NO133453B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til . fremstilling av metan.. I et mere spesielt trekk angår foreliggende oppfinnelse fremstillingen av en metanrik gass direkte ved partiell oksydasjon av et hydrokarbonaktig brennstoff med -oksygen i nærvær av karbonmomoksyd og hydrogen.

Gassformige blandinger av hydrogen og karbcnmor.oksyd som inneholder mindre mengder karbondioksyd, .nitrogen og metan fremstilles -kommersielt ved partiell oksydasjon av karbonholdige brennstoffer, slik som. gassformige eller flytende hydrokarboner, asfalt, lignitt, kull og petroleumkoks med i det vesentlige rent oksygen. Damp benyttes som reaktartt ved den delvise forbrenning av brennstoffer med høyere molekylvekt, dvs. de .som inneholder mindre enn 3 atomer hydrogen pr. atom karbon. Ved fremstillingen av blandinger av hydrogen og karbonmonoksyd, eller syntesegass,

ved ikke-katalytis.k partiell oksydasjon, holdes temperaturen i reaksjonssonen innen et område 982 til 1927°C, og vanligvis innen området fra omkring 120^ til omkring l6<1>J9°C.

Vanligvis ligger metaninnholdet i produktene fra reaksjonen i de partielle oksydasjonsprosesser for fremstilling av syntesegass innen området 0 til 3 molprosent av de "totale reaksjcns-produkter. Typiske gassblandinger fra de kommersielle partielle cksydasjonsprosesser har metaninnhold i området 0,1 til 2 molprosent og en maksimal total varmeverdi på omkring 3115 kosl/m-'.

Flere prosesser er foreslått til fremstilling av brennstoffgasser som inneholder vesentlige mengder metan fra karbonholdige brennstoffer., slik som tunge petroleumolj er og faste fossile brennstoffer. Vanligvis faller disse prosesser i to hvoedkategorier. I en bringes varme gasser fra den partielle oksydasjon av det opprinnelige brennstoff, dvs. olje eller kull, 1 kontakt med flytende "hydrokarboner ved forhøyede temperaturer slik at det fremstilles metan og andre vanligvis gassformige hydro-kraboner ved krakking av hydrokarbonene. Ved den andre fremgangsmåte omdannes de karoonholdige brennstoffer med høyere molekylvekt til karbonmonoksyd og hydrogen ved reaksjon med oksygen, damp eller balndinger av oksygen og damp ved forhøyede temperaturer, slik at de relative forhold mellom hydrogen og karbonmonoksyd er justert til 3 volumer hydrogen pr. volum karbonmomoksyd, hvoretter blandingen renses og til slutt bringes i kontakt med en katalysa-tor ved egnet trykk og temperatur slik at det fremstilles metan syntetisk.- Prosessen utføres vanligvis ved temperaturer i området 250 til 350°C i nærvær av en nikkel- eller koboltkatalysator ved relativt lavt trykk.

I den heri beskrevne prosess er metaninnhcldet■i av-løpsgassen fra reaktoren i størrelsesorden 10 til 30 molprosent. Vea egnede rensetrinn kan det karbonholdige' brennstoff som tilføres prosessen så og si totalt omdannes til metan og biproduktet kar-ta ondi oksyd.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av metan fra et karbonholdig fast eller flytende brennstoff ved omsetning av brennstoffet med oksygen og eventuelt damp, og fremgangsmåten karakteriseres ved at oksygen, karbonmonoksyd, hydrogen, eventuelt t^O og det nevnte karbonholdige brennstoff kontinuerlig tilføres til en ikke-pakket reaksjonssone som holdes på et trykk innen området 21-315 kg/cm<2>på en autogen temperatur innen området 1204°C, og med de relative mengder av oksygen og det karbonholdige brennstoff innen et område som -er tilstrekkelig til å bevirke omdanning av minst 70% av karbonet i det karbonholdige brennstoff til gassformig reaksjonsprodukter mens den gjennomsnittlige temperatur i reaksjonssonen holdes innenfor det' nevnte temperaturområde; utslipp fra reaksjonssonen som avløpsstrøm'av reaksjonsprodukter omfattende karbonmonoksyd, hydrogen, metan, karbondioksyd og vanndamp; separering av vann Og karbondioksyd fra avløpsstrømmen; 'og separat utvinning av i det vesentlige ren metan fra avløpsstrømmen.

Etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan brenn-stoffgass med høyt kaloriinnhold fremstilles direkte fra karbonholdige brennstoffer med høyere molekylvekt enn metafc ved direkte partiell oksydasjon av det karbonholdige brennstoff i en ikke-katalytisk fristrø.ts reaks j onssone. Karbonmonoksyd og hydrogen fra enhver egnet kilde kan'benyttes. En egnet mengde damp til-føres reaksjonssonen for å opprettholde en autogen reaksjonstemp-eratur i .området 649 til 12'04°C .mens forholdet mellom oksygen og karbon i brennstoffet holdes i området 0,6 til 1,0 atomer oksygen pr. karbonatom i brennstoffet. Fritt karbon, eller sot, fremstilles ved reaksjonen og dette kan føres tilbake til reaksjonssonen som en del av det karbonholdige brennstoff som tilføres reaksjonssonen. Fast karbon, men ikke karbonoksyder, er innbefattet som del av det karbonholdige brennstoff ved bestemmelse av -grensene for forholdet mellom oksygen og karbon ved reaksjonen. Vann eller damp bø-r tilføres reaksjonssonen for å modifisere reaksjonstempera-turen og for a holde gjennomsnittstemperaturen i reaksjonssonen innenfor det spesifiserte område, og for å tilføre hydrogen ved reaksjon mellom damp og karbon og karbonmonoksyd fra brennstoffet. Vannet kan tilføres reaktoren enten som damp eller som flytende vann. Når det tilføres flytende vann til reaksjonssonen, er den temperaturmoderérende virkning betraktelig større enn når damp i en tilsvarende mengde benyttes. Ved bestemmelse av grensene for oksygen/karbonforholdet i reaksjonen, omfattes kun fritt oksygen, og ikke bundet oksygen i damp eller karbonoksyder.

Trykket i reaksjonssonen kan variere fra omkring 20 atmosfærer til omkring 300 atmosfærer. Trykk i området fra 40 til 100 atmosfærer er vanligvis foretrukket.

I det vesentlige ren -metan eller brennstoffgasspro-dukt med en total varmeverdi :pa omkring 8900 kcal/m^ kan fremstilles ifølge fremgangsmåten. Metanproduktet separeres etter fjerning av biproduktene vann, karbondioksyd og hydrogensulfid hvis dette er tilstede, fra karbonmonoksyd og hydrogenproduktene. Karbonmonoksyd og hydrogen føres tilbake til reaktoren og omdannes til metan; de siste hovedprodukter ved fremgangsmåten er metan og biproduktet karbondioksyd. Hvis hydrogensulfid er tilstede,-separeres dette fra produktgassen sammen med karbondioksyd, eller det gjenvinnes separat, f.eks. ved Rectisol-prosessen. Små mengder nitrogen som kan foreligge i råstoffet omdannes til ammoniakk og separeres fra produktgassen med vann i separeringssystemet.

' Ifølge oppfinnelsen oppnås det en kontinuerlig prosess for økonomisk og effektiv fremstilling av metan fra forskjellige karbonholdige brennstoffer med høyere molekylvekt enn -metan ved hjélp av ikke-katalytisk partiell oksydasjon-med oksygen.

Det oppnås også en fremgangsmåte til fremstilling av enbrennstoffgass med et relativt høyt metaninnhold fra karbonholdige brennstoffer med høyere molekylvekt ved hjelp av ikke-katalytisk partiell oksydasjon med samtidig omdanning av karbonmonoksyd og hydrogen til metan.

Foreliggende oppfinnelse angår en kontinuerlig fremstilling av metan ved direkte ikke-katalytisk partiell oksydasjon av et karbonholdig brensel med høyere molekylvekt enn metan. Oksydasjonsreaksjonen utføres i nærvær av karbonmonoksyd og hydrogen, og eventuelt også med damp eller vann. I en foretrukket ut-førelsesform utgjør karbonmonoksydet og hydrogenet i reaksjons-produktene det hydrogen og karbonmonoksyd som ble tilført som reaktaneter, helst i blandingen med det karbonholdige brennstoff.

Uttrykket "karbonholdig" brennstoff, slik det heri er brukt, er ment å omfatte forskjellige stoffer slik som hydrokarboner med høyere molekylvekt enn metan, f.eks. etan, propan, butan, flytendegjort petroleumgass, bensin, nafta, kerosin, råpetroleum, råpetroleumsrester, skiferolje, tjæresandolje; aromatiske hydrokarboner slik som tilbakeføringsgassolje fra fluide katalytiske krakkingsprosesser, furfuralekstrakt av kokgassolje og "Udex"-raffinat; asfalt, kulltjære; petroleumskoks; forskjellige kull, f.eks. butiminøst kull og antrasittkull; cannelkull; lignitt',. gilsonitt; raffinerispillgasser, spesielt de som inneholder hydrogen og hydrokarboner; oksygenerte hydrokarbonholdige stoffer, slik som alkoholer, ketoner, aldehyder, fenoler og karbohydrater. Karbon som er fremstilt ved den delvise oksydasjonsreaksjon føres tilbake, helst til reaksjonssonen som en delav det karbonholdige

brennstoff.

