Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса и реактор для его осуществления
СОК)3 СОВЕ ТСКИХ
СОЦИАЛИСТИ lECKVIX
РЕСПУБЛИК!
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГО ПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ATE HTY
°
О 3
° Ь ! ьэ Э (21 4869913/26 (22 14.08.90 (46 30.01.93. Бюл. ¹ 4 (71) Государственный всесоюзный институт по проектированию предприятий коксохими еской промышленности нГипрококсн и
Йа ьковский государственный университет им, .M,Ãîðüêîãî (72 И.Г.Зубилин, А.А.Тараканов, С.К.Успенск й, И.В,Франценюк, С.Я.Соболев, В..Кузнецов, В.Е.Леонов, Н.В.Браун, А..Минасов и В.С.Кононенко (73 И,Г,Зубилин и А.А.Тараканов (56 Авторское свидетельство СССР
¹ 02354, кл. С 10 В 39/02., 1981.
Химия твердого топлива, 1984, ¹ 3, с.120. Зубилин И.Г„Привалов В,Е. Получение вос становительнЪ х газов для металлургии в кок1сохимической промышленности.
Изобретение относится к химической, ко сохимической и коксогазовой промышле ности и может быть использовано для по учения газа, содержащего водород и окси углерода, при сухом тушении кокса.
Известен способ получения газа, содержа его водород и оксид углерода, заключаю ийся в том, что предварительно на ретую до 700-750 С смесь углеводородо и водяного пара в соотношении пар-угле одороды 1,05:1,10 по объему однократно пр пускают через раскаленный кокс для его ох аждения с последующим получением газа, содержащего водород и оксид углерода в о отношении (a) равном 3.
Недостатком аналогичных предлагаемому решений является то, что полученный ко вертированный этими способами газ. Ж 1792422 А3 (si)s С 10 В 39/02, С 01 В 3/00 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ВОДОРОД И ОКСИД УГЛЕРОДА, ПРИ СУХОМ ТУШЕНИИ КОКСА И РЕАКТОР
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: через подвижную массу раскаленного кокса пропускают охлаждающую смесь, содержащую коксовый газ и окислительсодержащий газ, в качестве которого используют доменный газ и/или диоксид углерода или смесь диоксида углерода и водяного пара при объемном соотношении коксовый гаэ: окислительсодержащий гаэ 1:(0,27 — 0,50), Способ осуществляют в реакторе установки сухого тушения кокса, отношение поперечного сечения которого к его высоте составляет 12, 0 — 14,7. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 2 табл. имеет ограниченное металлургической промышленностью применение, т,е. может быть использован тоаько как восстановительный газ в доменном и др, производствах металлургической промышленности, Известен способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, предназначенного для применения в доменном производстве, принятый за прототип настоящего изобретения. Согласно этому способу на поверхности насыпной массы раскаленного кокса при сухом тушении его смесью коксового и доменного газов, или коксового газа и пара, протекает процесс конверсии углеводородов с образованием газа, содержащего водород и оксид углерода. При этом, при соотношении коксового и доменного газа в смеси 1:(0.77-1,15) соотно1792422
20
30
55 шение водорода и оксида углерода в целевом газе — продукте (t = 927-1027 С) не превышает а 1,3 — 1,5, а при соотношении коксового газа и пара 1:(0,27 — 0,40) а(Нг/СО) 4,5 при температуре газа на выходе 927 — 1027 С.
При увеличении объемного соотношения коксового газа и компонента, содержащегоо окисл ител ь (СОг, НгО) отношение
a= Нг/СО уменьшается (при СОг) или остается неизменным (при НгО), а уменьшение величины объемного соотношения реагентов приводит при том и другом окислителе к выделению сажистого углеводорода.
Способ осуществляют в установке сухого тушения кокса, принятой за прототип предлагаемого устройства, с использованием раскаленного кокса как непрерывно движущегося нас адоч ного материала, обладающего высокими исходными температурами после выдачи из коксовых печей (1000 — 1050 С), При этом установка включает реактор-теплообменник диаметром 9 м и высотой 7 м высота всей камеры тушения 20 м.
