CS232767B1

CS232767B1 - Způsob dočišťování surového vodíku

Info

Publication number: CS232767B1
Application number: CS429981A
Authority: CS
Inventors: Jiri Loukota; Rudolf Kubicka; Vratislav Domalip; Pavel Brzobohaty
Original assignee: Jiri Loukota; Rudolf Kubicka; Vratislav Domalip; Pavel Brzobohaty
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Vynález se týká dočišťování surového vodíku, získaného nízkoteplotní konverzí a následujícím vypíráním kysličníku uhličitého metanizací na obsalh do 10 ppm za přítomnosti rutheniového katalyzátoru. Metanizace probíhá v rozmezí vstupní teploty 160 až 200 °C a výstupní teploty nad 300 °C až 340 °C při objemové rychlosti 5000 až 25 000 nm3 surového vodíku na 1 m3 metanizačního katalyzátoru za hodinu, nebo výstupní teploty do 340 °C při objemové rychlosti vyšší než 20 000 až 25 000 nm3 surového vodíku na 1 m3 metanizačního katalyzátoru za hodinu.

Description

Vynález se týká způsobu čištění surového vodíku na zbytkový obsah kysličníků uhlíku na hodnotu pod 10 ppm obj. kysličníků uhlíku metanizací.

Surový vodík, získaný po vysokoteplotní a nízkoteplotní konverzi a vypírce kysličníku uhličitého, se dočisťuje metanizací, při které se odstraní obsažené kysličníky uhlíku a případně obsažený kyslík.

Jakc metanizační katalyzátor se dosud většinou používá katalyzátor, ve kterém je aktivní složkou nikl. Dostatečná reakční rychlost se u metanizačního niklového katalyzátoru dostavuje v teplotním rozmezí 270 až 600 °C, výhodně v rozmezí 290 až 380 °C. Při dočištování surového vodíku obsahujícího 0,1 až 0,5 % kysličníku uhličitého a 0,2 až 1 % kysličníku uhelnatého se obvykle pracuje při objemové rychlosti v rozmezí 2000 až '7000 nm³ surového vodíku na 1 m³metanizačního katalyzátoru za hodinu. Při tom se zbytkový obsah kysličníků uhlíku sníží na hodnotu pod 10 ppm obj.; současně se odstraní případně přítomný kyslík. Reakční teplo se na instalovaném zařízení zčásti využívá k předehřevu vstupujícího surového vodíku a zčásti, vzhledem k vysoké teplotě 300 až 390% uniká do okolí, přestože zařízení je tepelně izolováno. Jen malý podíl tepla se odvádí v koncových dochlazovačích vyčištěného technického vodíku.

Surový vodík po předehřátí ve výměníku je nutné předehřívat v instalovaném elektrickém ohřívači. Před uvedením metanízační jednotky do provozu se musí naplněný niklový katalyzátor redukovat, a to vyžaduje další elektrickou energii po dobu 12 až 24 hodin, než se metanizační zařízení uvede do provozu. Nevýhodou niklového katalyzátoru také je, že při nižší teplotě, například 100 až 160 °C vzniká toxický tetrakarfoonyil niklu a dochází tedy k úniku niklu z katalyzátoru. Nyní byl nalezen způsob dočišťování surového vodíku na zbytkový dbsah kysličníků uhlíku na hodnotu do 10 ppm objemových kysličníků uhlíku metanizací za přítomnosti katalyzátoru na bázi ruthenia, při němž metanizace probíhá v rozmezí vstupní teploty 160 až 200 °C a výstupní teploty nad 300 ^QC až 340 °C při objemové rychlosti 5000 až 25 000 nm³ surového vodíku na 1 m³ metanizačního katalyzátoru za hodinu nebo výstupní teploty do 340 °C při objemové rychlosti vyšší než 20 000 až 25 000 nm³surového vodíku na 1 m³ metanizačního katalyzátoru za hodinu.

Při provozování tohoto způsobu lze v instalovaném metanizačním zařízení výrazně snížit potřebu elektrické energie a instalovaný elektrický přédehřívač vyřadit téměř úplně z provozu. Ztráta tepla do okolí se podstatně sníží. Při dočištování stejného množství surového vodíku lze uložit do stávajících metanizačních reaktorů méně katalyzátoru nebo zvýšit kapacitu instalovaného zařízení.

