EA023934B1 - Process and reactor system for production of methane rich product gas - Google Patents

Process and reactor system for production of methane rich product gas Download PDF

Info

Publication number
EA023934B1
EA023934B1 EA201390865A EA201390865A EA023934B1 EA 023934 B1 EA023934 B1 EA 023934B1 EA 201390865 A EA201390865 A EA 201390865A EA 201390865 A EA201390865 A EA 201390865A EA 023934 B1 EA023934 B1 EA 023934B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalyst
carbon
methane
gas
feed
Prior art date
Application number
EA201390865A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201390865A1 (en
Inventor
Кристиан Викс
Мартин Скоф Скьёт-Расмуссен
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201390865A1 publication Critical patent/EA201390865A1/en
Publication of EA023934B1 publication Critical patent/EA023934B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08Production of synthetic natural gas
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock

Abstract

A process is disclosed for production of a methane rich product gas comprising the steps of: (a) providing a feed comprising carbon oxide such as carbon monoxide and/or carbon dioxide, hydrogen and at least 1% C2+ hydrocarbons. (b) adding a flow comprising steam to said feed forming a reacting feed mixture, (c) reacting said reacting feed mixture in the presence of a catalyst forming a product gas rich in methane (d) withdrawing the methane rich product gas wherein the ratio of water molecules to carbon atoms in higher hydrocarbons, S/HHC, is below 25, the maximum catalyst temperature T is at least 460°C, preferably at least 480°C, and even more preferably 500°C, and the maximum catalyst temperature is less than the critical carbon formation temperature for the S/HHC value for said catalyst. In a preferred embodiment the recycle is driven by an ejector with steam feed as motive gas.

Description

Данное изобретение относится к способу получения заменителя природного газа (ЗПГ) из содержащих углерод материалов. В частности, изобретение относится к способу получения ЗПГ из содержащего углерод материала, при котором содержащий углерод материал превращают в синтез-газ и смешивают с некоторым количеством водяного пара и используемого повторно потока перед реакцией получения метана и добавление водяного пара осуществляют в эжектор, возвращающий повторно используемый поток, отделяемый от продуктового потока, богатого метаном.This invention relates to a method for producing a natural gas substitute (CG) from carbon-containing materials. In particular, the invention relates to a method for producing HMO from a carbon-containing material, in which the carbon-containing material is converted to synthesis gas and mixed with a certain amount of water vapor and reused stream before the methane production reaction and the addition of water vapor is carried out in an ejector returning the reused a stream separated from a methane-rich product stream.

Меньшая доступность ископаемых жидких и газообразных топлив, таких как нефть и природный газ, привели к переоценке отношения к развитию технологий способных производить синтетические горючие газы из широкодоступных источников, таких как уголь, биомасса, а также отходящих газов коксовых печей. Получаемый газ под названием заменителя природного газа (ЗПГ) или синтетического природного газа (СПГ) содержит метан в качестве главного компонента.The lower availability of fossil liquid and gaseous fuels, such as oil and natural gas, has led to a reassessment of the attitude towards the development of technologies capable of producing synthetic combustible gases from widely available sources, such as coal, biomass, as well as exhaust gases from coke ovens. The resulting gas, called natural gas substitute (LNG) or synthetic natural gas (LNG), contains methane as its main component.

Кокс представляет собой твердое топливо, получаемое из угля путем обжига угля в печи без доступа воздуха. Во время производства кокса летучие компоненты угля выводят, очищают и получают отходящий газ, содержащий среди других одну или обе двуокись углерода и моноокись углерода, а также водород и углеводороды. Этот отходящий газ из коксовой печи богат энергией и часто используют в качестве горючего газа для производства тепла, например для нагревания коксовой печи, когда кокс получают для производства стали. Однако в особенности когда кокс производят для использования в качестве твердого топлива на заводах без других требований к энергии, избыток отходящего газа может оказаться полезным.Coke is a solid fuel obtained from coal by burning coal in a furnace without air. During the production of coke, the volatile components of coal remove, purify and produce an exhaust gas containing, among others, one or both carbon dioxide and carbon monoxide, as well as hydrogen and hydrocarbons. This flue gas from a coke oven is rich in energy and is often used as a combustible gas to produce heat, for example to heat a coke oven when coke is produced for steel production. However, especially when coke is produced for use as solid fuel in plants without other energy requirements, an excess of off-gas may be useful.

Что касается газификации биомассы или отходов, то также могут быть получены похожие газы, содержащие окиси углерода, водород и углеводороды.With regard to gasification of biomass or waste, similar gases containing carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbons can also be obtained.

В связи с этим существует предубеждение по отношению к использованию газов, богатых С2+ углеводородами, для получения метана, и даже при рабочих условиях с присутствием минимальных количеств С2+углеводородов, и заложен существенный запас безопасности за счет размеров реактора.In this regard, there is a prejudice towards the use of gases rich in C2 + hydrocarbons to produce methane, and even under operating conditions with the presence of minimal amounts of C2 + hydrocarbons, and a substantial safety margin has been laid down due to the size of the reactor.

Давно известны реакторы с катализаторами из благородных металлов для получения метана при высоких температурах. На таком более дорогом катализаторе не происходит образование углеродных усиков, и это создает возможность работы при повышенных температурах с ограниченной возможностью образования углерода.Reactors with noble metal catalysts for producing methane at high temperatures have long been known. On such a more expensive catalyst, the formation of carbon antennae does not occur, and this makes it possible to work at elevated temperatures with a limited possibility of carbon formation.

Процесс получения метана из окисей углерода и водорода является экзотермическим, так после того как процесс активирован, процесс будет продолжаться в сторону равновесия со значительным выделением тепла. Повышенная допустимая для катализатора температура допускает, таким образом, повышенную концентрацию окисей углерода в питании реактора и тем самым уменьшенный объем реактора.The process of producing methane from carbon oxides and hydrogen is exothermic, so after the process is activated, the process will continue towards equilibrium with significant heat. The increased temperature permissible for the catalyst thus allows for an increased concentration of carbon monoxide in the reactor feed and thus a reduced reactor volume.

Мы неожиданно обнаружили, что при тщательном анализе термодинамики и условий реакции существует возможность идентифицирования оптимального окна реакции путем комбинации контроля температуры и добавления водяного пара.We unexpectedly found that with a careful analysis of thermodynamics and reaction conditions, it is possible to identify the optimal reaction window by combining temperature control and adding water vapor.

Далее мы обнаружили, что применение эжектора для приведения в движение повторно используемого продуктового газа является особенно выгодным в случае присутствия С2+ углеводородов, так как эффект увеличения добавления водяного пара через эжектор оказывает влияние на увеличение повторного использования, и комбинированное увеличение добавления водяного пара и повторного использования проявляется в синергическом эффекте уменьшения образования углеродного материала.Further, we found that the use of an ejector to drive reused product gas is particularly advantageous in the presence of C2 + hydrocarbons, since the effect of increasing the addition of water vapor through the ejector has an effect on the increase in reuse, and the combined increase in the addition of water vapor and reuse is manifested in the synergistic effect of reducing the formation of carbon material.