Способ и устройство позволяют повысить выход (процентное содержание) газа, содержащего водород и оксид углерода, однако они не позволяют расширить сферу применения газа, например, получить газ с соотношением (Нг/СО) равным 1,8 — 2,2, удовлетворяющим требования ГосНИИМетанолпроект и газам, предназначенным для синтеза высокооктановых компонентов неэтилированных (экологически чистых) бензинов.
Целью изобретения является получение газа, пригодного для применения в качестве синтез-газа.
Укаэанная цель достигается тем, что в способе получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса охлаждающей смесью, согласно которому на поверхности движущейся насыпной массы раскаленного кокса ведут конверсию углеводородов, согласно изобретению, соотношение углеводородсодержащего и окислитель содержащего газов в охлаждающей смеси составит 1:(0,27-0,5) соответственно, Укаэанная цель достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа, состоящем из установки сухого тушения кокса и производства газа, содержащего водород и оксид углерода, включающий реактор, соотношение площади поперечного сечения (S) и высоты (Н) реактора, согласно изобретению, составляет S/Н 12,0-14,7, Повышение верхнего предела интервала окислительсодержащего газа в соотношении ведет к газификации кокса и повышенному выходу компонента СО и, следовательно, к снижению а, а снижение нижнего предела в указанном интервале приводит к пиролизу углеводородов и выделению сажистого углерода.
Заявляемые способы и реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, представлены технологической схемой на чертеже. Противотоком сходу раскаленного до 1250-1300 С кокса в реактор 1 по центральному газоходу 2 подают из газового смесителя 3 нагретую до 600750 С охлаждающую смесь, включающую углеводород, содержащий коксовый газ и окислительсодержащий газ в отношении
1:(0,27 — 0,5) соответственно. В результате теплообмена с коксом температура газовой смеси поднимается, При достижении 750 С углеводороды взаимодействуют с окислителем, что приводит к конверсии углеводородов и получению полезных компонентов газа Нг и СО в соотношении а = 1,8 — 2,2. (При этом эндотермическая реакция конверсии интенсивно отнимает тепло от кокса).
Нагретый до 900 — 1000 С целевой газ отводят по кольцевому каналу 4 в пылеосадительный бункер 5 для осаждения наиболее крупных частичек кокса, а затем в газовый смеситель 3, где он отдает тепло свежему потоку газовой охлаждающей смеси, охлаждаясь при этом до 180 — 200 С, и газовый оросительный холодильник 6, где он охлаждается до 35 — 40 С. После этого газ направляют в электрофильтр 7 и затем, посредством нагнетателя 8, к потребителю, Исходя из технологически необходимого времени пребывания в реакторе 1 газовой смеси (для обеспечения а= 1,8 — 2,2), для охлаждения кокса площадь поперечного сечения реактора была приня га 54 — 73,6 м, а г высота реактора 4,5 — 5 м S/Í = 12 — 14,7/.
Пример 1, В качестве углеводородсодержащего газа, участвующего в охлаждающей смеси, использован коксовый газ, который вводили в газовую смесь в соотношении коксовый газ — диоксид углерода (окислитель) 1;0,27 по объему. Удельный расход коксового газа составил 0,29 нм /кг кокса, расход охлаждающей смеси 0,363 нм//кг кокса, . Время контракта охлаждающей смеси с коксом 6 с. Удельный выход синтез-газа 0,51 нм /т, кокса, Отношение
Нг а = = 1,94. Процентное содержание азоСО та в синтез-газе 2,4,. Химический состав, определенный посредством отбора проб, на выходе из реактора 1 и на выходе из элект1792422
СО H2? 96, а=2,0 количество й2=1,9%
В табл,1 приведены сравнительные
ые, полученные при осуществлении из- 45 ного способа и и редложен ного. да1н рофильтра 7, отвечает требованиям к синтез-газу ГосНИИМетанолпроекта, а также соответствует требованиям к восстановительным газам, применяемым в металлургии (см.4), 5
Пример 2, В качестве охлаждающей смеси применяли смесь коксового и доменного газа в соотношении 1;0,5 по объему и поизучали газ с соотношением а(Нр/СО) = 1,9 и процентным содержанием азота равным 10
13,8, что также как и в предыдущем примере собтветствует.требованиям к синтез-газу и восстановительному газу.
