CS209896B2 - Method of processing the gaseous mixtures containing the carbon monoxide and hydrogen - Google Patents
Method of processing the gaseous mixtures containing the carbon monoxide and hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- CS209896B2 CS209896B2 CS784756A CS475678A CS209896B2 CS 209896 B2 CS209896 B2 CS 209896B2 CS 784756 A CS784756 A CS 784756A CS 475678 A CS475678 A CS 475678A CS 209896 B2 CS209896 B2 CS 209896B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- iron
- hydrogen
- methane
- carbon
- carbon monoxide
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 title claims description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 66
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 28
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 3
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N ac1l9hgr Chemical compound [Fe].[Fe] NJFMNPFATSYWHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/04—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C07C1/0485—Set-up of reactors or accessories; Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/32—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from compounds containing hetero-atoms other than or in addition to oxygen or halogen
- C07C1/325—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from compounds containing hetero-atoms other than or in addition to oxygen or halogen the hetero-atom being a metal atom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C9/00—Aliphatic saturated hydrocarbons
- C07C9/02—Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
- C07C9/04—Methane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S585/00—Chemistry of hydrocarbon compounds
- Y10S585/929—Special chemical considerations
- Y10S585/93—Process including synthesis of nonhydrocarbon intermediate
- Y10S585/931—Metal-, Si-, B-, or P-containing, e.g. Grignard
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S585/00—Chemistry of hydrocarbon compounds
- Y10S585/929—Special chemical considerations
- Y10S585/943—Synthesis from methane or inorganic carbon source, e.g. coal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
(54) Způsob zpracování plynné směsi obsahující kysličník uhelnatý a vodík
Vynález se týká způsobů zpracování směsí plynů sestávajících z kysličníku uhelnatého a vodíku, zvláště způsobů zvyšujících výhřevnost a výrobu methanu z těchto- směsí.
Vzhledem k rychlému vyčerpávání jiných zdrojů je -nyní zcela zřejmá potřeba využít uhelné zásoby jako zdroje plynných paliv. Je tudíž důležité vyvinout způsoby ekonomické výroby plynných paliv z uhlí pro průmyslová použití.
Způsoby atmosférického zplyňování uhlí jsou velmi dobře známy a jsou dobře propracovány. Typickými z těchto způsobů jsou Koppers-Totzekův, Winklerův, Wellman-Galushův, Woodall-Duckmanův a jiné. Plyny, které se vyrábějí těmito zplyňovacími způsoby, - jsou plyny o nízké výhřevnosti, sestávající ze' směsi kysličníku uhelnatého a vodíku. Tato plynná směs má nízkou výhřevnost, v průměru asi 11095 kj/m3, tj. 300 BTU/ft3, nebo méně, což je příliš málo pro většinu průmyslových použití.
Je znám způsob zpracování původní směsi plynů, která obsahuje kysličník uhelnatý a vodík, použitím tepla a tlaku tak, že výsledná -směs plynů má podstatně zvýšenou výhřevnost vzhledem k uvedené původní směsi plynů.
Takové způsoby se někdy provádějí -použitím kyslíku a/nebo katalyzátorů, které způ2 sobují to, že vodík- zreaguje s přítomným kysličníkem uhelnatým za vzniku methanu. Methan má -spalovací teplo 37467 -kj/m3, zatímco kysličník uhelnatý a vodík mají spalovací tepla asi 11909 kj/m3, respektive 12020 kj/m3. Hlavní nevýhodou těchto ' způsobů zvyšujících '' výhřevnost paliva o nízké výhřevnosti jsou náklady, které- tyto1 způsoby vyžadují. Náklady jsou tak velké, že plyn -o nízké výhřevností, který má tímto způsobem výhřevnost zvýšenou, není schopen soutěžit s jinými palivy ' dostupnými pro průmyslové použití.
Tak -zvaný plyn o prostřední výhřevnosti je vhodný pro průmyslové použití, tento plyn má - výhřevnost - asi - 16644 kj/m3 nebo více. Dobře se spaluje v existujících zařízeních s plynovými hořáky -v elektrárnách a při jiných průmyslových aplikacích, přičemž je nutná jenom menší - modifikace- trysky hořáku. Výhřevnost je dostatečně vysoká, takže jeho použití nemá za následek -ztrátu účinnosti kotle a- dále -může být tento plyn ekonomicky veden -potrubím do přiměřených vzdáleností, což neplatí pro plyn o nízké výhřevnosti.
Předmětem vynálezu je získat relativně levný - způsob, kterým -se zvýší výhřevnost směsí kysličníku uhelnatého a vodíku, zvláště nízká výhřevnost.. ' plynů, které se vyrábějí zplynováním uhlí.