Также нами было обнаружено, что интервал эксплуатации для процесса неожиданно расширяется в результате выбора температуры в области близкой к кривой образования углерода, если соотношение между водяным паром и высшими углеродами выдерживать в промежуточном интервале.We also found that the operating interval for the process unexpectedly expands as a result of choosing a temperature in the region close to the carbon formation curve, if the ratio between water vapor and higher carbons is kept in the intermediate interval.

Температура реагентов и продуктов будет увеличиваться при прохождении через слой катализатора в адиабатическом реакторе. С другой стороны, такое увеличение температуры создает тенденцию к смещению равновесия в сторону меньшей концентрации метана. Следовательно, полная или близкая к полной реакция возможно только в том случае, если увеличение температуры ограничивается путем охлаждения реагирующего газа тем или иным путем, например путем повторного использования охлажденного продуктового газа, как описано в И8 4130575.The temperature of the reactants and products will increase as they pass through the catalyst bed in an adiabatic reactor. On the other hand, such an increase in temperature tends to shift the equilibrium toward a lower methane concentration. Consequently, a complete or near complete reaction is possible only if the temperature increase is limited by cooling the reacting gas in one way or another, for example, by reusing the cooled product gas, as described in I8 4130575.

Хорошо известно, что температуру реакции получения метана можно контролировать добавлением водяного пара к синтез-газу, как описано, например, в патентной заявке ЕР 2110425. Такое добавление водяного пара, в частности, в случае питания, содержащего высшие углеводороды (С>1), имеет последствием меньшее образование углеродных усиков, которое потенциально может наносить вред катализатору.It is well known that the reaction temperature of methane production can be controlled by adding water vapor to the synthesis gas, as described, for example, in patent application EP 2110425. Such an addition of water vapor, in particular in the case of a feed containing higher hydrocarbons (C> 1), has the consequence of less carbon tendril formation, which could potentially harm the catalyst.

Мы обнаружили, что питание водяным паром через эжектор движущий повторно используемый поток богатого метаном продуктового газа в питающий синтез-газ, содержащий СО и/или СО2 и Н2, требует уменьшенное количество водяного пара для такого рода повторного использования.We have found that feeding steam through an ejector moving a reused stream of methane-rich product gas into a synthesis gas feed containing CO and / or CO 2 and H 2 requires a reduced amount of water vapor for this kind of reuse.

Выдающийся эффект от комбинации добавления пара, повторного использования газа и использования движимого водяным паром эжектора для обеспечения повторного использования газа состоит в том, что применение эжектора не только использует различие давления между водяным паром и синтезгазом для управления повторным использованием газа, но также в то же самое время понижает температуру выхода и увеличивает соотношение пара и высших углеводородов, которое является очень важнымThe outstanding effect of the combination of steam addition, gas reuse and the use of a steam-driven ejector to ensure gas reuse is that the use of the ejector not only uses the pressure difference between water vapor and syngas to control gas reuse, but also the same time lowers the outlet temperature and increases the ratio of steam to higher hydrocarbons, which is very important

- 1 023934 для предотвращения образования углерода.- 1,023,934 to prevent carbon formation.

Как использовано здесь, термины С2+ углеводороды и высшие углеводороды означают любые углеводороды и/или окисленные продукты, которые содержат как минимум 2 атома углерода.As used here, the terms C2 + hydrocarbons and higher hydrocarbons mean any hydrocarbons and / or oxidized products that contain at least 2 carbon atoms.

Как использовано здесь, термин δ/ННС означает соотношение водяного пара и высших углеводородов и рассчитывается как отношение числа молей воды в виде пара к числу молей содержащих атомы углерода С2+ углеводородов, оба учтенные на входе в каталитический реактор. Термин соотношение водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах может быть использован в том же самом смысле. Фактически некоторое количество воды может образоваться в реакторе до реакции С2+ углеводородов, так что верные критические δ/ННС значения определяются на практике значениями концентраций высших углеводородов на входе и концентраций паров воды на выходе.As used here, the term δ / LHC means the ratio of water vapor to higher hydrocarbons and is calculated as the ratio of the number of moles of water in the form of steam to the number of moles of carbon atoms C2 + hydrocarbons, both taken into account at the entrance to the catalytic reactor. The term ratio of water vapor to carbon atoms in higher hydrocarbons can be used in the same sense. In fact, a certain amount of water can form in the reactor before the C2 + hydrocarbon reaction, so that the true critical δ / LHV values are determined in practice by the values of the higher hydrocarbon concentrations at the inlet and the concentration of water vapor at the outlet.

Как использовано здесь, критическое δ/ННС значение означает δ/ННС значение для заданной температуры и заданного катализатора, для которого δ/ННС значение ниже критического δ/ННС значения приводит к значительно повышенному риску образования углерода на катализаторе.As used here, a critical δ / LHV value means a δ / LHV value for a given temperature and a given catalyst for which a δ / HHV value below a critical δ / HHV value leads to a significantly increased risk of carbon formation on the catalyst.

Как использовано здесь, критическая температура означает температуру для заданных соотношений δ/ННС и заданного катализатора, для которых температура выше критической приводит к значительно повышенному риску образования углерода на катализаторе.As used here, critical temperature means the temperature for a given ratio δ / LHV and a given catalyst, for which a temperature above the critical leads to a significantly increased risk of carbon formation on the catalyst.

Как использовано здесь, критическая температура по отношению к δ/ННС кривой или кривой образования углерода означает кривую соответствующую температурам и δ/ННС соотношениям для заданного катализатора, при которых температуры и δ/ННС соотношения выше критической температуры и/или ниже δ/ННС соотношения приводят к значительно повышенному риску образования углерода на катализаторе.As used here, a critical temperature with respect to a δ / LHC curve or a carbon formation curve means a curve corresponding to temperatures and δ / LHC ratios for a given catalyst at which temperatures and δ / LHC ratios above the critical temperature and / or below δ / LHC ratios result to a significantly increased risk of carbon formation on the catalyst.

В своей самой широкой форме изобретение включает способ получения богатого метаном продуктового газа, который включает стадии (а) обеспечения питания, содержащего окиси углерода, такие как моноокись углерода и/или двуокись углерода, водород и как минимум 1% С2+ углеводородов, (Ь) добавления потока, включающего водяной пар, к указанному питанию с образованием реагирующей питающей смеси, (с) реагирования указанной реагирующей питающей смеси в присутствии катализатора с образованием продуктового газа, богатого метаном, (ά) выведения продуктового газа, богатого метаном, в котором соотношение молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах, δ/ННС, меньше 25, максимальная температура катализатора Т составляет как минимум 460°С, предпочтительно как минимум 480°С и еще более предпочтительно 500°С, и максимальная температура катализатора меньше, чем критическая температура образования углерода для δ/ННС значения указанного катализатора с преимуществом обеспечения производства метана при отсутствии деактивации катализатора путем образования углерода.In its broadest form, the invention includes a method for producing a methane-rich product gas, which comprises the steps of (a) providing nutrition containing carbon monoxide, such as carbon monoxide and / or carbon dioxide, hydrogen and at least 1% C2 + hydrocarbons, (b) adding a stream comprising water vapor to said feed to form a reactive feed mixture, (c) reacting said reactive feed mixture in the presence of a catalyst to produce methane-rich product gas, (ά) removing products methane-rich gas in which the ratio of water molecules to carbon atoms in higher hydrocarbons, δ / LHC, is less than 25, the maximum temperature of the catalyst T is at least 460 ° C, preferably at least 480 ° C and even more preferably 500 ° C, and the maximum catalyst temperature is less than the critical carbon formation temperature for the δ / LHC value of said catalyst with the advantage of ensuring methane production in the absence of catalyst deactivation by carbon formation.

