JP2668433B2 - 炭化水素を分解して一酸化炭素に富むガスを製造する方法 - Google Patents

炭化水素を分解して一酸化炭素に富むガスを製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス状または気化した炭化水素を接触分解し
て一酸化炭素に富むガスを製造する方法に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕
触媒を用いないでガス状または気化した炭化水素から
COに富むガスを接触または熱部分酸化により製造できる
ことは公知である。接触自熱分解とも呼ばれる接触部分
酸化は外部から熱を供給しなくとも約800〜1000℃で行
われ、その際、すすの生成を回避するために炭素１モル
当り約２モルの水蒸気が普通添加される。熱部分酸化の
場合、反応は1300〜1600℃で行われ、その際、水蒸気の
添加を必要としない。そのために起こるすすの生成は、
反応過程を妨げないので、許容できる。
供給炭化水素から最大限のCO収率を達成したい場合、
これら２つの方法は欠点を有する。接触自熱分解におい
ては、水蒸気を添加する結果、製品ガス中のCO2部分が
高くなるのでCOの収率が炭化水素に含まれる炭素分の70
％程度に低下する。また酸化剤の必要量も水蒸気無添加
の場合に比べて大きくなる。蒸触媒熱分解は90％および
それ以上のCO収率を与えるが、やはり酸化剤の必要量が
大きく、生成したすすを製品ガスから洗浄除去して処理
しなければならない。
本発明の課題は、すすを生成させることなく、COに富
む製品ガスを製造し、同時に水蒸気の添加を全くまたは
実質的に不必要とすることである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、前記課題は冒頭に述べた方法におい
て、炭化水素の一部を燃焼域で化学量論的酸素必要量の
２〜10倍に相当する酸素含有ガスを供給しながら約800
〜1500℃で完全に燃焼させ、予備加熱された残部の炭化
水素を酸素含有燃焼ガスに混合して約700〜1300℃の混
合物を得、この混合物の粒状分解触媒の固定床に通し、
この固定床から一酸化炭素に富む約800〜1150℃の製品
ガスを排出させることにより達成される。
本発明の方法に用いられる供給原料は特にガス状炭化
水素、例えば天然ガスが挙げられるが、沸点が約160℃
までの気化炭化水素、例えばナフサも使用できる。燃焼
域に供給される炭化水素部分は供給炭化水素の全量の約
10〜30％である。本発明の方法は１〜35バールの圧力範
囲、好ましくは１〜10バールの圧力範囲で実施される。
重要な点は、燃焼域においてかなり余分の酸素を用い
て燃焼させることであり、さもないと、燃焼域の温度が
上り過ぎて触媒をだめにするからである。
好ましくは、炭化水素は燃焼域において、例えば白金
またはパラジウムを含有しその他の成分としてニッケル
を含有してもよい発火触媒の存在下で燃焼される。しか
し、この発火触媒は用いなくてもよい。
分解触媒の固定床に導入される混合物は炭化水素の先
行燃焼によりCO2とある量の水蒸気並びに約10〜20容量
％の残留酸素を含有する。この混合物に外部から付加的
水蒸気を供給することは一般に必要ない。必要な場合に
は、燃焼ガスと共にまたは予備加熱された残部の炭化水
素と共に水蒸気を供給することによって混合物の水蒸気
含量を高めることができる。すべての場合、分解触媒に
供給される混合物中に酸素１モル当り最高0.2モルの水
蒸気含量があれば充分である。
〔実施例〕
本発明の方法の実施態様を第１図について説明する。
反応器１は圧力ケージング２内で燃焼室３と粒状分解
触媒の固定床４とを有する。反応させる炭化水素の一部
が管路５から燃焼室３に導入され、同時に管路６から酸
素含有ガス、例えば空気が、化学量論的酸素必要量の２
倍〜10倍に相当する量で導入される。
燃焼室３内では火格子８上に粒状発火触媒の固定床９
がある。過剰の酸素と発火触媒とにより燃焼室３内で激
しい完全燃焼が起こり、その際、主としてCO2とH2O並び
に残留酸素からなる燃焼ガスが約800〜1500℃、好まし