Podstata způsobu zpracování plynné směsi obsahující . kysličník uhelnatý a vodík podle vynálezu spočívá v tom, že se výchozí plynná směs kontinuálně zavádí do fluidní vrstvy železa a karbidu železa při teplotě v rozmezí od 315 °C do .650 °C za tlaku v rozmezí od 0,1 do 1 MPa v uvedené fluidní vrstvě. Přitom· se tepelné a tlakové podmínky udržují tak, aby část kysličníku uhelnatého zredukovala na uhlík, aby železo zreagovalo s uhlíkem, za vzniku karbidu železa, zejména Fe3,C, a aby karbid železa zreagoval s vodíkem za vzniku methanu a regenerovaného železa. Vznikající plynná · směs methanu, kysličníku uhelnatého1 a vodíku se z fluidní vrstvy kontinuálně odděluje.
K výchozí plynné směsi se přidávají kysličník uhličitý jako zdroj uhlíku.
Zpracování směsi se s výhodou provádí při teplotě v rozmezí od 315 °C do 510* °C.
Ze vznikající · plynné směsi se odděluje methan a získává se jako produkt.
Odstraňovaná plynná směs může mít výhřevnost v průměru asi 22192 kj/m3 a je vhodným průmyslovým a použitelným palivem. Jestliže je požadován samotný methan, může být ze směsi plynů, které jsou odstraňovány z fluidní vrstvy, získáván konvenčními způsoby.
Vynález bude nyní detailně popsán pomocí příkladů s odkazem na doprovázející diagramatické grafy, kde obr. 1 až 3 jsou diagramy stability udávající vzájemné vztahy mezi plynnou fází karbidu železa a plynnou fází systému vodík-uhlík-kyslík. Symbol a C znamená aktivitu uhlíku v systému. Symbol ,,Ρ1’ znamená parciální tlak. Množství plynů jsou v podstatě přímo úměrná parciálním tlakům.
Vynález je založen na vytvoření a udržování takových . podmínek · ve fluidní . vrstvě, které .podporují následující tři reakce:
(1) CO + H2 —> C + HžO (2J C + 3Fe—>FesC (3) Fe3C· + 2H —> 3Fé + CH4
Tyto reakce probíhají . za atmosférického tlaku, ačkoliv i mírně zvýšené . tlaky mohou být výhodné.
Při reakci ve fluidní vrstvě působí železo jako akceptor uhlíku v reakci (2) a jako· donor uhlíku v . reakci (3). Poznamenejme, že železo je reformováno nebo regenerováno v reakci (3) . a že karbid železa je reformován nebo· regenerován. v reakci (2J, takže po· prvním přidání železa a karbidu železa jsou vždy přítomny v reakční zóně bez dalších přidávání.
Posun .reakční rovnováhy směrem vpravo se u reakce (3) může provést buď přidáváním vodíku nebo odstraňováním .methanu.
Vodík a kysličník uhelnatý se kontinuálně přidávají v reakci (1) a methan, spolu s nekonvertovaným kysličníkem uhelnatým a ne4 konvertovaným vodíkem, se kontinuálně . odstraňuje jako. část obohaceného plynného paliva.
Reakce může být řízena regulací poměrů různých přítomných plynů, tj. poměru methanu k vodíku, vody k vodíku, kysličníku uhličitého. ku kysličníku uhelnatému atd. Diagramy dále uvedené ilustrují, Jak regulace těchto. poměrů má za výsledek reakce probíhající požadovaným způsobem.
Fluidní vrstvový reaktor, který je zde používán, je konvenčního typu, kde jemně rozdrcený napájecí materiál na roštovém nebo má komerčně vyráběný „vodní plyn“ se zpraperforovaném nosiči je fluidizován vzhůru tekoucími plyny, které mohou obsahovat nebo úplně sestávají z reakčních plynů. Mezi pomocná zařízení patří zařízení pro zahřívání, regulaci teploty, ovládací zařízení, výměníky tepla, pračky (skrubryj, cyklóny, zařízení uvádějící plyn do. cyklu a jiná konvenční zařízení.
Reakční složky, které jsou zaváděny do reaktoru po. původním naplnění karbidem železa a železem, jsou plyny o nízké výhřevnosti ze zplyňování uhlí, obsahující kysličník uhelnatý a vodík.
Patřičnou úpravou poměrů materiálů obsahujících vodík a uhlík podle diagramů stability lze dosáhnout ' toho, 'aby vodík sloužil jako redukční funkce ke zredukování kysličníku uhelnatého na uhlík a aby uhlík sloužil jako karburační funkce jakmile se vytváří karbid železa. Jak bylo shora uvedeno, vytvoří se a udržují se takové podmínky, aby železo sloužilo jak jako. ' akceptor, tak jako donor uhlíku. Navíc se reakční podmínky upraví tak, aby měl vodík další . redukční funkci při redukci karbidu železa na železo a tvorbě methanu z pvolněného. uhlíku.