В другом варианте изобретения критическая температура образования углерода для δ/ННС значения указанного катализатора определяется экспериментально с преимуществом установления эксплуатационных условий, специфично удовлетворяющих анализируемому катализатору.In another embodiment of the invention, the critical carbon formation temperature for the δ / LHV value of said catalyst is determined experimentally with the advantage of establishing operating conditions that specifically satisfy the analyzed catalyst.

В еще одном варианте изобретения критическая температура образования углерода для δ/ННС значения указанного катализатора определяется как Ткритич. = 425+30Л/ННС с преимуществом обеспечения предсказания эксплуатационных условий без проведения эксперимента.In yet another embodiment of the invention, the critical carbon formation temperature for the δ / LHC value of said catalyst is defined as T critical . = 425 + 30L / NNS with the advantage of providing a prediction of operating conditions without conducting an experiment.

В еще одном варианте изобретения катализатор содержит никель в качестве каталитически активного компонента, который является катализатором с хорошей активностью при умеренной цене по сравнению с катализаторами из благородного металла, такого как рутений.In yet another embodiment of the invention, the catalyst contains nickel as a catalytically active component, which is a catalyst with good activity at a reasonable price compared to noble metal catalysts such as ruthenium.

В еще одном варианте изобретения катализатор находится на носителе, который может включать окись алюминия и в особенности комбинацию одного или нескольких компонентов из группы, включающей окись алюминия, шпинель МдА1, окись алюминия-двуокись циркония и алюминаты кальция с преимуществом обеспечения больших площадей активных поверхностей, при умеренной цене применяемого металла.In yet another embodiment of the invention, the catalyst is supported, which may include alumina, and in particular a combination of one or more components from the group consisting of alumina, spinel MDA1, alumina-zirconia and calcium aluminates with the advantage of providing large areas of active surfaces, with reasonable price of the metal used.

В другом варианте изобретения поток водяного пара добавляют, используя эжектор, приводимый в действие используемым повторно потоком продуктового газа с тем преимуществом, что отсутствует необходимость в какой-либо дополнительной энергии для повторно используемого потока.In another embodiment of the invention, the water vapor stream is added using an ejector driven by a reusable product gas stream with the advantage that no additional energy is needed for the reused stream.

В другом варианте изобретения дополнительную двуокись углерода добавляют к сырью с тем преимуществом, что оптимизируется стехиометрический баланс сырья, в котором водород находится в избытке.In another embodiment of the invention, additional carbon dioxide is added to the feed with the advantage that the stoichiometric balance of the feed is optimized, in which there is an excess of hydrogen.

В другом варианте изобретения соотношение водяного пара и высших углеводородов, поддерживается выше 1,5, что проявляется в уменьшении образования углерода из С2+ углеводородов.In another embodiment of the invention, the ratio of water vapor to higher hydrocarbons is maintained above 1.5, which is manifested in a decrease in the formation of carbon from C2 + hydrocarbons.

В другом варианте изобретения сырьевой газ генерируется из содержащего углерод материала, выбираемого из группы включающей кокс, уголь, нефтяной кокс, биомассу, нефть, черный щелок, животный жир и их комбинации, преимущество которого состоит в том, что богатый метаном газ получают из такого газа, который по-другому является непроизводительно используемым газом.In another embodiment of the invention, the feed gas is generated from a carbon-containing material selected from the group consisting of coke, coal, petroleum coke, biomass, oil, black liquor, animal fat, and combinations thereof, the advantage of which is that methane-rich gas is obtained from such a gas , which in another way is unproductive gas.

Другой аспект изобретения относится к реакторной системе для получения богатого метаном продуктового газа из питающего синтез-газа, полученного из коксовой печи, конфигурированной для комбинирования указанной сырьевой линии со второй питающей линией в линию впуска реактора, конфигу- 2 023934 рированную для питания реактора, содержащего катализатор для получения метана, отличающуюся тем, что указанная вторая питающая линия включает эжектор, конфигурированный для питания водяным паром в качестве движущего газа и повторно используемого богатого метаном продуктового газа в качестве движимого газа, связанный с преимуществом осуществления повторного использования газа без необходимости затраты энергии для перекачки или без необходимости в насосе с движущимися частями.Another aspect of the invention relates to a reactor system for producing methane-rich product gas from a synthesis gas feed obtained from a coke oven configured to combine said feed line with a second feed line to a reactor inlet line configured to power a reactor containing a catalyst for the production of methane, characterized in that the said second feed line includes an ejector configured to supply water vapor as a driving gas and reused atogo methane product gas as a movable gas associated with the advantage of re-use the gas without the need of energy costs for pumping or pump without the need for moving parts.

В другом варианте изобретения такая реакторная система конфигурирована для эксплуатации при самой высокой температуре катализатора в интервале 460-750°С, предпочтительно 500-700°С и более предпочтительно при температуре в интервале 550-650°С. Температурный интервал уравновешивает то, что повышенная температура катализатора создает преимущества минимизации требуемого инертного и продуктового потока и тем самым увеличивает конверсию на объем реактора, с тем фактом, что низкая температура сдвигает продуктовую смесь в сторону повышения концентрации метана.In another embodiment of the invention, such a reactor system is configured to operate at the highest catalyst temperature in the range of 460-750 ° C, preferably 500-700 ° C, and more preferably at a temperature in the range of 550-650 ° C. The temperature range balances the fact that the increased temperature of the catalyst creates the advantages of minimizing the required inert and product flow and thereby increases the conversion to the volume of the reactor, with the fact that the low temperature shifts the product mixture in the direction of increasing methane concentration.

При таких процессах образования метана из окислов углерода и водорода происходит быстро по отношению к равновесию в присутствии катализатора и в соответствии с одной или обеими схемами реакцииIn such processes, the formation of methane from carbon oxides and hydrogen occurs rapidly with respect to equilibrium in the presence of a catalyst and in accordance with one or both reaction schemes

СО+ЗН2 <=> СН42О (1),СО + ЗН 2 <=> СН 4 + Н 2 О (1),

СО2+4Н2 <=> СН4+2 Н20 (2).СО 2 + 4Н 2 <=> СН 4 + 2 Н 2 0 (2).

Эти реакции связаны с равновесием между моноокисью углерода и двуокисью углерода, как показано нижеThese reactions are related to the equilibrium between carbon monoxide and carbon dioxide, as shown below

СО+Н2О <=> СОг+Нг (3).СО + Н 2 О <=> СОг + Нг (3).

Чистая реакция образования метана или в ходе реакции (1), или (2), или обеих является высокоэкзотермической.The pure methane formation reaction, either during reaction (1), or (2), or both, is highly exothermic.

