CS258512B1 - Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací - Google Patents
Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací Download PDFInfo
- Publication number
- CS258512B1 CS258512B1 CS863738A CS373886A CS258512B1 CS 258512 B1 CS258512 B1 CS 258512B1 CS 863738 A CS863738 A CS 863738A CS 373886 A CS373886 A CS 373886A CS 258512 B1 CS258512 B1 CS 258512B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- catalyst
- nio
- methanation
- inlet
- carbon oxides
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 5
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000002211 methanization Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Řešení se týká čištění technického
vodíku, vzniklého z generátorového plynu
konverzí od oxidů uhlíku metanací na katalyzátoru,
obsahujícím oxid niklu na nosiči,
při kterém se čištěný plyn uvádí na
lože katalyzátoru, které je naplněno ve
vstupní, popřípadě také výstupní části katalyzátorem
s obsahem NiO 30 až 55 % hmot.
ve formě povrchově rýhovaných válcovitých
výtlačků a ve spodní části katalyzátorem
s obsahem NiO 15 až 30 % ve formě tablet,
kuliček nebo výhodně rašigových kroužků,
přičemž poměr objemů katalyzátoru vstupní
k spodní části je 1:4 až 4:1.
Description
Vynález se týká odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku, jejich hydrogenací na metan tzv. metanací převážně na katalyzátorech obsahujících nikl Ni jako kysličník v množstvích v rozmezí 15 až 40 % hmot, na vhodných nosičích. Technický vodík však obsahuje i stopová množství různých katalytických jedů, jako jsou např. sloučeniny síry S a chloru Cl, které snižují aktivitu všech dosud používaných katalyzátorů. Podobným způsobem působí i karbonyly železa a v případě neniklových metanačních katalyzátorů i karbonyly niklu. Odolnost Ni-katalyzátorů vůči katalytickým jedům roste částečně s obsahem Ni v katalyzátoru, ale současně roste i jeho cena. Obvykle se proto používají katalyzátory s obsahem Ni v rozmezí 15 až 25 % hmot., čímž je určeno i maximální objemové zatížení katalyzátoru, tj. výkon daného reaktoru. Zvýšeného objemového zatížení lze využívat prakticky jen krátce po najeti katalyzátoru. Za zvýšených objemových zatížení způsobuje běžně používaný tvar částic, kterým jsou obvykle malé tabletky nebo kuličky, v axiálních adiabatických vrstvových nebo trubkových reaktorech tlakovou ztrátu prudce rostoucí s objemovým zatížením.
Nyní bylo potvrzeno, že pro odstraněni nebo snížení vlivu shora uvedených skutečností při současném zvýšení výkonu reaktoru, tj. objemového zatížení, lze výhodně využívat kombinací niklových katalyzátorů různě tvarovaných a s různým obsahem Ni vhodně axiálně rozdělených v reaktoru, čímž se za jinak běžných provozních podmínek dosáhne vyšší objemové rychlosti, tj. vyššího zatížení reaktorové náplně při stejném stupni odstranění oxidů uhlíku, což může i v určitém konkrétním případě odstranit nutnost výstavby přídavného metanizačního zařízení.
Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanizací na katalyzátorech obsahujících jako aktivní složku oxid niklu na nosiči spočívá podle vynálezu v tom, že plyn s obsahem oxidů uhlíku vstupuje na lože katalyzátoru, v jehož vstupní části, popřípadě též *
výstupní části, je umístěn niklový katalyzátor s obsahem NiO 30 až 55 % hmot. ve formě povrchově rýhovaných válcovitých výtlačků a v jeho spodní části katalyzátor s obsahem NiO 15 až 30 % ve formě tablet, kuliček nebo výhodně rašigových kroužků, přičemž poměr objemů katalyzátoru vstupní k spodní části je 1:4 až 4:1, výhodně 1:2 až 1:1. Spodní část náplně může být dále rozdělena na 2 díly v poměru 1:2 až 2:1, které jsou nahoře naplněny katalyzátorem ve tvaru rašigových kroužků s obsahem NiO 15 až 30 % hmot. a ve spodní části katalyzátorem ve formě povrchově rýhovaných válcovitých výtlačků s obsahem NiO 30 až 55 % hmot. Do vstupní vrstvy metanačniho reaktoru se tedy umístí niklový katalyzátor s obsahem 25 až 55 % NiO, výhodně ve tvaru válcovitých výtlačků podélně povrchově rýhovaných, který svým obsahem Ni a velikostí vnějšího povrchu vykazuje vysokou efektivní aktivitu a značnou odolnost vůči stopovým katalytickým jedům. Do spodní části kombinované náplně metanančního reaktoru se naplní Ni katalyzátor klasických tvarů, to je tabletovaný nebo kuličkovaný s obsahem NiO 15 až 25 % hmot., nebo katalyzátor s podobným obsahem NiO, ale výhodně ve tvaru rašigových kroužků, který opět svým vnějším povrchem a tvarem přináší zvýšení efektivní aktivity katalyzátoru i snížení tlakového spádu ve vrstvě. Uspořádání náplně spodní vrstvy podstatně ovlivňuje požadované zatížení reaktoru, požadovaná účinnost metanace, to znamená stupeň odstranění oxidů uhlíku z technického vodíku a optimalizace náplně reaktoru s ohledem na její cenu.