Vyžadované poměry vodík-uhlík k vůli rovnovážným podmínkám plynných systémů vodík-uhlík-kyslík automaticky vyžadují, . aby byl v plynném systému přítomen methan. Množství přítomného nebo. vyrobeného. methanu je . funkcí poměrů uhlíku k vodíku, stejně jako teplotních a tlakových podmínek a všechny tyto poměry a podmínky mohou být řízeny.
Obr. 1 až 3 jsou diagramy stability udávající vzájemné vztahy mezi plynnou fází karbidu železa a systému vodík-uhlík-kyslík při teplotách 580 °C, 630 °C . a respektive 680 stupňů Celsia. Diagramy stability udávají vzájemný vztah mezi logaritmy parciálních . tlakových poměrů .různých složek plynu, které jsou v rovnováze s karbidem železa v procesu. Ilustrují, že za přítomnosti karbidu železa existují . v systému určitá množství methanu a že . toto. množství methanu, který je přítomen nebo· ’ vyráběn, může . být řízeno - ovládáním jiných proměnných veličin . systému. Diagramy například udávají oprativní oblast proměnných veličin při specifických teplotách, kdy je zajištěno, že Fe3C je ve fluidní vrstvě přítomen. Ukazují také účinek teploty na výrobu methanu a . Fe3C, když jiné proměnné veličiny, které zajišťují přítomnost Fe3p -ve fluidní vrstvě, jsou udržovány v podstatě konstantní.
Vhodným teplotním, rozmezím pro procesy je rozmezí od 315 °C do· 650- °C, s výhodou od 315 · ·°C do· 510 °C. Teploty mimo tato rozmezí nejsou ekonomicky výhodné. Může být použito' atmosférického tlaku, který je výhodný, ’ ačkoliv jsou také vhodné mírně zvýšené tlaky až do· asi 1 MPa. Vyšší tlaky nejsou ekonomické.
Poměr , železa · ke karbidu železa v reakční ploše : še může měnit v rozmezí od asi 10! procent karbidu železa, do· 96 nebo· více procent karbidu železa. Železo může být přidáváno· v kovové formě nebo· může být dodáváno z různých zdrojů, mezi něž patří i kysličník železa. V napájecím plynu může být jako zdroje uhlíku použito něco· kysličníku uhličitého. Výhodou procesu je, že kyslík je z procesu odstraňován ve formě vody, která se lehce odděluje. Jestliže ie v napájecím plynu reaktoru obsažen methan, během reakce se nemění a odděluje se s plynným produktem.
Směs 50 procent methanu s kysličníkem uhelnatým a· vodíkem dává plynnou směs O! výhřevnosti 22 192 kj/m3. Jak je vidět z dále uvedených příkladů, toto· plynné palivo o prostřední výhřevnosti může být snadno vyráběno způsobem podle vynálezu.
Příklad 1
Použitím diagramů stability byl zkonstruován program pro samočinný počítač, který udává rovnovážné složení plynu, které je očekáváno v procesu, v němž jsou různé plyny obsahující vodík a uhlík uváděny do· kontaktu se směsí železo-karbid železa za různých teplot. Tabulka 1 · níže ukazuje příklady výsledků získaných tímto· programem pro samočinný počítač při různých složeních napájecího· plynu, různých teplotních a tlakových podmínek, za kterých se proces provádí, a při dosažení příznivého poměru methanu v plynném produktu, jak je ilustrováno na obr. 1 až 3.
Výsledky zaznamenané · v sekci 1 tabulky 1 ukazují teoretické změny složení, které se získají tak, že plyn o podobném složení jako cuje podle programu samočinného počítače.
Výsledky v sekci 2 v tabulce ukazují teoretické změny složení, které se získají tak, že plyn o podobném složení jako má plyn ze zplyňování tlakovým kyslíke podle Lurgiho1, se zpracuje podle programu samočinného počítače. Velké zvýšení výtěžků methanu uvnitř dobře definované teplotní oblasti graficky · ilustruje kritický · efekt teploty na. výtěžek methanu.