Из области реформинга водяного пара известно, что катализаторы и оборудование, экспонированные в атмосфере синтез-газа, могут образовать углерод, если присутствуют определенные элементы, такие как никель или благородные металлы в составе материала. Наиболее общими типами углерода являются усики углерода, смола или закапсулованный углерод и пиролитический углерод. Вид углерода зависит в высокой степени от рабочей температуры и в конечном счете образование углерода определяется комбинацией состава материала, сырья, температуры и содержания водяного пара. Возможность образования твердого углерода (С(к)) из простых молекул может быть установлена при рассмотрении термодинамики для следующих реакций:From the field of water vapor reforming, it is known that catalysts and equipment exposed to a synthesis gas atmosphere can form carbon if certain elements, such as nickel or precious metals, are present in the material. The most common types of carbon are tendrils of carbon, resin or encapsulated carbon, and pyrolytic carbon. The type of carbon is highly dependent on the operating temperature and ultimately the formation of carbon is determined by a combination of material composition, raw materials, temperature and water vapor content. The possibility of the formation of solid carbon (C (k)) from simple molecules can be established by considering thermodynamics for the following reactions:

СН4 <=> С(з) + 2Н2 (4),CH 4 <=> C (s) + 2H 2 (4),

2СО <=> С(з) + СО2 (5),2CO <=> C (h) + CO 2 (5),

СО + Н2 <=> С(з) + Н2О (6).CO + H 2 <=> C (s) + H 2 O (6).

В то время как возможность образования углерода из высших углеводородов связана с кинетической конкуренцией между образованием углерода и реформингом водяного пара согласно приведенной ниже реакции:While the possibility of carbon formation from higher hydrocarbons is associated with kinetic competition between carbon formation and water vapor reforming according to the reaction below:

СпНт => олефины => С(5) (7),C p N t => olefins => C (5) (7),

СпНт + пН2О => пСО + (п+Угт)Н2 (8).C p N t + pH 2 O => pCO + (p + UH) H 2 (8).

Образование углерода, происходящее после истечения индукционного периода ίο, отражается кинетикой и последующим ростом углерода при постоянной скоростиThe carbon formation that occurs after the expiration of the induction period ίο is reflected by the kinetics and subsequent carbon growth at a constant speed

Риск образования углерода может быть оценен по критическому соотношению водяного пара к С2+ углеводородам (§/ННС)критич., которое возрастает с температурой и зависит от вида углеводорода и использованного типа катализатора. Так, для того чтобы избежать образования углерода, возможность должна быть оценена со всех точек зрения, используя термодинамику для простых молекул и для высших углеводородов, соотношение водяного пара и высших углеводородов должно поддерживаться выше критического соотношения водяного пара и высших углеводородов для рабочей температуры в любой точке реактора.The risk of carbon formation can be assessed by the critical ratio of water vapor to C2 + hydrocarbons (§ / LHF) critical , which increases with temperature and depends on the type of hydrocarbon and the type of catalyst used. So, in order to avoid the formation of carbon, the possibility should be evaluated from all points of view, using thermodynamics for simple molecules and for higher hydrocarbons, the ratio of water vapor and higher hydrocarbons should be maintained above the critical ratio of water vapor and higher hydrocarbons for operating temperature at any point the reactor.

Для целей получения метана должны применяться те же самые принципы для оценки возможности образования углерода, как описано выше для применений реформинга водяного пара, однако средства контроля операционного окна будут значительно отличаться. В связи с тем, что реформинговая реакция метана и водяного пара (обратная (1)) является высокоэндотермической, снабжение теплом проводят извне и реакция происходит при избыточных температурах, что может приводить к образованию углеро- 3 023934 да, этого можно избежать при снабжении внешним теплом, реакция образования метана (см. выше (1)) является высокоэкзотермической, и выделение тепла при реакции должно контролироваться, для того чтобы не превысить критическую комбинацию для максимума рабочей температуры и минимального соотношения водяного пара и высших углеводородов, когда высшие углеводороды присутствуют в сырье. Альтернативно, содержание водяного пара должно подгоняться, для того чтобы поддерживать соотношение водяного пара и высших углеводородов выше критического, для данной рабочей температуры.For the purposes of methane production, the same principles should be applied to assess the possibility of carbon formation as described above for water vapor reforming applications, however, the controls for the operation window will vary significantly. Due to the fact that the reforming reaction of methane and water vapor (reverse (1)) is highly endothermic, heat is supplied from the outside and the reaction occurs at excessive temperatures, which can lead to the formation of carbon - 3 023934 yes, this can be avoided by supplying external heat , the methane formation reaction (see (1) above) is highly exothermic, and the heat release during the reaction should be controlled so as not to exceed the critical combination for the maximum working temperature and the minimum ratio of water steam and higher hydrocarbons when higher hydrocarbons are present in the feed. Alternatively, the water vapor content should be adjusted in order to maintain the ratio of water vapor to higher hydrocarbons above a critical value for a given operating temperature.

Существует несколько способов контроля увеличения температуры: работа в охлаждаемом реакторе, разбавление реагентов, работа при условиях ниже стехиометрических и повторное применение продуктового потока.There are several ways to control the temperature increase: working in a cooled reactor, diluting the reagents, working under stoichiometric conditions, and reusing the product stream.

Повторное применение продуктового потока может быть обеспечено применением поворотного оборудования или статических установок, таких как эжектор.Re-use of the product stream can be achieved by using rotary equipment or static installations such as an ejector.

В частности, повторное использование продуктового потока при добавлении водяного пара через эжектор является заманчивым, поскольку водяной пар можно использовать для приведения в действие эжектора, повторно использующего продуктовый поток, без дополнительного использования энергии. Таким образом, применение эжектора создает возможность комбинированной подгонки температуры и содержания водяного пара в питании, для того чтобы не превысить критическое соотношение водяного пара и высших углеводородов, когда высшие углеводороды присутствуют в сырье.In particular, the reuse of the product stream by adding water vapor through the ejector is tempting, since water vapor can be used to drive the ejector reusing the product stream without additional energy use. Thus, the use of an ejector makes it possible to combine the temperature and water vapor content in the food in order not to exceed the critical ratio of water vapor and higher hydrocarbons when higher hydrocarbons are present in the feed.

Оптимальное операционное окно для процесса получения метана из сырья, содержащего высшие углеводороды, было определено и было установлено с помощью соотношения между рабочей температурой и критическим соотношением водяного пара и высших углеводородов, которое зависит от катализатора и требует определенного защитного предела, а также имеет верхний предел температуры, который определяется разложением метана (4).The optimal operating window for the process of producing methane from raw materials containing higher hydrocarbons was determined and established using the ratio between the operating temperature and the critical ratio of water vapor and higher hydrocarbons, which depends on the catalyst and requires a certain protective limit, and also has an upper temperature limit , which is determined by the decomposition of methane (4).

Эти условия являются главными достижениями из известных условий, при которых рабочие температуры выше 500°С ассоциируются с δ/ННС соотношениями значительно выше 30, и таким образом для синтез-газов с содержанием С2+ углеводородов за пределами второстепенных загрязнений согласно требованиям являются практически чрезмерными.These conditions are the main achievements of the known conditions under which operating temperatures above 500 ° C are associated with δ / LHV ratios significantly higher than 30, and thus, for synthesis gases with a content of C2 + hydrocarbons outside of secondary pollution, according to the requirements, they are practically excessive.

