NL8104010A - Werkwijze voor de bereiding van gassen die waterstof en stikstof bevatten. - Google Patents

Description

Λ 813189/vdVeken 1 Korte aanduiding: Werkwijze voor de bereiding van gassen die water stof en stikstof bevatten·

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van gassen die waterstof en stikstof bevatten en meer in het bijzonder op een werkwijze voor de bereiding van een gas dat voor de bereiding van ammoniak kan worden gebruikt· 5 Voor de bereiding van waterstof en stikstof bevattende gassen uit aardgas of "virgin naphtha” past men volgens de bekende werkwijzen het stoomreformeren toe waarbij aardgas of Virgin naphtha"in de buisvormige katalytische zone van een oven met stoom behandeld wordt (primaire reformeertrap) en vervolgens de door 10 primair reformeren verkregen voeding in een zone voor gedeeltelijke verbranding, die eveneens van een geschikte katalysator voorzien is, behandeld wordt (secundaire reformeertrap).

Korte tijd geleden heeft men in het stoomreformeerproces een aantal veranderingen voorgesteld waarvan de belangrijkste be-15 schreven zijn in de Amerikaanse octrooischriften 4.162*290 en 4.127.389.

Het eerste octrooischrift beschrijft een werkwijze voor de bereiding van een gas dat waterstof en stikstof bevat, waarbij men een deel van het aardgas door een buisvormige in een oven aange-20 brachte katalysatorzone leidt en de rest door een met een reformeer-katalysator gevulde buizenbundel in een warmte-uitwisselaar laat stromen die door de hete bij het secundair reformeren gevormde gassen wordt verhit.

De uit de beide ovens (oven en buizen van de warmte-uitwis-25 selaar) komende gasstromen worden samengevoegd en met lucht naar de tweede reformeertrap gevoerd.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.127.389 wordt een warmte-uitwisselaar beschreven waarvan de buizen van de buizenbundel gevuld zijn met de primaire volgens de werkwijze van het boven-30 genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.162.290 gebruikte reformeer-katalysator.

Volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.127.389 kan men bij het gebruik van de warmte-uitwisselinrichting voor de primaire reformeertrap van de gassen uit de secundaire reformeertrap als 8104010 - 2 - warmtebron gebruik maken.

Uit de technische literatuur is dus bekend dat men een warmte-uitwisseiaar, waarvan de buizen van de buizenbundel met een katalysator gevuld zijn, voor de primaire reformeertrap kan gebrui-5 ken door van de warmte van het gas afkomstig uit de secundaire reformeertrap gebruik te maken.

Hierbij is het echter van belang er op te wijzen dat bij het gebruik van een warmte-uitwisselreactor in plaats van een bekende reformeeroven, de temperatuur van de secundaire reformeer-10 trap aanzienlijk verhoogd moet worden wat men alleen maar kan bereiken door verbranden van een grotere hoeveelheid gas met een grotere hoeveelheid lucht zodat de uiteindelijke verhouding van stikstof tot waterstof hoger komt te liggen dan nodig is voor één van de belangrijkste doeleinden van het reformeergas, namelijk de . I'. ...

15 bereiding van ammoniak.

Daar staat tegenover dat het juist de bedoeling is van het Amerikaanse octrooischrift 4.162.290 het reformeren zowel in de warmte-uitwisselreactor als in de bekende oven uit te voeren.

Het verdelen van de lading volgens de werkwijze beschreven 20 in het Amerikaanse octrooischrift 4.162.290 over zowel de uitwis-selreactor als de bekende oven leidt tot een vrij ingewikkelde procesvoering omdat een hulpinrichting moet worden toegevoegd en het regelen en verdelen van de koolwaterstofstroom ingewikkeld wordt zonder dat de werkomstandigheden in de normale oven eenvow-25 diger worden.

De ingewikkeldheid van de werkwijze beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.162.290 bemoeilijkt de praktische toepassing.

Men heeft nu gevonden dat de bovengenoemde moeilijkheden en 30 de tekortkomingen van de bekende werkwijzen, die de kosten van het reformeren aanzienlijk verhogen, allen vermeden kunnen worden door de uitwisselreactor in serie met de oven te plaatsen en de kool-waterstoflading voor de oven, de warmte-uitwisseiaar en de secundaire reformeertrap aan te passen.