>x
| CM | 00 | □5 | 05 | b- | CM | o |
| LO | o | bx | CM | CD | ’Φ | ’Φ |
| o | co | 05 | rH | rl | CM | LO |
| CD | LO | ’Φ | 00 | CM | rH | |
| rH | rH | ri | rH | rl | rH | rH |
| 00 | tx | tx | 05 | tx | 05 |
| CM | 05 | O | tx | CO | co |
| 05 | Ю | o | 05 | 00 | o |
| ’Φ | CO | CM | ’Φ | LO | co |
| CM | CM | CM | rH | ri | ri |
O Ó O O Q O Q Η Η H OOOOOOO O CD CD 00 00 CO 00 00 00 00 Cx bx
O O O O O O O -Φ ri rH rH rH rl ri rH ri ri ri
co oo~ co in oo^ oo od o? tx? co lo in ь^ CO' κγ оО' ю rH ri ri Cx co oo
Lí^b^O CD CO^ b·^ O^ rH xF o co co o Ή СО 00 CO CM rH
Q 4 4 4 4 4 ^F о м? о ю co ID ID ’Φ oo co 00 о_ со о~ СМ^ О^ С0~ t^ оо ю о *^F Ь? о со СО СО СО CM ri н
4 4 4 cd 0O tx? O in co rl rH rl CO CO co ь^ Ч Ч Ч Ч °ч r-Γ tF о о ю см со н см со со t^ <Э LO тН^ О^ СО' cd о ad od Υ ιη ’Φ co^o ο^ οΟ' co~ CD' ^F oo co cd bx ю r-T rH ri CM 00 ’Φ uo^oy b-^ CO CO о см 1Л 05 xF co
1Γ5Ό co ’Φ* ri oo o O* tx tx СО' СЗ'ОО'СО tx? cm cd co co tF
Výpočty posunu rovnováhy pro FesC systém
ctí & s rbd ctí
čtí
4—1 o H CD
| Q O^ O_ CD O~ O, in LO* (θ ю LO ю l-θ | ООО rl rl ri | о^о^со Ю LÍ5 щ |
| CD CD O^ o_ o^ о^ О^ rl rH гН ri ri ri ri | Ч. 4 4 со со со НИН | О' О' О' н Н н |
| ч. ч ч ч ч ч ч ю ю LO ш ш ю lo | О' О_ О' ri тН Н | ч ч ч Lo ш LO |
| ч ч ч ч ч ч ч | ччч | ч ч ч |
| 05 05 СЛ 05 СТ' 05 05 со со со со со со со | ri ri rH СО СО СО | 05 СП СЛ СО СО 00 |
| о О О' О' О'О' О' | о^ о^ о^ | О' О' О' |
| см см см см см см см | rl ri ri | см см см |
| ч ч ч ч ч ч ч | ч ч ч | ООО |
| оо оо od аз оо оо оо ^Ф st1 ’Φ ’Φ ’Φ | со со со Ю ΙΌ 1Г5 | оо od оо ’Φ ’Φ |
ri rH rH^ rH' rH' ri rH rH' rl~ rH^ o o o cd o o o o cd o rH LO o O* Cd rH ri CMCO φ CD<D
CD OO ly*>уИ
O O O O O O O ф О О О φ Φ φ Oφ □ Ю O ID O LO О СЛ O LO О сл o o oω
1Г5 IÍ5 CD CD Ь Ю ЮLO
Výsledky v sekci 3 v tabulce ukazují teoretický efekt tlaku na výtěžek methanu, jestliže se proces zpracování podle programu pro samočinný počítač aplikuje na stejný plyn jako- v testech v sekci 1. Zvýšením tlaku z 0,1 MPa na 1 MPa se výtěžek methanu zvýší ze 30 objemových procent na 367 objemových procent. Vyšší tlaky by možná ještě mírně zvýšily výrobu methanu, ale takové tlaky jsou neekonomické.
Příklad 2
Pro ilustraci operativnosti vynálezu a pro srovnání výsledků, které se získají aplikací samočinného počítače na proces, se skutečným procesem, se provádí testy procesu na zkušební stolici. Testy se provádí tak jak je výše popsáno. Pro započetí reakce se do fluidní vrstvy uvedou příslušná množství železa a karbidu železa. Žádné další přidávání těchto složek není nutné.
V každé sekci jsou uvedeny výsledky získané ve skutečných testech spolu s výsledky získanými v testu pomocí samočinného počítače za identických po-dmínek.
Výsledky jsou uvedeny v tabulce 2.
Odchylky experimentálních dat pro FegC ' systém kj/m3 teplota tlak napájecí plyn, objemová procenta odcházející plyn, objemová procenta napájecí odcháze°C MPa H2 H2O CO CO2 CH4 N2 H2 H2O CO CO2 CH4 N2 plyn jící plyn cn com
O tx t<co bs rn00
LO LO CDCO
CM · CM ΌO tx COCD
H H
CD.
O O O0 O?