くは1000〜1300℃の温度で火格子８を通って下方に向
い、触媒の無い混合室10に入る。
反応させる残部の炭化水素は約300〜600℃に予備加熱
されて中央供給管12から混合室10へ供給され、そこで燃
焼室３から来た燃焼ガスと迅速に混合される。次いで混
合物は固定床４を通り、分解触媒上で反応する。分解触
媒はAl2O3および／またはMgO担体上にニッケルを例えば
10〜30重量％含有する。触媒固定床４は火格子15に支持
され、火格子15の下方には製品ガス捕集空間16がある。
COに富む製品ガスは約800〜1150℃で出口17から排出さ
れる。
実験例 第１図に示す反応来１の燃焼室３に管路５から500℃
に予備加熱されたメタン6Nm3を供給した。メタンを600
℃の空気284Nm3と共にパラジウム含有発火触媒上で燃焼
させた。その際に供給した酸素は化学量論的必要量の３
倍であった。燃焼室３内の圧力は約6.5バール、反応来
１の下方部分の圧力は約６バールであった。
燃焼室３内では次の組成を有する燃焼ガス290Nm3が生
成した。
CO2 6.0Nm3 H2O 12.0Nm3 N2 225.2Nm3 O2 46.8Nm3 合計 290.0Nm3 この燃焼ガスに管12から来たメタン94Nm3を混合し、
それによって次の組成を有する930℃の混合ガスが生成
した。
CO2 1.56容量％ H2O 3.13容量％ N2 58.65容量％ O2 12.18容量％ CH4 24.48容量％ 反応器１内の配置に従って混合ガスは混合空間10内に
0.5秒未満の滞留時間で分解触媒の固定床４に到達し
た。この触媒はAl2O3担体上にニッケル20重量％を含有
する。反応させる混合物が固定床４に滞留する時間は約
10秒であった。出口17から950℃で排出される製品ガス
の組成は次の通りであった。
CO2 0.92容量％ CO 17.94容量％ H2 35.00容量％ N2 43.14容量％ CH4 0.28容量％ H2O 2.72容量％ 添加メタンと共にこのプロセスに供給された炭素の9
3.7％が製品ガス中のCOとして生成した。この高いCO生
成量は水蒸気無添加で行われたことに特に起因する。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施態様を示す図である。 なお図面に用いた符号において、 ３……燃焼室 ４……固定床 ５……炭化水素供給管路 ６……酸素含有ガス供給管路 である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガス状または気化した炭化水素を接触分解
    して一酸化炭素に富むガスを製造する方法において、 炭化水素の一部を燃焼域で化学量論的酸素必要量の２〜
    10倍に相当する酸素含有ガスを供給しながら約800〜150
    0℃で完全に燃焼させ、予備加熱された残部の炭化水素
    を酸素含有燃焼ガスに混合して約700〜1300℃の混合物
    を得、この混合物を粒状分解触媒の固定床に通し、この
    固定床から一酸化炭素に富む約800〜1150℃の製品ガス
    を排出させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】残部の炭化水素を燃焼ガスとの混合前に約
    300〜600℃に予備加熱することを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】燃焼ガスと残部の炭化水素との混合物の温
    度が約800〜1300℃であることを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の方法。
  4. 【請求項４】炭化水素を発火触媒の存在下で燃焼域で燃
    焼させることを特徴とする請求項１〜３項のいずれか一
    項に記載の方法。
  5. 【請求項５】燃焼ガスと残部の炭化水素との混合物が炭
    素１モル当り0.2モル以下の水蒸気を含有していること
    を特徴とする請求項１〜４項のいずれか一項に記載の方
    法。
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