В одном из вариантов данного изобретения, проиллюстрированном на фиг. 2, коксовый газ 4, происходящий из коксовой печи 2 при необходимости очищают в 6, при необходимости смешивают с сырьем из вторичных источников сырья 8, при необходимости далее очищают в 10, перед формированием сырья, которое комбинируют с потоком, включающим водяной пар 13, и направляют в качестве питающей реагирующей смеси 12 в напуск реактора 14, содержащего катализатор, в присутствии которого происходит реакция образования метана. Из реактора богатый метаном продуктовый газ 20 выводится. Состав газа и температура определяются таким образом, что удовлетворяются условия, указанные на фиг. 1, возможно путем охлаждения, например, в теплообменнике 22.In one embodiment of the invention illustrated in FIG. 2, coke oven gas 4 originating from the coke oven 2 is optionally purified in 6, if necessary mixed with raw materials from secondary sources of raw materials 8, if necessary, further purified in 10, before the formation of the raw materials, which are combined with a stream including water vapor 13, and sent as a reacting feed mixture 12 to the inlet of a reactor 14 containing a catalyst in the presence of which a methane formation reaction takes place. Methane-rich product gas 20 is removed from the reactor. The gas composition and temperature are determined so that the conditions indicated in FIG. 1, possibly by cooling, for example, in a heat exchanger 22.

В предпочтительном варианте изобретения используемый повторно поток продуктового газа 24 выделяют из охлажденного богатого метаном продуктового газа.In a preferred embodiment of the invention, the reused product gas stream 24 is recovered from the cooled methane-rich product gas.

В другом предпочтительном варианте изобретения используемый повторно поток продуктового газа направляют к эжектору 26, в котором водяной пар 28 может быть использован в качестве движущего газа, и используемый повторно поток продуктового газа является движимым газом, формирующим поток 13, который включает водяной пар и используемый повторно поток продуктового газа.In another preferred embodiment of the invention, the reused product gas stream is directed to an ejector 26, in which water vapor 28 can be used as a driving gas, and the reused product gas stream is a movable gas forming a stream 13 that includes water vapor and a reused stream grocery gas.

Богатый метаном продуктовый газ, который не используют повторно, может быть направлен на конечное получение метана 30 с образованием синтетического природного газа 32.Methane-rich product gas that is not reused can be sent to the final production of methane 30 to form synthetic natural gas 32.

Для коммерческого катализатора А применяется следующая экспериментальная процедура для определения верхнего уровня эксплутационного интервала.For commercial catalyst A, the following experimental procedure is used to determine the upper level of the operating interval.

1. Катализатор загружают в 35 мм реактор с общей высотой слоя 200 мм и выдерживают со смесью газа, содержащей 59% СН4, 43% Н2О, 5,8% С2+ и балансом, содержащим СО, СО2 и Н2 при 30 бар избыточного давления, приводящим к соотношению водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах, равному 2,38. Линейная скорость на впуске составляла 8,2 см/с и температура на впуске в реактор была поднята до 500°С на более чем 500 ч. Реактор поддерживался псевдоадиабатически путем компенсации нагревания. Последующий анализ катализатора не показывал никаких признаков образования усиков углерода. Таким образом, условия были признаны находящимися в приемлемом интервале эксплуатации.1. The catalyst is loaded into a 35 mm reactor with a total layer height of 200 mm and maintained with a gas mixture containing 59% CH 4 , 43% H 2 O, 5.8% C 2 + and a balance containing CO, CO 2 and H 2 at 30 bar gauge, resulting in a ratio of water vapor to carbon atoms in higher hydrocarbons of 2.38. The inlet linear velocity was 8.2 cm / s and the inlet temperature of the reactor was raised to 500 ° C. for more than 500 hours. The reactor was maintained pseudo-adiabatically by compensating for the heating. Subsequent analysis of the catalyst showed no signs of carbon tendrils. Thus, the conditions were found to be within an acceptable operating range.

2. Катализатор загружают в 21 мм реактор с общей высотой слоя 550 мм и выдерживают со смесью газа, содержащей 67% СН4, 24% Н2О, 6,6% С2+ и балансом, содержащим СО, СО2 и Н2 при 30 бар избыточного давления, приводящим к соотношению водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах, равному 1,43. Линейная скорость на впуске составляла 19,5 см/с и температура на впуске в реактор была поднята до 460°С на более чем 700 ч. Реактор поддерживался псевдоадиабатически путем компенсации нагревания. Последующий анализ катализатора не показывал никаких признаков образования усиков углерода. Таким образом, условия были признаны находящимися в приемлемом интервале эксплуатации.2. The catalyst is loaded into a 21 mm reactor with a total layer height of 550 mm and incubated with a gas mixture containing 67% CH 4 , 24% H 2 O, 6.6% C 2 + and a balance containing CO, CO 2 and H 2 at 30 bar gauge pressure, leading to a ratio of water vapor and carbon atoms in higher hydrocarbons of 1.43. The linear inlet velocity was 19.5 cm / s and the temperature at the inlet to the reactor was raised to 460 ° C for more than 700 hours. The reactor was maintained pseudo-adiabatically by compensating for the heating. Subsequent analysis of the catalyst showed no signs of carbon tendrils. Thus, the conditions were found to be within an acceptable operating range.

3. Катализатор загружают в 21 мм реактор с общей высотой слоя 550 мм и выдерживают со смесью газа, содержащей 52% СН4, 40% Н2О, 5,6% С2+ и балансом, содержащим СО, СО2 и Н2 при 30 бар избы- 4 023934 точного давления, приводящим к соотношению водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах, равному 2,82. Линейная скорость на впуске составляла 26,8 см/с и температура на впуске в реактор была поднята до 521°С на более чем 850 ч. Реактор поддерживался псевдоадиабатически путем компенсации нагревания. Последующий анализ катализатора не показывал никаких признаков образования усиков углерода. Таким образом, условия были признаны находящимися в приемлемом интервале эксплуатации.3. The catalyst is loaded into a 21 mm reactor with a total layer height of 550 mm and maintained with a gas mixture containing 52% CH 4 , 40% H 2 O, 5.6% C 2 + and a balance containing CO, CO 2 and H 2 at 30 bar excess pressure, leading to a ratio of water vapor and carbon atoms in higher hydrocarbons of 2.82. The linear inlet velocity was 26.8 cm / s and the temperature at the inlet to the reactor was raised to 521 ° C. for more than 850 hours. The reactor was maintained pseudo-adiabatically by compensating for the heat. Subsequent analysis of the catalyst showed no signs of carbon tendrils. Thus, the conditions were found to be within an acceptable operating range.

4. Катализатор загружают в 13,5 мм реактор с общей высотой слоя 10 мм и выдерживают со смесью газа, содержащей 38% СН4, 59% Н2О, 3,3% С2+ и балансом, содержащим СО, СО2 и Н2 при 20 бар избыточного давления, приводящим к соотношению водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах, равному 3,94. Линейная скорость на впуске составляла 15,9 см/с и температура на впуске в реактор была поднята до 535°С на более чем 200 ч. Реактор поддерживался псевдоадиабатически путем компенсации нагревания. Последующий анализ катализатора не показывал никаких признаков образования усиков углерода. Таким образом, условия были признаны находящимися в приемлемом интервале эксплуатации.4. The catalyst is loaded into a 13.5 mm reactor with a total layer height of 10 mm and kept with a gas mixture containing 38% CH 4 , 59% H 2 O, 3.3% C 2 + and a balance containing CO, CO 2 and H 2 at 20 bar gauge pressure, leading to a ratio of water vapor and carbon atoms in higher hydrocarbons of 3.94. The inlet linear velocity was 15.9 cm / s and the inlet temperature of the reactor was raised to 535 ° C. for more than 200 hours. The reactor was maintained pseudo-adiabatically by compensating for the heat. Subsequent analysis of the catalyst showed no signs of carbon tendrils. Thus, the conditions were found to be within an acceptable operating range.

