KR840006170A - 수소 농축가스의 생산 방법 - Google Patents

수소 농축가스의 생산 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음

Description

수소 농축가스의 생산 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 촉매적 부분 산화장치를 구체적으로 나타낸 실험실 또는 실험 공장 규모의 자동열 개질기(改質機)의 정단면도,
제2도는 본 발명의 촉매 부분 산화법을 이용하여 수소 농축가스를 생산하는 산업 공장 규모를 예시한 공정도.
제4도는 본 발명을 구체적으로 표현한 합성 기체 제조 부분, 즉 자동열 개질기를 설치한 합성 기체 부분을 포함한 메탄올 합성 공장의 공정도.
제5도는 본 발명을 구체화시킨 합성기체 제조 부분, 즉 자동열 개질기를 설치한 합성 시체 부분을 포함한 암모니아 합성공장의 공정도.

Claims (28)

  1. (a) 제1촉매구역(24a)은 복수개의 기류 통로가 펼쳐져 있고,그 내에 촉매적으로 유효한 양의 팔라듐 및 백금촉매 성분들이 분산되어 있는 단일 암체(27)로 구성되어 있고, 상기 제1촉매 구역(24a)에 투입하는 탄화수소 공급물, H2O 및 산소의 양을 조절하여 상기 유입류(流入流)중에 H2O대 C의 비율이 약 0.5이상이 되고 O2대 C의 비율이 약 0.2이상이 되게 유지시키고 그러나 상기 공급물 중의 전체 탄소를 CO2로 산화시키는데, 필요한 산소의 화학양론적양 보다는 적게 유지시키며, (b) 미산화된 C5또는 이보다 더 큰 분자의 탄화수소(만약 존재한다면)를 적어도 C4탄화수소 보다 분자량이 적은 탄화수소로 크랙킹하는데 충분한 높은 온도로 상기 제1촉매구역(24a)내의 온도가 상승하도록 충분한 양의 상기 탄화수소 공급물을 촉매적 산화 및 유지시키기 위하여 상기 단일암체(27)상의 팔라듐 및 백금촉매 성분과 상기 제1촉매구역(24a)내의 예열된 유입류를 접촉시키며, 상기 단일암체(27)의 적어도 일부분의 온도가 상기 유입류의 점화온도 보다 높은 약 121℃이상의 온도로 유지시켜서 주로 수소, 산화탄소 및 상기 저분자 탄화수소로 구성되어 있는 제1촉매구역 유출물을 생산하고, (c) 이 제1촉매구역 유출물을 수소 농축가스로서 회수함을 특징으로 하는 상기 탄수화물 공급물의 촉매적 산화시키는데 충분한 온도 이상의 예열온도로 탄화수소 공급물, H2O 및 산소-함유 산화제 가스를 구성하는 유입류를 예열하고 이 예열된 유입류를 촉매적 부분 산화 반응을 진행시키기 이하여 제1촉매 구역(24a)내에 유입시켜서 수소 농축 가스를 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 탄화수소 성분 공급 원료가 탄화수소 공급물이고, 단계(b)에서 상승된 온도는 외부열을 공급할 필요없이 상기 제1촉매 구역 유출액 중에 잔존하는 탄화수소를 촉매적으로 중기 개질하는데 충분할 정도의 고온인 것이 특징인 방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 제1촉매구역(24a)은 팔라듐, 및 플라티늄 및 상기 단일암체 상의 내화성 금속 산화물 보조층에 의하여 팽창된 로듐 촉매 성분의 임의적인 양으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 촉매 단위 체적에 대한 매시간 당 생산량이 1000(체적)이상의 체적 속도를 제1촉매구역(24a)에서 유지시킴을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1촉매 구역(24a)내에 유입된 탄화수소 성분 공급원료, H2O 및 산소의 량을 H2O대 C의 비율이 약 0.5-5이고, O2대 C의 비율이 약 0.2-0.8이 되도록 조절함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 2항에 있어서, 이 생산 방법이 약 142㎏/㎠이내의 압력에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 2항에 있어서, 고온을 유지하는 제1촉매구역 유출물을 상기 제1촉매 구역으로부터 백금족금속 중기 개질촉매(31)를 함유하는 제2촉매구역(24b)에 유입시키고 제1촉매구역 유출물 중의 탄화수소를 H2O와 반응시켜서 수소 및 산화환소를 생산하기 위하여 상기 제2촉매구역(24b)중에서 상기 중기 개질촉매(31)와 접촉시키고 제2촉매 