CO -Φ
00. m. co rd rd CM? CO
CM CO rd rd
CM 00. cd rd ir?
rH cd. m o, cm.
cd cT 00? CD?
rd rd d rd
m. tx. d. CD cd rd rd rd tx. 00. CM.OD.
o oo?ů? m?
CO 0000 d
m. tdtx co 00 rd
CM φ
ω φ
on φ
a φ
CD oo. 00. txfjcd
CD oo.oo. od od
CD ©. od o°* co · CO
Q CD cm* cd
0.0. in ud
CO CD tx..tx. t>? tx? rd Η tx. tx. rd rd 0 4. cd cd ом cm
| O CD | O |
| mm | m |
| mm | m |
O
Ю m o tí >u
Φ
4-» Й
V) >CJ oa +-x >CD O Ph c/i
O Й >u
Φ
4-» Й $
0'9896 •Výsledky uvedené v sekci 1 tabulky 2 ·jsou z · testovaného· · programu, ve · kterém· je použita · směs vodíku s kysličníkem uhelnatým v · poměru 3:1 jako· přiváděného (napájecího) plynu. Tento, plyn představuje zplyňovací · proces s kyslíkem. Skutečným testem se získá při 550 °C plyn s 21,8 procenty methanu a výhřevností 17 050· kj/m5 ve · srovnání s · · předpovězenými hodnotami 31,8 procent methanu a výhřevností 17 790· - kj/m3.
Výsledky, které · jsou uvedeny v sekci 2 tabulky 2, ukazují změny složení, které se získají procesem s reprezentativním plynem, který obsahuje relativně velké množství inertního dusíku. Tento plyn představuje zplyňovací proces se vzduchem. Skutečný test poskytuje plyn s 12,5 procenta methanu a výhřevností 9 764 · kj/m3 ve srovnání s předpovězeným obsahem methanu 13,3 · procenta a výhřevností 8 840 kj/m3. V obou případech došlo ke zvýšení výhřevnosti o · více než 30 procent.
Výsledky testu potvrdily operativnost způsobu výroby methanu a prokázaly hodnotu diagramů stabilit · na · obr. 1 až 3 · pro · · použití při výběru podmínek pro · operativní a snadnou výrobu ·. methanu.
P ř í k 1· a d .· 3
Do · reaktoru s · fluidizační vrstvou · o · průměru 61 cm, který obsahuje dostatečná množství železa ·· a · karbidu · ·železa · k započetí · · reakce, se přivádí různé plyny rychlostí 5,666 m3 za minutu. Žádné další přidávání železa a · karbidu železa · není nutné.
Napájecí · plyn sestává z vodíku, kysličníku uhelnatého · a kysličníku · uhličitého, přiváděných v množstvích odpovídajících výhodným poměrům pro výrobu methanu, jak je vyobrazeno na obr. 1 až 3. Ve všech těchto testech se používá atmosférický tlak a teplota ·500· · ac. · · Napájecí plyn obsahoval přibližně · 82 % vodíku, 8 '% kysličníku uhličitého a · 10 % methanu a měl · výhřevnost asi 13 684 kj/m3. Poměr karbidu železa k železu se měnil · od · poměru asi 73 :27 procentům do ·96 : : 4 procentům.
Odcházející plyn, odebíraný v · půlhodinových · intervalech, · · byl · analyzován po dobu 12· hodin, · výsledky analýz · jsou ·· uvedeny · v tabulce 3.