5. Катализатор загружают в 39 мм реактор с общей высотой слоя 1500 мм и выдерживают со смесью газа, содержащей 53,8% СН4, 39,9% Н2О, 3,3% С2+ и балансом, содержащим СО, СО2 и Н2 при 36 бар избыточного давления, приводящим к соотношению водяного пара и атомов углерода в высших углеводородах, равному 2,75. Линейная скорость на впуске составляла 18,8 см/с и температура на впуске в реактор была поднята до 525°С на более чем 1600 ч. Реактор поддерживался псевдоадиабатически путем компенсации нагревания. Последующий анализ катализатора показал значительное присутствие образовавшихся усиков углерода.5. The catalyst is loaded into a 39 mm reactor with a total layer height of 1,500 mm and maintained with a gas mixture containing 53.8% CH 4 , 39.9% H 2 O, 3.3% C 2 + and a balance containing CO, CO 2 and H 2 at 36 bar gauge, resulting in a ratio of water vapor and carbon atoms in higher hydrocarbons of 2.75. The inlet linear velocity was 18.8 cm / s and the inlet temperature of the reactor was raised to 525 ° C. for more than 1600 hours. The reactor was maintained pseudo-adiabatically by compensating for the heat. Subsequent analysis of the catalyst showed a significant presence of carbon tendrils formed.

Таким образом, условия были определены как находящиеся вне, но близкие к приемлемому интервалу эксплуатации.Thus, the conditions were defined as being outside, but close to an acceptable operating interval.

Приведенные выше эксперименты можно обобщить следующим образом:The above experiments can be summarized as follows:

Нет усиков No antennae Есть усики there is antennae Температура Temperature 460 [ 500 460 [500 521 521 535 535 525 525 5/НВС 5 / NVS 1,43 2,38 1.43 2.38 2,82 2.82 3,94 3.94 2,75 2.75

Путем линейной регрессии верхнего предела был определен предел рабочей температуры Т = 30-8/ННС+425. В специфических примерах была рассчитана линейная регрессия экспериментальных точек, однако более сложные уравнения, такие как 88Н=А+В/Т, могут быть определены приблизительно, что зависит от количества экспериментальных данных.By linear regression of the upper limit, the working temperature limit T = 30-8 / NNS + 425 was determined. In specific examples, linear regression of the experimental points was calculated, however, more complex equations, such as 88H = A + B / T, can be determined approximately, which depends on the amount of experimental data.

Операционное окно определяется рабочей температурой Т, получаемой при равновесии питающего газа согласно реакции получения метана и молярном соотношении водяного пара и высших углеводородов 8/ННС равновесного газа для получения метана с не превращенными высшими углеводородами. Самая широкая форма нового и соответствующего изобретению операционного окна для получения метана охватывает работу в присутствии как минимум 1% С2+ углеводородов при температуре выше 460°С, соотношении 8/ННС ниже 25 и температуре ниже Т = 30-8/ННС+425. Экспериментальные результаты, приведенные в табл. 1, обозначены через Δ при работе без образования усиков углерода и при работе с образованием усиков углерода, вместе с указанием на заявленный интервал на фиг. 1.The operating window is determined by the operating temperature T obtained at equilibrium of the feed gas according to the methane production reaction and the molar ratio of water vapor to higher hydrocarbons is 8 / LHC of the equilibrium gas to produce methane with unconverted higher hydrocarbons. The broadest form of the new and operational window for methane production according to the invention covers operation in the presence of at least 1% C2 + hydrocarbons at a temperature above 460 ° C, a ratio of 8 / HHC below 25 and a temperature below T = 30-8 / HHC + 425. The experimental results are shown in table. 1 are denoted by Δ during operation without formation of carbon antennae and during operation with formation of carbon antennae, together with an indication of the declared interval in FIG. one.

Таблица 1Table 1

Типичные интервалы составов выходящих газов коксовой печиTypical coke oven flue gas composition ranges

В следующих трех примерах представлено получение богатого метаном газа. Точки оперирования также показаны на фиг. 1.The following three examples show the production of methane-rich gas. Operating points are also shown in FIG. one.

В первом примере, показанном со значком □ на фиг. 1, получения богатого метаном газа с температурным контролем при повторном использовании потока согласно предыдущему типу процесса операция (реакция) происходит при температуре 450°С. Для осуществления операции при температуре 450°С при повторном использовании газа требуется повторное использование 446.110 Ым3/ч, в этом случае водяной пар, присутствующий в повторно используемом потоке для операции, имеет соотношение 8/ННС, равное 21, на впуске в реактор. Полный поток на выходе составляет 546.512 Ым3/ч и получают 19.084In the first example, shown with the □ symbol in FIG. 1, obtaining methane-rich gas with temperature control when reusing the stream according to the previous type of process, the operation (reaction) occurs at a temperature of 450 ° C. To carry out the operation at a temperature of 450 ° C with gas reuse, reuse of 446.110 Um 3 / h is required, in this case the water vapor present in the reused stream for the operation has an 8 / LHF ratio of 21 at the inlet to the reactor. The total output stream is 546.512 Ohm 3 / h and get 19.084

- 5 023934- 5,023,934

Νμ3/4 метана. Недостатком этого примера является большой общий поток и высокие энергетические требования для приведения в движение повторно используемого потока.Νμ 3/4 methane. The disadvantage of this example is the large overall flow and high energy requirements for driving the reused stream.

Во втором примере, обозначенном значком ◊ на фиг. 1, с добавлением водяного пара согласно предыдущему типу процесса получения богатого метаном газа включает операцию при соотношении 8/ННС, равном 33. С установленным сырьем это будет приводить к температуре 500°С. В этом случае требуется 154 т водяного пара/ч и при этом будет производиться 13.558 Νμ3Λι метана.In the second example, indicated by ◊ in FIG. 1, with the addition of water vapor according to the previous type of process for producing methane-rich gas, it involves an operation with a ratio of 8 / LHF equal to 33. With the installed feed, this will lead to a temperature of 500 ° C. In this case, 154 tons of water vapor / h are required and 13.558 Νμ 3 Λι methane will be produced.

В случае третьего примера, обозначенного о на фиг. 1, при работе в условиях температуры и интервале соотношений водяного пара и высших углеводородов согласно данному изобретению и с комбинированным добавлением водяного пара и повторным использованием газового потока, при котором с выгодой может быть применен эжектор, отчетливо видна выгодность изобретения, поскольку создается возможность работы при температуре 600°С с соотношением 8/ННС, равным 10, для которой необходимо добавление 17 т водяного пара/ч, приводящего в движение повторно используемый газ в объеме 88.213 Νμ3Λι. Это соответствует тому же самому полному питающему потоку, что и в первых двух примерах, при производстве 15.856 ΝμΧι метана.In the case of the third example indicated by o in FIG. 1, when operating under temperature conditions and in the range of ratios of water vapor and higher hydrocarbons according to this invention and with the combined addition of water vapor and reuse of the gas stream, in which an ejector can be advantageously used, the invention is clearly visible, since it is possible to work at a temperature 600 ° С with a ratio of 8 / NNS equal to 10, for which it is necessary to add 17 tons of water vapor / h, which drives the reused gas in the volume of 88.213 Νμ 3 Λι. This corresponds to the same complete feed stream as in the first two examples, in the production of 15.856 ΝμΧι methane.