Proto za zvláště náročných podmínek metanace při vysokém objemovém zatížení, za přítomnosti stopových jedů a při zvýšených nárocích na čistotu vodíku po metanaci, se i spodní část náplně rozdělí do dvou vrstev složených z jednoho ze dvou posledně zmíněných typů katalyzátorů a katalyzátoru plněného do horní vrstvy reaktoru, který se výhodně naplní do nejspodnější části kombinované náplně.
Ve vstupní části náplně dochází vlivem vysoké efektivní aktivity plněného katalyzátoru, umístěného v první vrstvě k rychlému naběhnutí metanační reakce a tím i vlivem uvolňovaného reakčního tepla k rychlému vzrůstu teploty v loži, která je výhodná pro zvýšení efektivní aktivity katalyzátoru ve druhé nebo spodní vrstvě náplně s katalyzátorem s nižším obsahem NiO. První vrstva s vysokým obsahem NiO je současně svou vysokou kapacitou na jedy ochrannou vrstvou pro spodní náplně a dovoluje pak dlouhodobé využívání jejich optimální aktivity. Reaktorové náplně shora uvedeného typu lze využívat prakticky při libovolném pracovním tlaku určené v podstatě jen tlakovou a-teplotní odolností reaktorového pláště. Pracovní teploty reaktorové náplně jsou sice určeny teplotní stabilitou použitých katalyzátorů, ale s cílem dosažení maximálního výkonu reaktorové náplně se využívá katalyzátorů aktivních v oblasti teplot 200 až 400 °C, výhodně 260 až 350 °C. Za tlaků kolem 3 MPa se dosud pracovalo s objemovou rychlostí 3 až 5 500, kdežto s kombinovanou náplní podle typu katalyzátoru dvouvrstvou nebo výhodněji pro speciální případy i třívrstvovou se dosahuje objemového zatížení 6 až 10 000 h-1, přičemž obsah oxidů uhlíku zůstává pod požadovanou hranicí 10 ppmv. a rovněž tlaková ztráta reaktoru se prakticky proti původním hodnotám nemění nebo zůstává v mezích povolených konstrukcí roštů reaktoru. Současně se dosahuje optimalizace provozních nákladů i z hlediska ceny náplně katalyzátoru. Výhodně lze takových náplní využít i za situace sníženého odběru plynu pro syntézu metanolu a naopak zvýšeného požadavku na vodík pro výrobu čpavku v případech, kdy obě výroby jsou provozovány paralelně. To platí i pro každou další možnou spotřebu čistého vodíku.
Příklad 1
Paralelní provoz dvou metanačních reaktorů o celkovém objemu 9 m3 s klasickou náplní a s kombinovanou náplní podle vynálezu.
Složení vstupního plynu (mol. %) :
CO2 0,15
CO 0,40 inerty 2,45
S 20 ppbv
Η, 97
Katalazátorové náplně:
klasická kombinovaná kuličkový katalyzátor průměr kuliček 4 až 7 mm obsah NiO 25 % hmot.
vstupní vrstva: 3 m válcovitého podélně rýhovaného katalyzátoru s obsahem 40 % hmot. NiO spodní vrstva: klasická
| Podmínky exploatace: | ||
| 55 000 | 3 vstup plynu (m /h) | 60 000 |
| 6 100 | obj. rychlost (h χ). | 6 700 |
| 300 | teplota plynu (°C) | 300 |
| 338 | výst. teplota (°C). | 339 |
| 8 | tlak. ztráta (kPa) | 9 |
| 3 | životnost (roků) | 3 |
| zbytk. obsah v | ||
| (ppmv) | ||
| 4 | co2 | 2 |
| 6 | CO | 1 |
Přiklad jedna potvrzuje nejen vyšší produktivitu kombinované náplně, ale i její vyšší aktivitu.
Příklad 2
Dvouvrstvová kombinovaná náplň metanančního reaktoru celkového objemu
Spodní vrstva: 4 m3 katalyzátoru s obsahem 25 % NiO, tvar: rašigovy kroužky průměru 5 mm
Horní vrstva: 5 m3 katalyzátoru se 40 % NiO, tvar: válečky podélně rýhované
Složení vstupního plynu jako v příkladu 1.
Výkon reaktoru: m plynu/h vstup 72 000,0 obj. rychlost (h-1) 8 000 teplota <°C) vstup 300 výstup 340 tlak. ztráta (kPa) 10 v plynu: ppmv CO2 4
CO 2 životnost náplně (odhad1roků) 3
Příklad 3 o
Třívrstvová kombinovaná náplň metanančího reaktoru celkového objemu 9 m .