35 Volgens de werkwijze der onderhavige uitvinding wordt aard gas of virgin naphtha bij hoge temperatuur in twee opeenvolgende trappen aan stoomreformeren onderworpen waarbij zij, zoals hierna 8 1 0 4 0 1 0 3* *% - 3 - nader zal worden beschreven, gedeeltelijk worden omgezet en vervolgens van de tweede stoomreformeertrap naar een luchtreformeer-trap (secundaire reformeertrap) gevoerd worden die bij een zodanige temperatuur werkzaam is dat de warmte van de uit deze trap afkom-5 stige gassen voor de tweede stoomreformeertrap gebruikt kan worden.

De stoom kan zoals vanzelf spreekt ook tussen de twee in serie geplaatste stoomreformeertrappen worden verdeeld, hoewel als regel de toevoeging volledig in de eerste trap plaats vindt.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding bestaat uit 10 de volgende trappen: a) voeding van de met een reformeerkatalysator gevulde buizen, die in de stralingszone van een oven zijn aangebracht, met stoom en aardgas of virgin naphtha bij een molaire verhouding van stoom tot koolstof van 2 tot 5 en eventuele voorverhitting op een 15 temperatuur van 400 tot 650°C; b) omzetting van 20 tot 5Q$ van de toegevoerde aardgas of Virgin naphtha bij een ui tgangs temp eratuur van 650 tot 750°C; c) lozing van de gedeeltelijk omgezette gassen uit de buizen van de stralingszone van de oven; 20 d) toevoer van de gassen uit c) in met een katalysator ge vulde buizen van een uitwisselreactor waarin omzetting tot 70$ plaats vindt waarbij de uitgangstemperatuur op 750 tot 850°C geregeld wordt; e) lozing van de gassen uit de uitwisselreactor en toevoer 25 in de secundaire reformeerreactor aan de uitgang waarvan de temperatuur door verbranden met lucht op 920 tot 1050°C wordt gebracht; f) lozing van de gassen uit de secundaire reformeerreactor en toevoer via de zijwand van de uitwisselreactor op zodanige wijze dat dezelfde temperatuur als onder d) verkregen wordt; en 30 g) verwijdering van het gereformeerde gas via de zijwand van de uitwisselreactor.

De aandacht wordt erop gevestigd dat de reactiedruk volgens de werkwijze der onderhavige uitvinding vergeleken met die van de bekende werkwijzen aanzienlijk verhoogd kan worden. Meer in het 35 bijzonder kan de werkwijze volgens de uitvinding bij een druk van 50 tot 80 atmosfeer, bij voorkeur 60 tot 70 atmosfeer worden uitgevoerd· 8104010 - 4 -

De werkwijze der uitvinding wordt nu aan de hand van het schema in de tekening nader toegelicht.

Aardgas en stoom worden via leiding 1 toegevoerd, in het convectiegedeelte van oven 6 voorverwarmd en via leiding 7 door de 5 buizen 8 gevoerd (waarvan slechts één getoond wordt) die met een reformeerkatalysator zijn gevuld.

De temperatuur van het in de buizen gevoerde gas en stoom-mengsel bedraagt 520°C en de uitgangstemperatuur 730°C.

De gasvormige brandstof wordt via leiding 9 in de oven 10 gevoerd.

Het uit 8 afkomstige gas, dat voor 44% gereformeerd is, gaat via leiding 2 naar uitwisselreactor 10 waarin het door de met katalysator gevulde buizen stroomt. Uitwisselreactor 10 wordt via leiding 4 via de zijwand met hete uit de secundaire reformeertrap 15 11 afkomstige gassen gevoed, waarbij de gassen een temperatuur bezitten van 974°C.

De gassen uit de buizen van de uitwisselreactor bezitten een temperatuur van 824°C en voeden via leiding 3 secundaire reformeerinrichting 11, waarin via leiding 5 lucht met een tempera-20 tuur van 550°C wordt toegevoerd*

Het gereformeerde gas wordt via leiding 12 via de zijwand met een temperatuur van 758°C uit de uitwisselreactor verwijderd.

