JPS62148593A - Method for operating carbon dioxide converter - Google Patents

Method for operating carbon dioxide converter

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JPS62148593A
JPS62148593A JP60290988A JP29098885A JPS62148593A JP S62148593 A JPS62148593 A JP S62148593A JP 60290988 A JP60290988 A JP 60290988A JP 29098885 A JP29098885 A JP 29098885A JP S62148593 A JPS62148593 A JP S62148593A
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JP
Japan
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carbon monoxide
methanol
gas
shift converter
reactor
Prior art date
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Pending
Application number
JP60290988A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiyoshi Ono
小野 文義
Toshihiro Okamoto
年弘 岡本
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CHUBU GAS KK
Original Assignee
CHUBU GAS KK
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

PURPOSE:To make temperature an optimum state readily to give high conversion ratio, to prolong a catalytic life and to make to possible to carry out rapid, proper treatment on extraordinary high temperature of catalytic layer, by adding methanol to a gas to be converted at an inlet side of a reactor. CONSTITUTION:A gas to be converted is introduced from a feed pipe 3 to a carbon monoxide converting reactor 1, methanol is fed from a piping 5 to the upper steam of a catalytic layer while controlling it by a valve 6 manually or automatically and added to the gas to be converted. EFFECT:Concentration of hydrogen gas as a product is raised and this process can be effected simply by setting a piping of methanol to an established facility.

Description

【発明の詳細な説明】 fal  産業上の利用分野 本発明は、一酸化炭素変成器の運転方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION fal INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of operating a carbon monoxide shift converter.

(b)  従来の技術 一酸化炭素変成器というものは、ガス中の一酸化炭素を
主として次の反応式により、水蒸気によって水素と炭酸
ガスに変成するための反応器である。
(b) Prior Art A carbon monoxide shift converter is a reactor for converting carbon monoxide in gas into hydrogen and carbon dioxide gas using water vapor, mainly according to the following reaction formula.

CO+H20−+  Co2+)(2 この一酸化炭素変成器は、水素プラント、アンモニアプ
ラント、都市ガス製造装置その他製造ガス中の一酸化炭
素を除去する必要のある装置において使用されている。
CO+H20-+ Co2+) (2 This carbon monoxide shift converter is used in hydrogen plants, ammonia plants, city gas production equipment, and other devices that require removal of carbon monoxide from produced gas.

これは、水素等を製造する場合は石油等の分解によるた
め、同時に一酸化炭素が生成するためである。そして、
この一酸化炭素は除去しなければならない不純物である
。また二酸化炭素は、一酸化炭素よりも除去が容易であ
るとともに、反応性が小さく悪影響も小さい。さらに、
通常上記の装置等では水素が製品となるため、水素が増
加することが好ましいということも理由の1つである。
This is because when producing hydrogen etc., petroleum etc. are decomposed and at the same time carbon monoxide is produced. and,
This carbon monoxide is an impurity that must be removed. Further, carbon dioxide is easier to remove than carbon monoxide, and has less reactivity and less harmful effects. moreover,
One of the reasons is that since hydrogen is usually the product in the above-mentioned devices, it is preferable to increase the amount of hydrogen.

勿論、装置の種類によって一酸化炭素の残存濃度の許容
量は区々である。例えば、都市ガスならば人体への毒性
が主として問題になるため数%は許容されるが、アンモ
ニアプラントや高濃度の水素が必要な装置では1%以下
を要求される。しかし、PPM単位を必要とするものに
あってはこの方式ではなく、吸着法によらなければなら
ない。
Of course, the allowable residual concentration of carbon monoxide varies depending on the type of equipment. For example, in the case of city gas, toxicity to the human body is a major concern, so a concentration of several percent is acceptable, but in ammonia plants and equipment that require high concentration hydrogen, a concentration of 1% or less is required. However, if a PPM unit is required, an adsorption method must be used instead of this method.

この一酸化炭素変成反応は、発熱反応であり(9,8K
cal/mol ) 、反応の平衡常数は低温である方
が有利である。しかし、反応速度の問題から通常は、高
温用一酸化炭素変成器で350℃、低温用で200℃前
後でガスを導入している。これが、変成反応によって数
十度上昇して反応器から出ることとなる。
This carbon monoxide modification reaction is an exothermic reaction (9.8K
cal/mol), it is advantageous for the equilibrium constant of the reaction to be at a low temperature. However, due to reaction speed issues, gas is usually introduced at 350° C. for high-temperature carbon monoxide shift converters and around 200° C. for low-temperature ones. This will leave the reactor at a temperature of several tens of degrees due to the metamorphosis reaction.