Из представленных примеров отчетливо видно, что энергия, необходимая для добавления водяного пара или повторного использования газового потока, значительно ниже в третьем примере согласно данному изобретению и увеличивается объем производства. В третьем примере произошли небольшие потери в виде производства СО2, которые связаны с более высокой температурой, однако это перевешивается пониженным потреблением водяного пара.From the examples presented, it is clearly seen that the energy required to add water vapor or reuse the gas stream is significantly lower in the third example according to this invention and the production volume increases. In the third example, small losses occurred in the form of CO 2 production, which are associated with a higher temperature, however this is outweighed by the reduced water vapor consumption.

Таблица 2table 2

Пример Example 1 one 2 2 3 3 Целевая Т Target T “С "FROM 450 450 500 500 600 600 Питающий поток Feed stream Νμ’/ч Νμ ’/ h 100402 100402 100402 100402 100402 100402 Поток водяного пара Steam flow т/ч t / h 154 154 17 17 Повторно используемый поток Reusable flow Ым3Ym 3 / h 446110 446110 88213 88213 Выходящий поток Output stream 546512 546512 291815 291815 210373 210373 в реактор to the reactor т t ’С 'FROM 330 330 330 330 330 330 Н20H 2 0 Мол.% Mol% 19,86 19.86 65,62 65.62 24,30 24.30 СО With Мол.% Mol% 1,47 1.47 2,75 2.75 4,10 4.10 со2 from 2 Мол.% Mol% 0,96 0.96 1,72 1.72 3,45 3.45 сн4 sun 4 Мол.% Mol% 48,43 48,43 7,35 7.35 25,45 25.45 с2н6 s 2 n 6 Мол.% Mol% 0,29 0.29 0,55 0.55 0,76 0.76 с,н8 s, n 8 Мол.% Mol% 0,17 0.17 0,33 0.33 0,45 0.45 8/ННС (ННС вход/Н2О вход)8 / NNS (NNS input / N 2 O input) 18 eighteen 32 32 8 8 Выход из реактора Reactor exit Т T ’С 'FROM 450 450 500 500 600 600 Н20H 2 0 Мол.% Mol% 24,31 24.31 71,75 71.75 33,21 33.21 со with Мол.% Mol% 0,00 0.00 0,06 0.06 0,66 0.66 со2 from 2 Мол.% Mol% 0,05 0.05 1,95 1.95 2,52 2,52 сн4 sun 4 Мол.% Mol% 54,52 54.52 12,65 12.65 36,38 36.38 С2Н6 C 2 H 6 Мол.% Mol% 0.00 0.00 0,00 0.00 0,00 0.00 СзН5 Szn 5 Мол.% Mol% 0,00 0.00 0,00 0.00 0,00 0.00 5/ННС (ННС вход /Н2О выход)5 / NNS (NNS input / N 2 O output) 21 21 33 33 10 10 Нетто производства СН4 Net production of CH 4 Νμ’/ч Νμ ’/ h 19084 19084 13558 13558 15856 15856

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (13)

1. Способ получения богатого метаном продуктового газа, включающий стадии, на которых:1. A method of producing a methane-rich product gas, comprising the steps of: (a) подают в реактор исходное сырье, включающее окиси углерода, такие как моноокись углерода и/или двуокись углерода, водород и как минимум 1% С2+ углеводородов, (b) добавляют поток, включающий водяной пар, к указанному исходному сырью с образованием реагирующей исходной смеси,(a) a feed comprising carbon monoxide such as carbon monoxide and / or carbon dioxide, hydrogen and at least 1% C2 + hydrocarbons is fed to the reactor, (b) a steam stream is added to said feed to form a reactive feed mixtures - 6 023934 (с) осуществляют взаимодействие указанной реагирующей исходной смеси с катализатором с образованием продуктового газа, богатого метаном, (ά) выводят продуктовый газ, богатый метаном, причем соотношение молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах меньше 25, максимальная температура катализатора Т составляет как минимум 460°С, и максимальная температура катализатора меньше, чем критическая температура образования углерода при указанном соотношении молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах для указанного катализатора.- 6,023,934 (c) interacting the specified reactive starting mixture with the catalyst to produce methane-rich product gas, (ά) methane-rich product gas is removed, and the ratio of water molecules to carbon atoms in higher hydrocarbons is less than 25, the maximum temperature of the catalyst T is at least 460 ° C, and the maximum temperature of the catalyst is less than the critical temperature of carbon formation at the specified ratio of water molecules to carbon atoms in higher hydrocarbons for the specified catal mash. 2. Способ согласно п.1, в котором максимальная температура катализатора Т составляет как минимум 480°С и еще более предпочтительно 500°С.2. The method according to claim 1, in which the maximum temperature of the catalyst T is at least 480 ° C and even more preferably 500 ° C. 3. Способ согласно п.1 или 2, в котором критическую температуру образования углерода для указанного соотношения молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах для указанного катализатора определяют экспериментально.3. The method according to claim 1 or 2, in which the critical temperature of carbon formation for the specified ratio of water molecules and carbon atoms in higher hydrocarbons for the specified catalyst is determined experimentally. 4. Способ согласно п.1 или 2, в котором критическую температуру образования углерода для указанного соотношения молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах для указанного катализатора определяют как Ткритич = 425+30-(сотношение молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах).4. The method according to claim 1 or 2, in which the critical temperature of carbon formation for the specified ratio of water molecules and carbon atoms in higher hydrocarbons for the specified catalyst is defined as T critical = 425 + 30- (the ratio of water molecules and carbon atoms in higher hydrocarbons) . 5. Способ согласно любому из пп.1-4, в котором катализатор содержит никель в качестве каталитически активного компонента.5. The method according to any one of claims 1 to 4, in which the catalyst contains Nickel as a catalytically active component. 6. Способ согласно любому из пп.1-5, в котором катализатор находится на носителе, содержащем окись алюминия.6. The method according to any one of claims 1 to 5, in which the catalyst is on a carrier containing alumina. 7. Способ согласно п.6, в котором носитель включает один или несколько компонентов из группы, включающей окись алюминия, шпинель МдА1, окись алюминия-двуокись циркония и алюминаты кальция.7. The method according to claim 6, in which the carrier includes one or more components from the group comprising alumina, spinel MDA1, alumina-zirconia and calcium aluminates. 8. Способ согласно любому из пп.1-7, в котором поток водяного пара добавляют в качестве движущего газа в эжектор, приводящий в движение используемый повторно поток продуктового газа.8. The method according to any one of claims 1 to 7, in which a stream of water vapor is added as a driving gas to the ejector, which drives the reused product gas stream. 9. Способ согласно любому из пп.1-8, в котором дополнительную двуокись углерода добавляют к сырью.9. The method according to any one of claims 1 to 8, in which additional carbon dioxide is added to the feed. 10. Способ согласно любому из пп.1-9, который проводят при соотношении молекул воды и атомов углерода в высших углеводородах, составляющем более 1,5.10. The method according to any one of claims 1 to 9, which is carried out at a ratio of water molecules to carbon atoms in higher hydrocarbons of more than 1.5. 11. Способ согласно любому из пп.1-10, в котором сырьевой газ генерируется из углеродсодержащего материала, выбираемого из группы, включающей кокс, уголь, нефтяной кокс, биомассу, нефть, черный щелок, животный жир и их комбинации.11. The method according to any one of claims 1 to 10, in which the feed gas is generated from a carbon-containing material selected from the group consisting of coke, coal, petroleum coke, biomass, oil, black liquor, animal fat, and combinations thereof. 12. Реакторная система для получения богатого метаном продуктового газа из исходного сырья, выходящего из коксовой печи для реализации способа по пп.1-11, включающая линию впуска в реактор, которая сконфигурирована так, что объединяет линию исходного сырья со второй питающей линией, указанная линия впуска в реактор предназначена для питания реактора, содержащего катализатор для получения метана, отличающаяся тем, что указанная вторая питающая линия включает эжектор, обеспечивающий подачу водяного пара в качестве движущего газа и богатого метаном продукта для повторного использования в качестве движимого газа.12. The reactor system for producing methane-rich product gas from the feedstock leaving the coke oven for implementing the method according to claims 1-11, including an inlet line to the reactor, which is configured to combine a feed line with a second feed line, the specified line the inlet to the reactor is designed to power a reactor containing a catalyst for producing methane, characterized in that said second feed line includes an ejector that provides water vapor as a driving gas and rich methane product for reuse as a movable gas. 13. Система согласно п.12 выполнена с возможностью эксплуатации при самой высокой температуре катализатора в интервале 460-750°С, предпочтительно 500-700°С и еще более предпочтительно 550650°С.13. The system according to item 12 is configured to operate at the highest temperature of the catalyst in the range of 460-750 ° C, preferably 500-700 ° C and even more preferably 550 650 ° C.
EA201390865A 2010-12-20 2011-10-13 Process and reactor system for production of methane rich product gas EA023934B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201001134 2010-12-20
PCT/EP2011/005129 WO2012084076A1 (en) 2010-12-20 2011-10-13 Process for the production of methane rich gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390865A1 EA201390865A1 (en) 2013-11-29
EA023934B1 true EA023934B1 (en) 2016-07-29

