Способ получения восстановительного газа

 

g g тт," ;qadi,:а5 :.- i ". -

«о 662488

Союз Советских

СОцнблнстнчбскнх

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 061277(21) 2550984/23-04

Ф с присоединением заявки М (51)М. Кл,2

С 01 В 2/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 661.961. .6(088.8) Опубликовано 150579. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 1505.79 (72) Авторы изобретения

С.Ф. Евланов и А.Н. Смирнов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА

ОПИСА

Ф

Изобретение относится к области химической переработки природного газа путем его термического пиролиэа и кислородной конверсии и может быть использовано в новых восстановительных процессах порошковой металлургии для получения редких и особо чистых металлов.

Известен способ получения восста.новительного газа, заключающийся в сжигании природного газа в газогорелочных устройствах с коэффициентом расхода кислорода = 0,33 — 0,36 tl).

Однако существующий способ получения восстановительного газа не поз-15 воляет иметь минимальное содержание окислителей Нво, СОв и сажи в конвертированном rase и обеспечивает толь.ко получение газа следующего состава, об."в: 20

СОй 2,3

СО . 34,4

Нй 60,6 СН4 0,5

СОд + Нйо 3,1.

Сажа 78 — 11, 4 г/нме сухого газа.

Более близким к предложенному способу по сущности и достигаемому ре- зультату является способ получения восстановительного газа путем паровой конверсии природного газа в расплаве меди, нагретого до 1200—

1500оС при времени пребывания смеси в расплаве 0,8 с (2) °

Однако содержание окислителей в этом способе составляет не,менее =1% при 1200оС, а сажи — не менее 0,5 г/N

Целью изобретения является предотвращение образования сажи и улучшение качества целевого продукта, т.е. снижение содержания окислителей в нем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения восстановительного газа путем конверсии природного газа в расплаве металла, полученный газ над расплавом подвергают дополнительному взаимодействию с кис" лородом при коэффициенте расхода последнего 0,249-0,251,от стехиометрического.

Желательно конверсию в расплаве вести при 1400-1800 С и времени контакта 0,005-1 с. Кислородная конверсия осуществляется при 2000-2400оС.

При этом желаемый эффект получают в результате того, что на пиролиз природного газа требуется значительное количество тепла. Это тепло вносится затем в зону горения, что повы662488

3 шает тепловую энтальпию продуктов сгорания и обеспечивает повышенный температурный уровень процесса при малом значении коэффициента расхода кислорода d.= 0,249 — О, 261, в результате чего и осуществляется получение газа,не содержащего окислителей и сажи.

Способ осуществляют следующим образом.

В реактор с нагретым до 15001800 С жидким расплавом-теплоносителем, например, чугуном, оловом, медью или шлаком через нижнее перфорированное днище подают природный гаэ..

Нагрев расплава осуществляют известными приемами„. например индуктором высокой частоты или отопительными

" горелками. Глубину расплава подбирают таким образом, чтобы время пребывания барботируемого через расплав природного газа обеспечивало пиро- 20 лиз последнего до ацетилена,(сажи) и водорода.

Это время составляет 0,005-1 с соответственно для температур 1800—

1400 С.

После выхода из расплава в получаемый нагретый до 1400-3.800 С пирогаз через водоохлаждаемые подводы подают технический кислород в количестве, обеспечивающем коэффициент 30 избытка кислорода 4 = 0,25 по исходному сн4, в результате чего пирогаэ подвергается конверсии кислородом. Вначале часть водорода пирогаза реагируют с кислородом. При этом температура в зоне реагирования повышается до 2000-2400 С, а в составе получаемого восстановительного газа окислителей практически не содержится.

В случае использования 10ОЪ-ного метана получают конвертированный газ состава, об.%: Н 66,66; СО 33,33.

Пример 1. Метан подают в расплав меди, нагретый до 1500 С; время пребывания газа в расплаве

1 с. При этом СЦ4 пиролиэуется в расплаве до сажи и водорода.,--Кислород подают в пирогаз над расплавом в количестве, соответствующем 0,25. При этом в результате неполного горения пирогаэа термоди- . намическая температура горения составляет 2200 С. Соответствующий этой температуре термодинамический состав получаемого. 56 восстановительного газа следующий, об.%: Н р 66,66, СО 33,33.

Сумма окислителей (ЙаО + СОа)

0,01, сажа практически отсутствует.

Кислород подают в пирогаз над расплавом в количестве, соответствующем l = 0,25, при этом в результате неполного горения пирогаза термодинамическая температура горения составляет 2700 С.

Соответствующий этой температуре термодинамический состав получаемого восстановительного газа, следующий, об.%: Н р66,666; СО 33,333; сумма окислителей (Н О + СОz) 0,001, сажа практически отсутствует.

Аналогично, вместо природного газа можно испольэовать и другое углеводородное сырье, например пропанбутан.

Ведение процесса в режиме и — 0,249 — 0,251 при укаэанных температурах процесса имеет существенное значение. В области d -" 0,25 существует резко выраженный минимум образования окислителей и сажи, проведение процесса при д. с 0,249 резко увеличивает содержание сажи в конвертированном газе, а проведение процесса при д > 0,251 резко увеличивает содержание окислителей. При

А = 0,249 - 0,251 обеспечивается оптимальный режим, при котором практически отсутствуют как окислители (т.е. Н О и СОз),так и сажа. В пределах a = 0,249 — 0,251 содержание окислителей не превышает 0,05 об.Ъ, а содержание сажи — до 0,02кг на 1кг исходного природного газа (или до

0,45 г сажи на 1 м выходящего конвер- тированного горячего газа) . Указанное содержание окислителей и сажи âïîëне приемлемо для использования в металлургических восстановительных процессах, вследствие чего указанный узкий диапазон следует считать оптимальным.

Использование данного способа получения восстановительного газа обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: — возможность получения восстановительного газа с минимальным содержанием окислителей (Н О и СОз) и сажи, что особенно важно в современной металлургии; — осуществление глубокого восстановления металлов, в том числе в порошковой металлургии> — снижение расхода восстановительного газа на глубокое восстановление (до 50%) вследствие отсутствия окислителей, что значительно повышает качество (глубину) восстановления и его технико-экономические показатели.

Пример 2. Метан подают в расплав меди, нагретый до 1800"С, при времени пребывания газа в рас плаве 0,01 с. При этом СН4 пиролизуется в расплаве в основном до аце-, тилена и водорода»..

Формула изобретения

1. Способ получения восстановительного газа путем конверсии угле5 662488 6 водородных газов в расплаве металла, плаве ведут при температуре 1400отличающийся тем, что, 1800ОС и времени контакта 0,005-1. с. с целью предотвращения образования сажи и улучшения качества целевого Источники информации, принятые во продукта, полученный газ над распла- внимание при экспеРтизе вом подвергают дополнительному вза- 1. Лейбуш A.Ã. и др. Производстимодействию с кислородом при коэффи- g во технологического газа для синтеза циенте расхода последнего 0,249- аммиака и метанола из углеводородных

0,251 от стехиометрического. газов, М., 1971, с. 260.

2. Способ по п..1, о т л и ч а ю- 2. Авторск е свидетельство СССР шийся тем, что конверсию в рас- 9 386835, И.кл С 01 В 2/14, 1971.

Составитель H. Богданова

Редактор Л. Емельянова Техоед И.Асталсш Корректор E. Папп

Тираж 590 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра чаская наб.c g 4 5

Филиал ППП Патент, г., Ужгород, ул. Проектная, 4