Tabulka 3
Data složení plynu poloprovozního reaktoru produkty — pevná látka, plyn doba odcházející plyn
| HzO | CO2 | CO | Nz | H2 | CH4 | CO/COž | H2/H2O | H2ÍCH4 | |
| 2400 | 1,2 | 4,5 | 3,9 | 8 | 35 | 44 | 0,9 | 29,2 | 0,8 |
| 0030 | 1,2 | 4,5 | 3,9 | 8 | 33 | 44 | 0,9 | 27,5 | 0,8 |
| 0100 | 1,0 | 4,5 | 3,9 | 8 | 35 | 44 | 0,9 | 35,0 | 0,8 |
| 0130 | 1,0 | 4,8 | 4,2 | 8 | 35 | 43 | 0,9 | 35,0 | 0,8 |
| 0200 | 1,0 | 4,8 | 4,2 | 8 | 35 | 44 | 0,9 | 35,0 | 0,8 |
| 0230 | ,1.0 | 4,8 | 4,2 | 8 | 35 | 44 | 0,9 | 35,0 | 0,8 |
| 0300 | 1,0 | 4,8 | 4,0 | 8 | 34 | 42 | 0,8 | 34,0 | 0,8 |
| 0330 | .1,-0 | 4,8 | 4,2 | 8 | 34 | 43 | 0,9 | 34,0 | 0,8 |
| 0400 | 1,0 | 4,8 | 4,2 | 8 | 34 | 43 | 0,9 | 34,0 | 0,8 |
| 0430' | 1,0 | 5,5 | 4,2 | 8 | 35 | 43 . | 0,8 | 35,0 | 0,8 |
| 0500 | 1,0 | 5,5 | •4,0 | 8 | 35 | 43 | 0,7 | 35,0 | 0,8 |
| 0530 | 1,0 | 6,7 | 4,8 | 8 | 35 | 40 | 0,7 | 35,0· | 0,9 |
| 0600 | 1,0 | 6,2 | 4,8 | 8 | 35 | 40 | 0,8 | 35,0 | 0,9 |
| 0630 | 1,0 | 6,2 | 4,8 | 8 | 35 | 41 | 0,8 | 35,0 | 0,9 |
| 0700 | 110' | 6,2 | 5,0 | 8 | 35 | 40 | 0,8 | 35,0 | 0,9 |
| 0730 | 1,0 | 6,7 | 5,1 | 8 | 35 | 40 | 0,8 | 35,0 | 0,9 |
| 0800' | 2,4 | 7,5 | 7,9 | 7 | 35 | 40 | 1,1 | 14,6 | 0,9 |
| 0830 | 2,4 | 7,75 | 8,25 | 6,5 | 35 | 39 | 1,1 | 14,6 | 0,9 |
| 0900 | 2,4 | 8,6 | 8,9 | 7 | 34 | 38,3 | 1,0 | 14,2 | 0,9 |
| 0930 | 2,4 | 5,3 | 6,6 | 7 | 38 | 40 | 1,3 | 15,8 | 1,0 |
| 1000 | 2,3 | 4,4 | 4,5 | 5,5 | 41 | 33,5 | 1,0 | 17,8 | 1,2 |
| 1030 | '2,3 | 3,6 | 4,5 | 5,5 | 40 | 40 | 1,3 | 17,4 | 1,0 |
| 1100 | 2,4 | 4,5 | 5,2 | 7 | 39 | 41,5 | 1,2 | 16,3 | 0,9 |
| 1130 | 2,3 | 4,8 | 6,5 | 7 | 37 | 41,5 | 1,4 | . 16,1 | 0,9 |
Průměrný obsah methanu v odcházejícím plynu v průběhu 1'2 hodin přesáhl 40: procent, Odcházející plyn měl průměrnou výhřevnost 20 712 kj/m3 ve srovnání s výhřev-. ností pouze 13 684 kj/m3 napájecího plynu.
Výsledky v tabulce opět ukazují výhodnost procesu pro značné zvýšení výhřevnosti plynu, včetně plynu obsahujícího methan. Výsledky ilustrují výhodné časové období pro toto zvýšení. Výsledky dále ukazují, že velká množství methanu se vyrábějí při velkém procentuálním obsahu karbidu železa, který
Claims (4)
- PŘEDMĚT1. Způsob zpracování plynné směsi, obsahující kysličník uhelnatý a vodík, vyznačující se tím, že se výchozí plynná směs kontinuálně zavádí. do fluidní vrstvy železa a karbidu železa při teplotě v rozmezí od 315 stupňů Celsia do 650 stupňů Celsia a za tlaku v rozmezí od 0,1 do 1 MPa, přičemž se část kysličníku uhelnatého redukuje na uhlík, železo reaguje s uhlíkem za vzniku karbidu železa, zejména Fe3C, a karbid železa reaguje s vodíkem za vzniku methanu a regenerovaného železa, a vznikající plynná směs methanu, kysličníku uhelnatého a vo je přítomen ve fluidní vrstvě, к železu, které je přítomno ve fluidní vrstvě. Při poměru karbidu železa ve vrstvě к železu ve vrstvě například 1000 % byl asi 96 %. Výsledky dále potvrzují hodnotu diagramů stability na obr. 1 až 3 pro použití při výběru výhodných provozních podmínek procesu.Výhodou popsaného způsobu je, že může být použit relativně levně pro zvýšení výhřevnosti plynu, který má nízkou výhřevnost a který se vyrábí zplyňováním uhlí.VYNALEZU díku se z fluidní vrstvy kontinuálně odděluje.
- 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se к výchozí plynné směsi přidává kysličník uhličitý jako zdroj uhlíku.
- 3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že se provádí při teplotě v rozmezí od 315 stupňů Celsiia do 510 stupňů Celsia.