In de tabel zijn de hoeveelheden grondstoffen volgens de werkwijze der uitvinding met de reactietemperaturen en de produk-25 ten aangegeven· 8104010 Λ - 5 - . ................................ » I——— ' 1,11 ......"**' ' f

^ I

ffl QO W «o (N ^ <> <? I

»® «O © l£> «O CO €M

•po o io »- o »- o -5 -5

lep tft «— r- CM

1 ©"O

j o «*- k c o «$! ® o p a. > «

*a es ov s o « n ö m O

I ± k - ^ » 25 I

1 □) Φ MD ”o 'ï 5 £4^ ^ O O) CO to Λ 00 CO O > ^

I cS os vo co co O O J| J

β *U S3 *- ^

] O M-k C O

! o op CO] flL > « a ^ <* -«t o ό ό md <> w 2 00 CM to Os 'O rv» 3 co* to <- « n n 2ϊΓίΑ

(Is S “ S2 3 S I

_1 __j -----__ - - ---- — 1 "· lm© -m- es β g n ^ ® v? II ° 0. °- S ei ei §J S3 (O * O — O 1 i

O M-k C O CM 1 OOP ! Ω. > W

a tx lO 00 ''t M3 M3 jO M)

Ic^s ïifeaKSsl fi * 3 « ö |= t5 » ï t _______ I i ® I Oö) O tO 00 M3 tO M3 0¾¾ V? 'p PO O K O - Ό CM to O ^ ^ i-ë sT» - O* O + - CM O £ |j o μ- rs.

k c o

«— OOP

o. > w -¾ Sgfes^l 5¾1°¾¾ 1 fjj » - Γ-CD CO cö % ^ i ► i __________________. ______ _ _________—-------- ------- ---------------------- ----------— » Γ.....j ' ----- """ 1,11 l"" - 1 i _ > o

5 O O) JZ

® o o ·£ JO o 0*0

λ S k P *H

ê S o CM *»

o J9 £ r" 0-0 OP

S* -U o. P ^ OP PW® o TCJWM’iflNOO CM CM O O -O © o o o o o* υ x o O Z < X |-J= < > - ____________ . ______________________ - -* 8104010 α κ - 6 -

Volgens de werkwijze der onderhavige uitvinding gebruikt men een kleinere reformeeroven die betrouwbaarder is omdat de bedrijf svoorwaarden gunstiger zijn.

Verder wordt erop gewezen dat het verbruik van de in de 5 reformeeroven toegevoerde stralingswarmte ongeveer 35% lager is terwijl bovendien rekening moet worden gehouden met de besparingen van compressiekosten die mogelijk zijn omdat de werkwijze volgens de uitvinding een synthesegas levert met een druk die aanzienlijk hoger is dan die van de bekende werkwijzen.

8104010

Claims (6)

1. Werkwijze voor de bereiding van gassen die waterstof en stikstof bevatten uit aardgas of "virgin naphtha" door stoomreformeren gevolgd door luchtreformeren, met bet' kenmerk, dat het aardgas of de virgin naphtha aan stoomreformeren in twee 5 trappen wordt onderworpen en het bij het luchtreformeren gevormde gas een temperatuur bezit die voldoende is voor het uitvoeren van de tweede stoomreformeertrap.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het stoomreformeren in de eerste trap in met een katalysator 10 gevulde buizen wordt uitgevoerd die inwendig in hef stralingsgedeel-te van een oven zijn aangebracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de tweede stoomreformeertrap in de met een katalysator gevulde buizen van een buizenbundeluitwisselaar wordt uitgevoerd die met de 15 van de luchtreformeertrap afkomstige via de zijwand van de uitwisse-* . laar toegevoerde effluenten wordt verhit.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aardgas of virgin naphtha naar de eerste stoomreformeertrap gevoerd wordt met een temperatuur van 400 tot 650°C, waarbij 20% tot 20 50% aardgas of virgin naphtha omgezet wordt en de uitgangstempera-tuur van de primaire reforraeertrap 650 tof 750°C bedraagt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat door de tweede stoomreformeertrap de omzetting van aardgas of virgin naphtha op 70% verhoogd wordt en de uitgangstemperatuur van 25 deze trap 750 tot 850°C bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat de temperatuur van het gas afkomstig uit de luchtreformeertrap 920 tot 1050°C bedraagt. 8104010