Horní vrstva: jako v příkladu 2, objem katalyzátoru 3 m2 3 o
Střední vrstva: jako dolní vrstva v př. 2, objem 3 m
Dolní vrstva: stejná jako horní vrstva, objem 3 m
Složení vstupního plynu: jako v př. 1.
Výkon reaktoru: m plynu/h vstup 72 000,0 obj. rychlost (h 3) 8 000 teplota (°C) vstup 300 výstup 340 tlak. ztráta (kPa) 11 v plynu: ppmv CO2 2
CO 1
Z výsledků uvedených v příkladech 2 a 3 plyne, že uvedené reaktorové náplně dovolí výhledově i vyšší objemové zatíženi, jestliže se připustí zvýšení obsahu oxidů uhlíku v součtu až na 10 ppmv. Rovněž předpokládaná životnost bude v závislosti na zatížení min. 3 roky.
Claims (2)
- PŘEDMĚT VYNÁLEZU1. Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací na katalyzátorech obsahujících jako aktivní složku oxid niklu na nosiči vyznačený tím, že plyn s obsahem oxidů uhlíku vstupuje na lože katalyzátoru, v jehož vstupní části, popřípadě též výstupní části, je umístěn niklový katalyzátor s obsahem NiO 30 až 55 % hmot. ve formě povrchově rýhovaných válcovitých výtlačků a v jeho spodní části katalyzátor s obsahem NiO 15 až 30 % ve formě tablet, kuliček nebo výhodně rašigových kroužků, přičemž poměr objemů katalyzátoru vstupní ke spodní části je 1:4 až 4:1, výhodně 1:2 až 1:1.
- 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tim, že spodní část katalyzátorové náplně je rozdělena na 2 díly v poměru 1:2 až 2:1, které jsou nahoře naplněny katalyzátorem ve tvaru rašigových kroužků s obsahem NiO 15 až 30 % hmot. a katalyzátorem ve formě povrchově rýhovaných válcovitých výtlačků s obsahem NiO 30 až 55 % hmot.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS863738A CS258512B1 (cs) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS863738A CS258512B1 (cs) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS373886A1 CS373886A1 (en) | 1987-12-17 |
| CS258512B1 true CS258512B1 (cs) | 1988-08-16 |
Family
ID=5378342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS863738A CS258512B1 (cs) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS258512B1 (cs) |
-
1986
- 1986-05-22 CS CS863738A patent/CS258512B1/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS373886A1 (en) | 1987-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3996014A (en) | Methanation reactor | |
| ES2666141T3 (es) | Preparación paralela de hidrógeno, monóxido de carbono y un producto que contiene carbono | |
| US20090220393A1 (en) | In-situ gasification of soot contained in exothermically generated syngas stream | |
| GB2559825B (en) | Process | |
| EP1839735B1 (en) | A transverse tubular heat exchange reactor and a process for catalytic synthesis therein | |
| EA035718B1 (ru) | Совмещенный процесс получения стабилизированной формальдегидом мочевины | |
| CN101379013A (zh) | 将至少一种待脱氢烃连续非均相催化部分脱氢的方法 | |
| AU2016214157B2 (en) | Process for making ammonia | |
| WO2014131435A1 (en) | Reactor for an auto-poisoning proces | |
| CN101804314A (zh) | 一种流化床反应器 | |
| CA2817826C (en) | Process for producing methanol | |
| US5097091A (en) | Process for the catalytic gas phase dehydrogenation of hydrocarbons using toothed-wheel shaped particles as catalysts | |
| NL2030905B1 (en) | Hybrid ammonia decomposition system | |
| CN112204120A (zh) | 用于进行催化气相反应的方法、管束反应器和反应器系统 | |
| Rahimpour et al. | Enhancement of methanol production in a novel cascading fluidized-bed hydrogen permselective membrane methanol reactor | |
| AU2016347186A1 (en) | Water gas shift process | |
| US2918425A (en) | Conversion process and apparatus therefor | |
| KR101070471B1 (ko) | 흡착제 충진용 바스켓 및 이를 구비한 흡착탑 | |
| CN102921355B (zh) | 一种列管式固定床反应器和煤层气脱氧方法 | |
| CS258512B1 (cs) | Způsob odstraňování oxidů uhlíku z technického vodíku metanací | |
| CN109718791A (zh) | 用于氯化氢催化氧化制氯气的整体式催化剂及其应用 | |
| CA1091890A (en) | Hydrogen | |
| Farsi et al. | Dynamic modeling of a H2O-permselective membrane reactor to enhance methanol synthesis from syngas considering catalyst deactivation | |
| o Hufton et al. | SORPTION ENEIANCED REACTION PROCESS (SERP) FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN | |
| US4142988A (en) | Carbon monoxide shift process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20000522 |