- 4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících bodů, vyznačující se tím, že ze vznikající plynné směsi se odděluje methan a získává se jako produkt.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/817,576 US4134907A (en) | 1977-07-21 | 1977-07-21 | Process for enhancing the fuel value of low BTU gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS209896B2 true CS209896B2 (en) | 1981-12-31 |
Family
ID=25223394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS784756A CS209896B2 (en) | 1977-07-21 | 1978-07-17 | Method of processing the gaseous mixtures containing the carbon monoxide and hydrogen |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4134907A (cs) |
| JP (1) | JPS5448807A (cs) |
| AR (1) | AR215722A1 (cs) |
| AU (1) | AU3795278A (cs) |
| BR (1) | BR7804668A (cs) |
| CA (1) | CA1092162A (cs) |
| CS (1) | CS209896B2 (cs) |
| DD (1) | DD137845A5 (cs) |
| DE (1) | DE2831068A1 (cs) |
| FR (1) | FR2398108A1 (cs) |
| GB (1) | GB2001337B (cs) |
| IT (1) | IT1109177B (cs) |
| PL (1) | PL110339B1 (cs) |
| ZA (1) | ZA784162B (cs) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1136413A (en) * | 1977-07-21 | 1982-11-30 | Jack L. Blumenthal | Carbonaceous material and process for producing a high btu gas from this material |
| US4710483A (en) * | 1977-07-21 | 1987-12-01 | Trw Inc. | Novel carbonaceous material and process for producing a high BTU gas from this material |
| US4257781A (en) * | 1977-07-21 | 1981-03-24 | Hazen Research, Inc. | Process for enhancing the fuel value of low BTU gas |
| US4372755A (en) * | 1978-07-27 | 1983-02-08 | Enrecon, Inc. | Production of a fuel gas with a stabilized metal carbide catalyst |
| US4182926A (en) * | 1978-09-21 | 1980-01-08 | Merck & Co., Inc. | Catalytic process for obtaining methane from methanol |
| US4642125A (en) * | 1981-03-27 | 1987-02-10 | Trw Inc. | Carbonaceous material and methods for making hydrogen and light hydrocarbons from such materials |
| EP0074394A4 (en) * | 1981-03-27 | 1984-04-04 | Trw Inc | NOVEL CARBON MATERIALS AND METHODS FOR OBTAINING HYDROGEN AND LIGHT HYDROCARBONS FROM SUCH MATERIALS. |
| CA1263363A (en) * | 1985-05-20 | 1989-11-28 | Gary W. Rice | Iron-carbon-based catalysts and a method for the production of hydrocarbons using those catalysts |
| US5770630A (en) * | 1986-09-23 | 1998-06-23 | Foster Wheeler Energy Limited | Manufacture of organic liquids |
| US5474280A (en) * | 1993-08-20 | 1995-12-12 | Martin; Charles A. | Apparatus for preheating a reactor feed |
| US5869018A (en) | 1994-01-14 | 1999-02-09 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Two step process for the production of iron carbide from iron oxide |
| US5431711A (en) * | 1994-08-12 | 1995-07-11 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Circulating fluidized bed direct reduction system |
| US5435831A (en) * | 1994-08-12 | 1995-07-25 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Circulating fluidizable bed co-processing of fines in a direct reduction system |
| US5674308A (en) * | 1994-08-12 | 1997-10-07 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Spouted bed circulating fluidized bed direct reduction system and method |
| US5690717A (en) * | 1995-03-29 | 1997-11-25 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Iron carbide process |
| US5804156A (en) * | 1996-07-19 | 1998-09-08 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Iron carbide process |
| ATE302257T1 (de) * | 1997-10-28 | 2005-09-15 | Univ Kansas Ct For Res Inc | Treibstoffmischung für kompressionszündmaschine mit leichten synthetischen roh- und mischbestandteilen |
| AU750751B2 (en) | 1998-03-31 | 2002-07-25 | Iron Carbide Holdings, Ltd | Process for the production of iron carbide from iron oxide using external sources of carbon monoxide |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2409235A (en) * | 1943-12-18 | 1946-10-15 | Texas Co | Continuous process for effecting catalytic reactions |
| US2537496A (en) * | 1947-03-26 | 1951-01-09 | Texas Co | Synthesis of hydrocarbons |
| US2589925A (en) * | 1947-05-09 | 1952-03-18 | Standard Oil Dev Co | Hydrocarbon synthesis |
| US2562802A (en) * | 1947-06-18 | 1951-07-31 | Us Rubber Co | Manufacture of ketone diarylamine condensation products |
