Способ получения восстановительного газа

 

< п 554205

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистичвсиик

Ресоублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.04.73 (21) 1915686/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 04.07.77 (51) М. Кл 2 С ОIВ 2/22

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 661.961.62 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Сукачев, A. П. Кожан, В. А. Богомолов, А. И. Ильчейко, К. А. Богатин, И. И. Скоблик, В. К. Лихов, А. Ф.. Шубин и И. Ф. Вавилов

Институт газа AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для получения металлов и сплавов из тугоплавких окислов, в химической промышленности при получении метанола и водорода, а также в порошковой металлургии и бескоксовой металлургии железа.

Известные способы получения восстановительного газа позволяют получить газ либо низкотемпературный с низким содержанием окислителей (каталптическая конверсия углеводородов), либо высокотемпературный, но с большим содержанием окислителей (кислородная конверсия углеводородов).

Известен способ получения газа-восстановителя путем паровоздушной конверсии природного газа. Сущность способа заключается в том, что исходные компоненты, пар и воздух, тщательно смешивают в специальном смесителе инжекционного типа, подогревают до б00 С, а природный газ — до 100 — 120 С; после этого смесь всех компонентов перед поступлением на катализатор подогревают до

900 С и конверсию ведут под давлением О,б—

0,8 ати при 900 — 950 С (11.

Недостаток этого способа заключается в том, что конвертированный газ имеет низкую температуру, что затрудняет его использование при высокотемпературных металлургических процессах.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения восстановительного газа парокислородной кон5 версией метана в псевдоожиженном слое частиц катализатора ГИАП-3 при 920 — 940 С (2j.

Однако при осуществлении этого способа получаемый газ имеет высокое содержание

10 окислителей (порядка 20%) и низкую температуру, что не позволяет эффективно использовать его для восстановления металлов из их окислов, например титана и железа.

Для получения высокотемпературного вос15 становптельного газа с низким содержанием окислителей (менее 3,0%) в целевом продукте по предлагаемому способу окислительную конверсшо углеводородов осуществляют в электротермическом псевдоожиженном слое

20 углеродсодержащих частиц с добавками веществ с высоким омическим сопротивлением, например окиси алюминия. При этом берут

10 — 15% окиси алюминия от веса углеродсодсржащих частиц.

25 Предлагаемый способ заключается в следующем.

В реактор загружают, например частицы графита, псевдоожижают их смесью углеводородного и окпслптельного газов, например

ЗО природного газа и водяного пара, и нагревают

554205

Обоъемный состав газа, @

Напряженность В/см

Температура, C

Газ №

Н30

СН4

СО, СО н, 3,82

3,80

2,30

1,21

0,7 — 1,6

0,7 — 1,5

1,26

0,77

1,20

0,19

0,1 — 0,7

0,1 — 0,6

3,56

3,13

2,50

2,00

0,3 — 1,8

0,2 — 1,0

12,84

9,70

5,1

1,40

0 — 3,8

0 — 0,7

36

36

59

62

25,33

22,70

25,40

26,40

21 — 26

21 — 25

53,20

60,90

63,50

68,80

66,74

70 — 74,5

1500

Л. Темирова

Л. Гладкова

Составитель

Техред

Корректор О. Тюрина

Редактор Л. Емельянова

Подписное

Тираж 668

11зд. К> 387

Заказ 984/12

Типография. пр. Сапунова, 2 псевдоожиженный слой, пропуская через пеro электрический ток. После достижения заданной температуры в слой добавляют частицы с высоким омическим сопротивлением, например окись алюминия.

Ведение процесса конверсии углеводородов в псевдоожиженном слое углеродсодержащих частиц дает возможность получать восстановительный газ с экстремальными температурами, ограниченными лишь стойкостью футеровки реактора и величиной подводимой к слою электрической мощности.

Добавка в слой частиц с высоким омическим сопротивлением, например окиси алюминия, повышает его удельное электрическое сопротивление, что дает возможность увеличить напряженность электрического поля в слое и тем самым интенсифицировать процесс конверсии (при неизменной электрической мощности, подводимой к слою) за счет увеличения количества микродуг в слое и повышения степени ионизации газовой фазы.

Изменением напряжения, частоты и силы подводимого тока, электрического сопротивления псевдоожиженного слоя получают восстановительный газ заданного состава с объемным содержанием Н О+СО менее 3,0% и температурой 1300 †17 С.

Как видно из приведенных данных, увеличение напряженности поля от 36 В/см до

50 В/см приводит к улучшению состава газа.

Пример 2. К слою подводят ток мощностью 13 кВт. При температуре газа 1300 С в слой добавляют 15% Л1 0з. Напряженность поля при этом возрастает от Зб до 59 В/см. Об улучшении состава можно судить из данных, приведенных в таблице (газ ¹ 3, 4).

При дальнейшем нагреве слоя происходит дальнейшее улучшение состава газа (№ 5 — 6).

Использование предлагаемого способа получения восстановительного газа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) возможность получения восстановительного газа с низким содержанием окислителей и высокой температурой; б) улучшение состава получаемого газа без изменения величины потребляемой мощности.

Пример 1. Получение восстановительного газа осуществляют в электрической печи мощностью до 30 кВт. Рабочий диаметр графитового реактора составляет 100 мм. В реак5 тор загружают 0,5 кг частиц графита размером 0,25 — 0,6 мм. Электрический ток силой

40 — 300 Л, напряжением до 400 В и частотой

50 Гц подводят к реактору и цилиндрическому электроду, опускаемому сверху в псевдоожи10 >кенный слой.

Для конверсии используют природный газ следующего состава, вес. %:

СН 92,58; СзНз 1,2; СО 6,42; Ng 1,85; С На

15 3,83.

Природный газ смешивают с водяным паром в отношении 1:1. Температуру смеси поддер>кивают в пределах 200 — 300 С. Полученной смесью псевдоожи>кают слой частиц гра20 фита. Расход смеси составляет 1 м /ч. Через псевдоожиженный слой пропускают электрический ток, нагревают его до 1150 С, добавляют в слой 10% (от веса частиц графита) гранул Л1>Оз и увеличивают напряженность поля

25 в с 36 в/см до 50 в/см. Подводимая мощность составляет 9 кВт. Оо изменении состава газа можно судить из данных, приведенных в таблице (газ № 1, 2) .

Формула изобретения

1. Способ получения восстановительного га30 за путем окислительной конверсии углеводородов в псевдоожиженном слое твердых частиц, отличающийся тем, что, с целью снижения содер>кания окислителей в целевом продукте, конверсию ведут в электротермиче35 ском псевдоожиженном слое углеродсодержащих частиц с добавками веществ с высоким омическим сопротивлением, например окиси ал ю м иния.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, 40 что окись алюминия вводят в количестве 10—

15% от веса углеродсодержащих частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Лвторское свидетельство № 173375, 45 М. Кл. С 10G 11/02, 17.01.1963.

2. >Курнал «Химическая промышленность», 1968, J¹ 6, стр. 59 — 61.