구역(24b)의 유출물을 수소 농축가스로서 회수함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 촉매 단위 체적에 대한 매시간당 생산속도가 100,000(체적)이 되게 제1촉매구역(24a)에서 유지시키고 제2촉매구역(24b)에서는 촉매 단위 체적에 대한 매시간당 생산속도가 약 2,000-20,000(체적)이 되게 유지함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 이 상산 방법이 142㎏/㎠의 압력에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 산화제 가스는 산소 농축 공기로 구성되고, 제1촉매구역(24a)에 투입된 상기 원료, 및 산소의 량을 상기 유입류 중에 H2O대 C의 비율이 약 0.5-5이고, O2대 C의 비율이 약 0.35-0.65를 유지하도록 조절하고, 제2촉매구역(24b)의 유출물을 냉각된 합성 가스로 구성되고, 상기 냉각된 합성 가스 중의 일산화탄소는 H2O와 반응하여 수소를 생성하고, 황함유 화합물과 H2O를 상기 합성가스로부터 제거하며, 상기 합성가스를 암모니아 합성 루우프(286,290,292,298)내에 유입시켜서 암모니아 합성조건에서 암모니아 합성촉매상의 질소와 수소를 반응시키고, 암모니아를 상기 암모니아 합성 루우프에서의 생성물로서 회수함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탄화수소 성분공급원료가 탄화수소 공급물이고, 유입류(240)중의 공기를 산소 체적이 약 33%이상(약 33-50%가 바람직함)이 되게 농축시키고 예열 온도가 약 427˚-760℃인 것이 특징인 방법.
  12. 제1촉매구역(24a)중에 유입된 원료, H2O, 공기 및 산소의 량을 상기 유입류 중에서 H2O대 C의 비율이 약 1-4이고, O2대 C의 비율이 약 0.5-0.6이 되게 조절하고, 이 생산 방법이 고압에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 제1촉매구역(242a)에서의 온도를 944˚-1311℃로 유지하고 제1촉매구역 유출물을 실질적으로 같은 온도에서 제2촉매구역(242a)에 유입시킴을 특징으로 하는 방법.
  14. 제2항에 있어서, 상기 산화제 기체가 산소이고, 제1촉매구역(142a)에 유입된 공급원료, H2O 및 산소량을 상기 유입류(136)중에서 H2O대 C의 비율이 약 0.5-3이고, O2대 C의 비율이 약 0.35-0.65이 유지하도록 조절하고, 제2촉매구역의 유출물은 합성 가스이고, 이 합성 가스를 냉각시키고 횡함유 화합물 및 H2O를 제거하며, 이 합성 가스를 메탄올 루우프(148,150,154,156,160,166)에 통과시켜 메탄올 합성 조건에서 메탄올 합성 촉매 상에서 수소와 산화탄소를 반응시키고 메탄올을 상기 메탄올 합성루우프에서의 생성물로서 회수함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 탄화수소 성분 공급원료가 탄화수소 공급물이고, 예열온도가 약 472˚-760℃온도 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 제1촉매구역(142a)에 유입된 원료 H2O 및 산소의 량을 상기 유입류(136)중에서 H2O대 C의 비율이 약 1-2.5이고, O2대 C의 비율이 0.5-0.6이 되도록 조절하고 이 방법을 고압에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 제1촉매구역의 온도를 약 954˚-1316℃로 유지하고 제1구역 유출물을 실질적으로 같은 온도에서 제2촉매구역으로 유입시킴을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 탄화수소 성분 공급원료가 석탄가스화 방법의 액화탄화수소 부산물로 구성되고 이 공정에서 (i)합성 천연가스를 생산하기 위하여 메탄화한 가스화기 합성가스 및 (ⅱ) 상기 액화 탄화수소 부산물을 생산하기 위하여 석탄을 중기 및 산소와 반응시키고, 상기 유입류를 약 649℃이하의 온도로 예열하며, 상기 단일암체(27)중의 적어도 일부분의 온도가 상기 유입류의 점화온도 보다 적어도 약 139℃ 이상 높고(그러나 약 1,093℃이상이 되어서는 안됨), 제1촉매구역 내에 유입된 액화탄화수소 부산물 H2O 및 산소의 량을 유입류(378)중에서 H2O대 C의 