| US2601121A (en) * | 1948-04-29 | 1952-06-17 | Standard Oil Dev Co | Preconditioning hydrocarbon synthesis catalyst and removing fines therefrom |
| US2694624A (en) * | 1949-06-23 | 1954-11-16 | Standard Oil Dev Co | Production of gas of high calorific value |
| US2686819A (en) * | 1949-09-01 | 1954-08-17 | Kellogg M W Co | Synthesis of methane |
| US2819283A (en) * | 1950-10-30 | 1958-01-07 | Gulf Research Development Co | Process of producing hydrocarbons |
| US4005996A (en) * | 1975-09-04 | 1977-02-01 | El Paso Natural Gas Company | Methanation process for the production of an alternate fuel for natural gas |
-
1977
- 1977-07-21 US US05/817,576 patent/US4134907A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-07-10 GB GB787829310A patent/GB2001337B/en not_active Expired
- 1978-07-12 AU AU37952/78A patent/AU3795278A/en active Pending
- 1978-07-13 AR AR272947A patent/AR215722A1/es active
- 1978-07-14 DE DE19782831068 patent/DE2831068A1/de not_active Withdrawn
- 1978-07-17 CS CS784756A patent/CS209896B2/cs unknown
- 1978-07-20 BR BR7804668A patent/BR7804668A/pt unknown
- 1978-07-20 IT IT25914/78A patent/IT1109177B/it active
- 1978-07-20 CA CA307,770A patent/CA1092162A/en not_active Expired
- 1978-07-21 FR FR7821772A patent/FR2398108A1/fr not_active Withdrawn
- 1978-07-21 JP JP8929778A patent/JPS5448807A/ja active Pending
- 1978-07-21 DD DD78206860A patent/DD137845A5/xx unknown
- 1978-07-21 ZA ZA00784162A patent/ZA784162B/xx unknown
- 1978-07-21 PL PL1978208577A patent/PL110339B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA784162B (en) | 1979-12-27 |
| PL110339B1 (en) | 1980-07-31 |
| GB2001337B (en) | 1982-05-26 |
| IT1109177B (it) | 1985-12-16 |
| FR2398108A1 (fr) | 1979-02-16 |
| US4134907A (en) | 1979-01-16 |
| DD137845A5 (de) | 1979-09-26 |
| GB2001337A (en) | 1979-01-31 |
| DE2831068A1 (de) | 1979-02-08 |
| AU3795278A (en) | 1980-01-17 |
| PL208577A1 (pl) | 1979-02-26 |
| BR7804668A (pt) | 1979-04-17 |
| CA1092162A (en) | 1980-12-23 |
| AR215722A1 (es) | 1979-10-31 |
| JPS5448807A (en) | 1979-04-17 |
| IT7825914A0 (it) | 1978-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CS209896B2 (en) | Method of processing the gaseous mixtures containing the carbon monoxide and hydrogen | |
| US1964744A (en) | Process of making carbon black | |
| US4372755A (en) | Production of a fuel gas with a stabilized metal carbide catalyst | |
| US3779725A (en) | Coal gassification | |
| US3615300A (en) | Hydrogen production by reaction of carbon with steam and oxygen | |
| Haghighi et al. | On the reaction mechanism of CO2 reforming of methane over a bed of coal char | |
| US4439210A (en) | Method of catalytic gasification with increased ash fusion temperature | |
| US9255224B2 (en) | Method for increasing amount of coke oven gas by using carbon dioxide | |
| CA1208021A (en) | Method and means for gasifying carbonaceous material | |
| Duan et al. | Thermodynamic analysis of synergistic coal gasification using blast furnace slag as heat carrier | |
| US12286679B2 (en) | Method for the direct reduction of iron ore | |
| CS225806B1 (en) | The manufacturing process of the steel | |
| EP0601956A2 (en) | Process for the preparation of carbon monoxide rich gas | |
| GB1579577A (en) | Reforming of hydrocarbons | |
| Yu et al. | Coal direct chemical looping hydrogen production with K-Fe-Al composite oxygen carrier | |
| US20170058373A1 (en) | Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace | |
| DE102009022510B4 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Eisen und eines CO und H2 enthaltenden Rohsynthesegases | |
| EP0196359B1 (en) | Method and apparatus for fluidized bed reduction of iron ore | |
| AU2016357856A1 (en) | Method for gasifying carbonaceous fuel, method for operating iron mill, and method for producing gasified gas | |
| WO2017061482A1 (ja) | 炭素質燃料のガス化方法、製鉄所の操業方法およびガス化ガスの製造方法 | |
| US2337551A (en) | Process of producing gas mixtures for synthetic purposes | |
| JPS62241991A (ja) | 石炭の低温接触水蒸気ガス化による高カロリ−ガス製造法 | |
| US3222147A (en) | Process for the preparation of mixtures of hydrogen, carbon monoxide and methane | |
| US3615299A (en) | Hydrogen production by reaction of carbon with steam or steam and oxygen | |
| US4257781A (en) | Process for enhancing the fuel value of low BTU gas |