Při zachování stávajících podmínek provozování včetně rychlosti proudění dočišťovaného vodíku se zvýší kapacita instalovaného zařízení o cca 30 %. Při záměně potrubí za potrubí o větším průměru se kapacita zvýší až o 100 %.

Při aplikaci metanizačního katalyzátorů na bázi ruthenia se zkrátí doba najíždění o 12 až 24 hodin.

Příklad 1

Do stávajícího metanizačního reaktoru, do kterého se plnilo 9 m³ niklového katalyzátoru, bylo vloženo 5 m³ rutheniového katalyzátoru. Instalovaný elektrický předehřívač měl příkon 544 kW. Průběh metanizace s rutheniovým katalyzátorem v porovnání s niklovým katalyzátorem byl následující:

Metanizace Niklový katalyzátor Rutheniový katalyzátor

Množství surového vodíku
(nm³.h^_1j	51 200	51 200
Složení vstupního plynu (% objemu)	.-· ·,;+·· ' ··« '* i#*·
CO2	0,3	0,3
CO	0,4	0,4
Ha	97,65	97,65
inerty -4SISI	1,35	1,35

Metanizace Niklový katalyzátor Rutheniovy katalyzátor

Objemová rychlost (nm³ . ro“³ . br¹) 5688 10 240

Vstupní teplota (°C)

Výstupní teplota (°C)

Zbytkový obsah v dočišťovaném vodíku (ppm obj.)

CO₂

CO

Dodávka el. energie na 1000 nm³ vstupního plynu (kwh)

Spotřeba chladicí vody v koncovém chladiči (m³ na 1000 metrů krychlových vstupního plynu)

Při zvýšení množství vstupního surového vodíku na 62 000 nm³. h¹ se zbytkový obsah kysličníků uhlíku nezměnil. Toto zvýšení provozně lze využít v období, kdy je přebytek surového vodíku, nebo se sníží jeho spotřeba pro jiné účely.

Při používání niklového katalyzátoru je nutné zachovat prosazení plynů katalyzátoretn, a to znamená, že v obdobných případech je nutno skutečnou výrobu vodíku a syntézních plynů snižovat.

Příklad 2

Do instalovaného metanizačního reaktoru, do kterého se plnilo 9 m³ niklového katalyzátoru a maximálně metanizovalo 53 000 metrů krychlových surového vodíku za ho295 190

341 237 pod 1 pod 1

5,86 —

2,34 1,86 dinu, bylo vloženo 5 nm³ rutheniového metanizačního katalyzátoru a teplovýměnný systém byl upraven z hlediska změněných hydraulických poměrů při vyšším prosazení, také potrubí bylo zaměněno za větší poměr.

Vstupní surový vodík měl obdobné složení jako u příkladu 1. Množství metanizovaného plynu bylo poistupně zvýšeno až na 110 000 nm³. h^_1, a to bez nároku na dodávku elektrické energie pro ohřev. Reakční podmínky byly následující:

vstupní teplota 260 °C výstupní teplota 307 °C objemová rychlost (nm³. m^-3. h^-1) 22 000 obsah CO2 (ppm obj.) 2 obsah CO (ppm obj.) 1 ve výstupním plynu

Claims

Způsob dočišťování surového vodíku na zbytkový obsah kysličníku uhlíku na hodnotu do 10 ppm Obj. kysličníků uhlíku metanizací za přítomnosti katalyzátoru na bázi ruthenia, vyznačený tím, že métanizace probíhá v rozmezí vstupní teploty 160 až 200 stupňů Celsia a výstupní teploty nad 300 °C vynalezu až teploty 340 °C při objemové rychlosti 5000 až 25 000 nm³ surového vodíku na 1 m³metanizačního katalyzátoru za hodinu nebo výstupní teploty do 340 °C při objemové rychlosti vyšší než 20 000 až 25 000 nm³ surového vodíku na 1 m³ metanizačního katalyzátoru za hodinu.