反応器において温度が上昇すると、平衡値が悪くなり変
成率が悪くなるばかりでなく、この触媒自体が非常に温
度に弱いため破壊、崩傷、活性低下の原因となる。その
ため、この一酸化炭素変成器においては、触媒層を多段
に分離して、その中間において冷却用のスチームを導入
することも行われている。
When the temperature rises in the reactor, not only does the equilibrium value worsen and the conversion rate worsens, but the catalyst itself is extremely sensitive to temperature, which causes destruction, collapse, and decreased activity. Therefore, in this carbon monoxide shift converter, the catalyst layer is separated into multiple stages, and cooling steam is introduced between the stages.

以上のことから、この一酸化炭素変成器を運転する上に
おいて温度の制御は非常に重要な問題であることが分か
る。
From the above, it can be seen that temperature control is a very important issue when operating this carbon monoxide shift converter.

fc)  発明が解決しようとする問題点しかしながら
、従来ではこの温度制御がほとんど行われておらず、た
だスチームの量によってのみある程度温度上昇を押さえ
ているに過ぎなかった。これでは、前記した如く一酸化
炭素変成器の入日付近と出口付近との温度が異なり、通
切な温度で変成を行なうことができない。即ち、通常化
学反応というものは、反応器を通過する間一定の最適の
条件で行なうことが最も望ましいことは言うまでもない
が、これがこの一酸化炭素変成器においてはできなかっ
たということである。
fc) Problems to be Solved by the Invention However, in the past, this temperature control was hardly performed, and the temperature rise was only suppressed to a certain extent by the amount of steam. In this case, as described above, the temperatures near the entrance of the carbon monoxide transformer and near the exit of the carbon monoxide transformer are different, making it impossible to carry out the shift at a constant temperature. In other words, it goes without saying that it is most desirable for a chemical reaction to be carried out under constant optimal conditions while passing through a reactor, but this was not possible in this carbon monoxide shift converter.

さらに、異常時、例えば導入ガス中の一酸化炭素濃度が
急激に上昇したり、全体ガス量が増加したりすると、一
酸化炭素変成器中での発熱が多くなり、触媒層の異常高
温が発生する。これも、従来ではスチームを導入する以
外に抑制の方法はなかった、即ち、スチームによって熱
を奪うという消極的効果を期待しているのみである。
Furthermore, in abnormal situations, such as when the carbon monoxide concentration in the introduced gas suddenly increases or the total gas volume increases, heat generation in the carbon monoxide shift converter increases, causing abnormally high temperatures in the catalyst layer. do. Conventionally, there was no way to suppress this problem other than introducing steam; in other words, we were only hoping for the negative effect of removing heat by steam.

これでは、異常時の温度を直ちに降下させることはでき
ず、たいていの場合触媒のrN fMを来していた。
In this case, it was not possible to immediately lower the temperature in the event of an abnormality, and in most cases, the rN fM of the catalyst was caused.

よって、一酸化炭素変成器を使用する当業者にあっては
、反応器全体を通じて、できるだけ一定温度で運転がで
き、かつ異常時にも素早く対処できるような運転方法が
強(要望されていた。
Therefore, those skilled in the art who use carbon monoxide shift converters strongly desire an operating method that allows the reactor to be operated at as constant a temperature as possible throughout the entire reactor, and that can quickly respond to abnormalities.

fdi  問題点を解決するための手段以上のような状
況に鑑み、本発明者は一酸化炭素変成反応が発熱反応で
あり、この発熱を押さえるためには、同容器内で同時に
吸熱反応、それも一酸化炭素変成反応に悪影響を及ぼさ
ず且つ製造すべき製品ガスにも影響のない反応をおこさ
しめればよいという点に着目して、本発明を完成させた
ものであり、その特徴とするところは一酸化炭素変成器
の入口側にメタノールを導入する点にある。
fdi Means to Solve the Problems In view of the above circumstances, the inventor of the present invention believes that the carbon monoxide modification reaction is an exothermic reaction, and in order to suppress this heat generation, an endothermic reaction or an endothermic reaction must be performed simultaneously in the same container. The present invention was completed by focusing on the point that it is sufficient to carry out a reaction that does not adversely affect the carbon monoxide transformation reaction and does not affect the product gas to be produced, and its characteristics are as follows: The point is that methanol is introduced on the inlet side of the carbon monoxide transformer.

ここで、メタノールとは勿論、100%純粋なものであ
る必要はなり、適当な濃度のものでよい。
Here, methanol, of course, does not need to be 100% pure, and may be of an appropriate concentration.

しかし、90%程度以上が好ましいことは言うまでもな
い。また、一酸化炭素変成器触媒に毒にならず、かつ製
品ガスにも影響を与えない成分であれば少々混入してい
ても問題はない。
However, it goes without saying that about 90% or more is preferable. Furthermore, there is no problem even if a small amount is mixed in as long as the component does not poison the carbon monoxide shift converter catalyst and does not affect the product gas.

導入の方法はどのようなものでもよく、ガス化した後で
も、液のまま噴射してもよい。
Any method of introduction may be used, and even after gasification, it may be injected as a liquid.

導入は一酸化炭素変成器の入口側であれば、現実の位置
は問わない。しかし、通常はガスの入側管とは別個に一
酸化炭素変成器の入側に導入されるであろう。
The actual location does not matter as long as the introduction is on the inlet side of the carbon monoxide transformer. However, it will normally be introduced into the carbon monoxide transformer inlet separately from the gas inlet pipe.

さらに、触媒層の中間部ごとにも導入してもよい。これ
は、触媒層を多段にし、その中間部であり、このように
すると異常時により素早く温度上昇を防止することがで
きる。勿論、中間部のみに導入することも考えられるが
、効果は少ないと思われる。
Furthermore, it may also be introduced into every intermediate portion of the catalyst layer. This is the middle part of a multi-stage catalyst layer, and by doing so, it is possible to more quickly prevent a temperature rise in the event of an abnormality. Of course, it is also possible to introduce it only to the middle part, but it seems that the effect will be small.

このメタノールの導入は、常時行なう必要はなく、緊急
時のみとすることもできる。
This introduction of methanol does not need to be carried out all the time, and may be carried out only in emergencies.

なお、本発明に言う一酸化炭素変成器は、どのようなプ
ラントのものでもよく、一酸化炭素と水蒸気を、水素と
炭酸ガスにする所謂変成反応を行なうものであればすべ
て含まれるものである。
The carbon monoxide shift converter referred to in the present invention may be from any plant, and includes any plant that performs a so-called shift reaction that converts carbon monoxide and water vapor into hydrogen and carbon dioxide gas. .

(el  作用 以上のようにメタノールを導入した場合の一酸化炭素変
成器内での反応を説明する。
(el action) The reaction in the carbon monoxide shift converter when methanol is introduced as described above will be explained.

メタノールは、一酸化炭素変成用触媒等によって、次の
ような反応をおこす。
Methanol undergoes the following reaction using a carbon monoxide conversion catalyst.

CH30H+  H2O→ C○2+3H2この反応は
、吸熱反応(11,8Kcal/mol )である。こ
の反応と前記した一酸化炭素変成反応が同時におこるの
である。しかし、両者ともに他者には悪影響を及ぼさず
、また混入してはならないような成分を生じるものでも
ない。この反応に必要な熱量を、変成反応によって生じ
るものから得るものである。換言すると、変成反応によ
って生じた余剰の熱量をメタノール分解反応によって消
費し、温度上昇を防止しているということである。
CH30H+ H2O→ C○2+3H2 This reaction is endothermic (11,8 Kcal/mol). This reaction and the carbon monoxide modification reaction described above occur simultaneously. However, neither of them has any adverse effects on others, nor do they produce any components that should not be mixed in. The amount of heat required for this reaction is obtained from what is produced by the metamorphic reaction. In other words, the excess heat generated by the modification reaction is consumed by the methanol decomposition reaction, thereby preventing a rise in temperature.

よって、このメタノール混入量を調整すれば、一酸化炭
素変成器の入側と出側をまったく同じ温度にすることも
可能である。この方法は比較的簡単であり、計算上から
も容易に算出でき、また実際の運転を行いつつ調整する
こともできる。
Therefore, by adjusting the amount of methanol mixed in, it is possible to make the inlet and outlet sides of the carbon monoxide shift converter have exactly the same temperature. This method is relatively simple, can be calculated easily, and can be adjusted during actual operation.

しかし、通常はそのように厳密に制御することは必要な
く、ある程度導入するのみで、従来の欠点を大きく軽減
できるものである。
However, such strict control is usually not necessary, and the drawbacks of the conventional technology can be greatly alleviated by introducing it to a certain extent.

(「)  実施例 次に本発明方法を実施する装置の1例について図面に示
す実施例に基づいて説明する。
(') Embodiment Next, an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.

第1図は、都市ガス製造設備における一酸化炭素変成器
に本発明を応用した場合のものであり、反応器(1)の
触媒層(2)が設けられ、被変成ガスは導入管(3)か
ら導入され、触媒層上で反応し、排出管(4)から排出
される。ここで、メタノールは、メタノール配管(5)
から触媒層上流部に導入される。その量は弁(6)によ
って、手動または自動で制御される。
Figure 1 shows the case where the present invention is applied to a carbon monoxide shift converter in city gas production equipment, in which a catalyst layer (2) of a reactor (1) is provided, and the gas to be converted is supplied to an inlet pipe (3). ), reacts on the catalyst layer, and is discharged from the discharge pipe (4). Here, methanol is supplied from the methanol pipe (5)
is introduced into the upstream part of the catalyst layer. The amount is controlled manually or automatically by a valve (6).

(gl  発明の効果 以上詳細に説明した本発明によると、次のような効果が
ある。
(gl Effects of the Invention According to the present invention described in detail above, there are the following effects.

(1)一酸化炭素変成器内での温度が容易に最適値にで
き、最も良い変成率が確保できる。
(1) The temperature inside the carbon monoxide shift converter can be easily set to an optimum value, and the best shift conversion rate can be ensured.

(2)触媒の温度の変化が少なく、触媒の寿命が延びる
(2) There is little change in catalyst temperature, extending the life of the catalyst.

(3)触媒層の異常高温に対して、迅速適格な処理がで
き、種々の事故が防止できる。
(3) Abnormal high temperatures in the catalyst layer can be treated quickly and appropriately, and various accidents can be prevented.

(4)製品たる水素ガスの濃度が高くなる。(4) The concentration of hydrogen gas, which is a product, increases.

(5)本発明は、既設の設備にも、単にメタノールの配
管を設けるだけで簡単に実施することかできる。これは
、従来の欠点を防止するために新しく装置を建て替える
方法と比較して非常にメリットが大きい。
(5) The present invention can be easily implemented in existing equipment by simply installing methanol piping. This has a great advantage compared to the method of rebuilding a new device to prevent the conventional drawbacks.

以上説明した通り、本発明は設備が簡単で太きな効果を
発揮する非常に有益なものである。
As explained above, the present invention is very useful because the equipment is simple and it has great effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施例を示す概略フローシートであ
る。 1・・・反応器 2・・・触媒層 3・・・導入管 4・・・排出管 5・・・メタノール配管 6・・・弁 C1X丹咥お; 旺−一:f、二〜l。
FIG. 1 is a schematic flow sheet illustrating an embodiment of the present invention. 1... Reactor 2... Catalyst layer 3... Inlet pipe 4... Discharge pipe 5... Methanol piping 6... Valve C1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、反応器の入側において、被変成ガスにメタノールを
混入することを特徴とする一酸化炭素変成器の運転方法
。 2、一酸化炭素変成器は銅系の触媒を用いる低温用のも
のである特許請求の範囲第1項記載の一酸化炭素変成器
の運転方法。 3、メタノールの混入量は、反応器の出側のガス温によ
って制御されるものである特許請求の範囲第1項記載の
一酸化炭素変成器の運転方法。 4、メタノールは、一酸化炭素変成器の中間部にも、導
入するものである特許請求の範囲第2項記載の一酸化炭
素変成器の運転方法。 5、メタノールは、一酸化炭素変成器が異常高温になっ
た場合にのみ混入するものである特許請求の範囲第1項
記載の一酸化炭素変成器の運転方法。
[Claims] 1. A method for operating a carbon monoxide shift converter, characterized in that methanol is mixed into the gas to be converted on the inlet side of the reactor. 2. The method of operating a carbon monoxide shift converter according to claim 1, wherein the carbon monoxide shift converter is for low temperature use using a copper-based catalyst. 3. The method of operating a carbon monoxide shift converter according to claim 1, wherein the amount of methanol mixed is controlled by the gas temperature on the outlet side of the reactor. 4. The method of operating a carbon monoxide shift converter according to claim 2, wherein methanol is also introduced into an intermediate portion of the carbon monoxide shift converter. 5. The method of operating a carbon monoxide shift converter according to claim 1, wherein methanol is mixed only when the carbon monoxide shift converter reaches an abnormally high temperature.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54124003A (en) * 1978-03-04 1979-09-26 Metallgesellschaft Ag Production of fuel gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54124003A (en) * 1978-03-04 1979-09-26 Metallgesellschaft Ag Production of fuel gas

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