Family

ID=44947013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390865A EA023934B1 (en) 2010-12-20 2011-10-13 Process and reactor system for production of methane rich product gas

Country Status (3)

Country Link
CN (2) CN202626133U (en)
EA (1) EA023934B1 (en)
WO (1) WO2012084076A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012084076A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-28 Haldor Topsøe A/S Process for the production of methane rich gas
DE102013002583A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 Etogas Gmbh Converting hydrocarbon compound, preferably methane containing starting gas in carbon containing solid and hydrogen containing residual gas, comprises methanizing carbon dioxide and hydrogen-containing reactant gas to product gas
WO2015150420A1 (en) 2014-04-02 2015-10-08 Haldor Topsøe A/S Pseudo-isothermal reactor
EP3018190A1 (en) * 2014-11-04 2016-05-11 Haldor Topsøe A/S Process for production of methane rich gas
FI129276B (en) * 2016-03-14 2021-11-15 Haldor Topsoe As Process and apparatus for the production of methanated gas
CN114058761B (en) * 2021-11-25 2023-01-31 中钢设备有限公司 Method and production system for using natural gas with high C2+ components for gas-based direct reduced iron

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1080129A (en) * 1965-07-24 1967-08-23 Koppers Gmbh Heinrich Process for the production of a natural gas substitute from coke-oven gas
GB1407198A (en) * 1971-11-25 1975-09-24 British Gas Corp Selective methanation
US4130575A (en) * 1974-11-06 1978-12-19 Haldor Topsoe A/S Process for preparing methane rich gases
US4436532A (en) * 1981-03-13 1984-03-13 Jgc Corporation Process for converting solid wastes to gases for use as a town gas
US20070245855A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Eugenio Zendejas-Martinez Method and Apparatus for Producing Direct Reduced Iron

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2110425B2 (en) 2008-04-16 2022-03-30 Casale Sa Process and plant for substitute natural gas
WO2012084076A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-28 Haldor Topsøe A/S Process for the production of methane rich gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1080129A (en) * 1965-07-24 1967-08-23 Koppers Gmbh Heinrich Process for the production of a natural gas substitute from coke-oven gas
GB1407198A (en) * 1971-11-25 1975-09-24 British Gas Corp Selective methanation
US4130575A (en) * 1974-11-06 1978-12-19 Haldor Topsoe A/S Process for preparing methane rich gases
US4436532A (en) * 1981-03-13 1984-03-13 Jgc Corporation Process for converting solid wastes to gases for use as a town gas
US20070245855A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Eugenio Zendejas-Martinez Method and Apparatus for Producing Direct Reduced Iron

Also Published As

Publication number Publication date
CN102533366A (en) 2012-07-04
CN202626133U (en) 2012-12-26
EA201390865A1 (en) 2013-11-29
WO2012084076A8 (en) 2013-07-18
CN102533366B (en) 2014-10-22
WO2012084076A1 (en) 2012-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100483218B1 (en) How to reduce nitrogen oxides in exhaust from gas turbine power generation
EA023934B1 (en) Process and reactor system for production of methane rich product gas
RU2524720C2 (en) Complex installation for gas processing
WO2014111310A1 (en) Process for the preparation of synthesis gas
Ahmed et al. Catalytic steam reforming of biogas–effects of feed composition and operating conditions
US9199888B2 (en) Combined processes for utilizing synthesis gas with low CO2 emission and high energy output
EP2684842A1 (en) Synthetic gas and nanocarbon production method and production system
US10233078B2 (en) Process for utilizing blast furnace gases, associated gases and/or biogases
MY150199A (en) Catalyst and method for converting natural gas to higher carbon compounds
US20170240488A1 (en) Method for converting methane to ethylene and in situ transfer of exothermic heat
EA024553B1 (en) Co-production of methanol and urea
CN1274678A (en) Process for transformation of water and dimethyl ether and producing energy
EA025607B1 (en) Method of reforming gasification gas
Ortiz et al. Thermodynamic analysis and process simulation for the H2 production by dry reforming of ethanol with CaCO3
AU737328B2 (en) Low hydrogen syngas using co2 and a nickel catalyst
EA025547B1 (en) Process for producing a syngas intermediate suitable for the production of hydrogen
KR20140087254A (en) Catalysts for the production of higher calorific synthetic natural gas and the preparation method thereof
Wiltowski et al. Reaction swing approach for hydrogen production from carbonaceous fuels
Chakrabarti et al. Autothermal reforming of isobutanol
WO2022238899A1 (en) Process for the conversion of co2
RU2568478C1 (en) Method of decomposing carbonates
CN1726077A (en) Method for generation of a synthesis gas by catalytic partial oxidation
US9139492B2 (en) Method for processing coke oven gas
US20230050019A1 (en) Dry reforming of methane using a nickel-based bi-metallic catalyst
US11834394B2 (en) Methanol production process with increased energy efficiency

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU