Устройство для каталитической конверсии метана

 

Использование: изобретение относится к устройствам для каталитической конверсии метана или других углеводородных газов химической, нефтехимической и металлургической промышленности. Устройство содержит в реакционной трубе внутреннюю осесимметричную грубус нижней глухой крышкой и верхним натр- 5ком. Внутречняр труба состоит из чередующихся между собой по всей ее высоте проницаемых и непроницаемых участков. Проницаемые участки представляют собой кольцевые мембранные элементы, на внешней поверхности которых закреплена фильтрук-щая сетка. На участках слоя катализатора наряду с конверсией метана с помощью мембранного элемента осуществляется отвод образующегося водорода во внутреннюю трубу. 1 УЛ.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 01 J 8/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTMRM ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4878792/26 (22) 01.11.90 (46) 30.08.92.Бюль 32 (71) Московский институт химического машиностроения (72) О.Г.Носов (56) Патент США М 3617277, кл.23-288, 1971.

Авторское свидетельство СССР М

944631, кл. В 01 J 8/04, 1982. . (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ

КОНВЕРСИИ МЕТАНА (57) Использование: изобретение относится к устройствам для каталитической конверсии метана или других углеводородных га- зов химической, нефтехимической и

Изобретение относится к химической технологии получения технологических газов Hz и СО для синтеза аммиака, метанола, производства водорода и может быть использовано в химической, нефтехимической и металлургической промышленности.

Известно устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода теплоносителя, реакционную трубу. заполненную инертной насадкой и катализатором.

Известно устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную инертной насадкой и катализатором, инертная насадка и катализатор расположены чередующими слоями, высота каждого слоя насадки и катализатора составляет соответственно

„„ЯЦ„„175773О А1 металлургической промышленности. Устройство содержит в реакционной трубе внутреннюю осесимметричнуа трубу с нижней глухой крышкой и верхним патр,бком.

Внутренняя труба состоит из чередующихся между собой по всей ее высоте прсницаемых и непроницаемых участков. Проницаемые участки представляют собой кольцевые мембранные элементы, на внешней поверхности которых закреплена фильтругсщая сетка. На участках слоя катализатора наряду с конверсией метана с помощью мембранного элемента осуществляется отвод образующегося водорода во внутреннюю трубу. 1 ил.

16-30 и 2-5 диаметра реакционной трубы и B качестве инертной насадки используют двуокись циркония.

Известное устройство позволяет проводить процесс каталитической конверсии метана при небольшом избытке водяного пара

СН4:Н О=1:15 при снижении тепловых потерь и повышении производительности, получать остаточное содержание метана, близкое к термодинамически равновесному.

Недостатки известного устройства заключаются в неполной интенсификации процесса конверсии метана, значительном

pàñõîäå никелевого катализатора и жаропрочной, жаростойкой стали, в традиционном получении на выходе из устройства водорода в смеси с окисью углерода. Это происходит из-за того, что в извес гном уст1757730 ройстве не используется механизм увеличения скорости химического реагирования в процессе каталитической конверсии метана. связанный со снижением парциального давления водорода в зоне проведения реакции путем выделения водорода из смеси газа и его отвода. В конструировании известного устройства не предусмотрены элементй для разделения потоков водорода и окиси углерода и отвода водорода.

Цель изобретения — интенсификация процесса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для каталитической конверсии метана, включающем корпус со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу, заполненную чередующимися слоями инертной насадки и катализатора, реакционная труба снабжена установленной концентрично открытой сверху трубой с глухой нижней крышкой, выполненной в виде чередующихся между собой по высоте проницаемых и непроницаемых участков, при этом проницаемые участки выполнены в виде кольцевых мембранных элементов с размещенной на их внешней поверхности фильтрующей сеткой, нижний конец которых совмещен с нижним торцом слоя катализатора, а верхний расположен на уровне половины слоя инертной насадки, На чертеже изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство для каталитической конверсии метана включает корпус t со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу 2, заполненную чередующимися слоями инертной насадки 3 из двуокиси циркония и никелевого катализатора 4, трубу 5 с кольцевыми мембранными элементами 6, которые снабжены фильтрующими сетками 7.

Устройство работает следующим образом.

Реакционная смесь водяного пара и метана поступает в реакционную трубу 2, нагревается в слое инертной насадки 3 до

900 С, а затем попадает в слой катализатора 4, где реагирует с поглощением тепла и понижением температуры, На участке слоя катализатора 4 наряду с конверсией метана осуществляется с помощью мембранного элемента 6 отвод образующегося водорода в трубу 5, что увели; чивает скорость химического реа ирования.

По достижении 700 С смесь поступает во

5 второй слой инверсной насадки 3, где вновь нагревается до 900 С. На начальном участке второго слоя двуокиси циркония, где заканчивается мембранный элемент 6, продолжается отвод в трубу 5 водорода, 10 оставшегося в потоке реакционной смеси.

Нагретая до 900 С и освобожденная от водорода смесь поступает во второй слой катализатора 4, где процесс повторяется. По достижении остаточного содержания мета15 на, близкого к термодинамически равновесному, процесс конверсии заканчивается.

Расположение нижнего края мембранного элемента на одном уровне с нижним краем слоя катализатора, а верхнего края

20 мембранного элемента на уровне половинч высоты слоя инертной насадки позволяет осуществлять отвод всего количества водорода, образовавшегося при конверсии метана в слое катализатора.

25 Предлагаемая конструкция устройства позволяет интенсифицировать процесс каталитической конверсии — повысить выход конвертируемого газа с 1м катализатора и з получить на выходе из устройства разде30 ленные потоки водорода и окиси углерода.

Формула изобретения

Устройство для каталитической конверсии метана, включающее корпус со средствами для подвода и вывода теплоносителя, реакционную трубу. заполненную чередующимися слоями инертной насадки и катализатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса, реакционная труба снабжена установленной концентрично открытой сверху трубой с глухой нижней крышкой, выполненной в виде чередующихся между собой по высоте проницаемых и непроницаемых участков, при этом проницаемые участки выполнены в виде кольцевых мембранных элементов с размещенной на их внешней поверхности фильтрующей сеткой, нижний конец которых совмещен с нижним торцом слоя катализатора, а верхний расположен на уровне половины слоя инертной насадки.

Составитель О.Носов

Редактор Л,Народная Техред М;Моргентал Корректор ЛЯукач

Заказ 2955 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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