비율이 약 0.5-5이고, O2대 C의 비율이 약 0.15-0.4가 되도록 조절하여 주로 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, H2O 및 C2-C4탄화수소로 구성되는 제1촉매구역 유출물을 생산하고, 이 유출물을 이산화탄소 및 물을 제거하기 위하여 처리구역(384,342)에 유입시키고, 이렇게 처리된 제1촉매구역 유출물을 제2합성 가스로서 회수하며, 이 가스화기 합성 가스 및 제2합성 가스를 메탄화 구역(390)중에서 메탄화하여 합성 천연가스를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 고온을 유지하고 있는 제1촉매구역 유출액을 제1촉매구역(380a)로부터 중기개질 촉매를 함유하는 제2촉매구역(380b)에 유입시키고 탄화수소와 H2O를 반응시켜서 수소와 산화탄소를 제조하기 위하여 중기 개질 촉매(31)와 제2촉매구역(380b)에서 제1촉매구역 유출물을 접촉시킨 다음 이 제2촉매구역의 유출액을 상기 처리구역(384,342)에 유출물로서 유입시킴을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 예열온도가 약 427˚-649℃임을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 제1촉매구역(380a)은 약 760˚-1093℃의 온도로 유지되고 제1촉매구역 유출물을 실질적으로 같은 온도에서 제2촉매구역(380b)에 유입시킴을 특징으로 하는 방법.
  22. 제2항에 있어서, 탄화수소 성분 공급원료는 일반적인 가스 상태의 탄화수소 공급물이고, 상기 산화제가스는 산소이고, 제1촉매구역(442a)에 유입된 공급원료 H2O 및 산소의 량을 유입류 중에서 H2O대 C의 비율이 약 0.5-5이고, O2대 C의 비율은 약 0.4-0.65가 되도록 조절하고, 여기서 제2촉매구역(442a)의 유출물은 탄화수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 함유하는 가스 혼합물로 구성되며, 이것은 이산화탄소 제거기(448)을 통과하여 이산화탄소를 분리시키고, 분리한 이산화탄소를 유입류에 약 5-20몰%의 이산화탄소를 함유하는데 충분한 량을 유입류(440)에 재순환시키고 제2촉매구역(442b)중의 이산화탄소가 배출된 유출액을 수소 및 산화탄소로 구성되는 합성 가스로서 회수함을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 일반적인 액체 탄화수소는 상기 합성가스를 탄화수소 합성 반응기(458)에 통과시켜서 수소 및 산화탄소로 구성되는 합성가스로부터 제조하고 여기서 CO 및 H2를 반응시켜서 보통의 액체 탄화수소를 비롯한 상이한 분자량을 갖는 탄화수소를 생성하며 이렇게 생성된 탄화수소를 제품과 부산물로 분리하여 상기 탄화수소 공급원료의 일부로서 유입류(440)에 탄화수소의 부산물을 재순환시키고 탄화수소 생성물을 회수함을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 예열온도는 약 427˚-760℃이고, 이 방법을 고압에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제1촉매구역(442a)에서의 온도를 약 954˚-1316℃로 유지시키고, 이 제1구역의 유출물을 실질적으로 같은 온도의 제2촉매구역(442b)에 유입시킴을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항 또는 제7항에 있어서, 제1촉매구역에서 촉매효과를 갖는 금속물은 10-90중량%의 팔라듐(25-75중량%가 바람직함) 및 90-10중량%의 백금(75-25중량%가 바람직함)로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 제2촉매구역에서 촉매 효과를 갖는 금속들은 90-10중량%의 백금(80-60중량%의 백금)과 10-90중량%의 로듐(20-40중량%가 바람직함)으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 제1촉매구역에서 촉매 효과를 갖는 금속들이 60-40중량%의 팔라듐과 40-60중량%의 백금으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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