I
Удельный расход коксового газа составил 0,491 нм /кг кокса, доменного 0,25 нм /кг 15
KoKcG (охлаждающей смеси 0,747 нмэ/кг кокI са), Время контакта охлаждающей смеси с ко сом 6 с.
Пример 3..В качестве охлаждающей ем си применяли смесь коксового, домен- 20 но о газа и газа СО2 в соотношении
1:0 25:0,14 по объему и получали целевой газ с соотношением а= Н2/СО = 1,9 и содержанием азота 7,5%.
Уд.расход коксового газа 0,582 нм /кг 25 ко са, уд.расход доменного газа 0,15 нм /кг уд.расход СО2 0,062 нм /кг
Пример 4. Для охлаждения кокса и по учения синтез-газа использовали смесь 30 i 0,4 9 нм /кг, ко орый посвоемухимическому составу соответствует требованиям к восстановительному газу, применяемому в ме аллургии, 40 Иэ табл.1 видно, что при всех заявляемых соотношениях обеспечивается требуемое соотношение Hg/СО = 1,8-2,2. Из табл,2 видно, что предлагаемые способ и устройство по сравнению в известными позволяют получить гаэ с соотношением а(Нг/СО) 2, что дает возможность испольэовать его в качестве синтез-газа при прочих необходимых условиях (Nz = 14 ); улучшить восстановительные свойства получаемого газа за счет увеличения в нем „ (СО + Н2); расширить технологическое возможности УСТК, позволяющей производить не только восстановительный газ, но и синтез-гаэ; снизить угар кокса; интенсифицировать процесс охлаждения кокса за счет увеличения объема тепла на реакцию конверсии на 15-55 ккал/кг; повысить производительности УСТК по потушенному коксу; повысить удельный выход конвертированного газа по сравнению с удельным расходом охлаждающей смеси. Формула изобретения 1. Способ получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса, включающий конверсию углеводородов на поверхности подвижной массы кокса при пропускании через кокс охлаждающей смеси, состоящей из коксового газа и окислительсодержащего газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения газа, пригодного для применения в качестве син-тез-газа, в качестве окислительсодержащего газа используют доменный газ и/или диоксид углерода или смесь диоксида углерода и водяного пара при объемном соотношении коксовый гаэ:окислительсодержащий газ 1:(0,27-0,50). 2. Реактор для получения газа, содержащего водород и оксид углерода, при сухом тушении кокса; содержащий корпус, о т л ич а ю шийся тем, что отношение поперечного сечения корпуса к его высоте составляет 12,0-14,7. 1792422 Таблица 1 Таблица 2 Угар кокса, кг/т Производительность 1м УСТК по потушенному коксу, Удельный расход охлаждающей смеси,нм /кг кокса Удельный выход конвертированного газа, н з/„,„„ са Hz/СО 0,6 162 (Н2/СО =3,6) 100 0,0-5,0 4,0-7,0 0,7 155 (Нг/СО-" 1,4) 0.63 0,72 189 (Нг/СО - 1,9) 117-122 0,36 0,0 0,510 3,0 175 (H2/СО 2,2). 108-113 0,31 0,459 1,07 0,0 180 0,81 0,74 0,0 170 0.845 Способ (охлаждающая смесь газов) Известный (прототип) K0Kcosый газ, пар коксовый газ; доменный газ Предлагаемый коксовый газ, диоксид углерода коксовый газ, пар, диоксид углерода коксовый газ, доменный газ, диоксидуглерода коксовый газ, доменный газ Отнимае.мое от кокса тепло эндотермических реакций конверсии, ккал/кг (Н2/СО 1,9) 110-116 Нг/С01,9 105-110 1792422 Заказ 169 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор З.Ходакова Составитель И.Зубилин Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö
