путем контактирования его со слоем катализатора из твердого вещества при пропускании синтез-rasa в слое катализатора последовательно через

25 область ввода синтез-rase, область

-с высокой температурой синтез-газа (Hot-Spot-область) и область вывода

1 из слоя катализатора со снижающейся температурой синтез-газа с охлаждеgp нием слоя катализатора хладагентом, который испаряют эа счет теплоты метанизации, и образовавшийся пар перегревают в Hot-Spot-области, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, 35 хладагент испарявт в области вывода и Hot-Spot-области.

1597094

1 59709 4

ЦОСИМ

700

300

An.2

Фис.3

Составитель Н.Кириллова

Техред Л.Олийнык Корректор A.Осауленко

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 2918 Тирам 343 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У кгород, ул. Гагарина, 101