I det vesentlige rent oksygen, dvs. en oksygenrik strøm som inneholder minst 95 molprosent oksygen foretrekkes. Mens oksygen med'lavere renhet kan benyttes,.vil produktene være for-tynnet med nitrogen. Ved bruk av i det vesentlige ren oksygen er det mulig å fremstille i det vesentlige ren metan. Mengden oksygen som tilføres reaksjonssonen reguleres i forhold til den mengde karbonholdig brensel som tilføres denne for å gi et atom-forhold mellom fritt oksygen og karbon i reaktantene innenfor området omkring 0,6 til 1,0 atomer oksygen pr., atom karbon, eller et molforhold mellom 0^og C i området 0,3 til 0,.5. Den lavere grense for fritt oksygen, dvs. 0^, som er nødvendig er fastlagt av den mengde fritt karbon som kan godtas i produktgasstrømmen; den øvre .grense for oksygen er bestemt av den øvre temperatur-grense som velges for reaksjonen.

Fritt karbon fremstilles i reaktoren. Det er å foretrekke å gjenvinne set på denne måte fremstilte karbon fra avløps-gass-trømmen fra reaksjonssonen og å' tilbakeføre dette til reaktoren i blanding med karbonholdig råstoff. Egnede fremgansmåter for gjenvinning av karbon og tilbakeføring av dette til reaksjonssonen er kjent; f.eks. kan karbon gjenvinnes ved å bringe gasstrømmen i kontakt med olje -eller vann. Karbonvaskeoperas j onen utføres ved egnet trykk og temperatur for å unngå total fordampning av vaskevæsken, og overdreven termisk dekomponering hvis det som vaske-væske benyttes et hydrokarbon. Gasstrømmen fra reaktoren kan av-kjøles før kontakt med vaskevæsken ved hjelp av -en egnet gasskjøl-er, f.eks-, en spillvarmekoker. Det er å foretrekke at alt karb:;r som fremstilles i reaksjonssonen føres tilbake til reaksjonssone: hvor det forbrukes slik at det ikke er noe nettoprodukt av fritt karbon i prosessen. Det er på .denne måte tilbakeførte karbon er ansett å være en del av det karbonholdige brennstoff til reaksjonssonen.

Karbonmonoksyd og hydrogen tilføres til reaksjonssonen helst i en mengde lik mengden i avløpsgasstrømmen fra reaksjonssonen- Ved tilbakeføring av all karbonmonoksyd og hydrogen fra avløpsgasstørmmen til reaksjonssonen kan prosessen gejnnomføres -uten nettoproduksjon :av karbonmonoksyd og hydrogen. Det er mulig å fremstille syntesegass eller blandinger av karbonmonoksyd og hydrogen, såvel som metan, som produkter ved prosessen, eller å fremstille hydrogen eller karbonmonoksyd som sekundærprodukter.

Karbondioksyd fremstilles som et biprodukt ved prosessen 1 -en mengde tilsvarende omkring 0,75 til 1,25 volumdeler .karbondioksyd pr. volumdel fremstilt metan hvis all karbonmonoksyd og

■hydrogen føres tilbake til reaksjonssonen.

Vann kan tilføres reaksjonssonen i flytende -eller gassformig fase slik som tidligere nevnt. Vannet kan tilføres i blanding med oksygen eller med det karbonholdige brennstoff som tilføres reaksjonssonen. Mengden vann som tilføres reaksjonssonen ligger i området 0 til 2 -vektdeler for hver vektdel karbonholdig brensel, og helst innen området 0,5 til 1,0 vektdeler vann pr. 'vektdel :brenhstoff. "Vannet tjener to hensikter i prosessen, enten det tilføres som væske eller som damp. Det. er en temperaturmoder-ator slik at, ved regulering av den mengde vann eller damp som til-føres reaksjonssonen, gjennomsnittstemperaturen autogent kan opp-rettholdes i reaksjonssonen innen det ønskede temperaturområde 649 til 1204°C. Når flytende vann tilføres reaksjonssonen, omdannes dette hurtig til damp. Damp er en reaktant i reaksjonssonen og frembringer det nødvendige hydrogen for fremstillingen av metan fra hydrogenfattige brennstoffer, spesielt de som inneholder mindre enn omkring 2 atomer hydrogen pr. atom karbon.

Mengden oksygen som må tilføres reaksjonssonen bestemmes av den tillatelige mengde fritt karbon som kan godtas i av-løpsgasstrømmen fra reaksjonssonen. Vanligvis er det ønskelig å begrense tilførselen av fritt oksygen til reaksjonssonen til en mengde slik at fra 2 til 10% av det tilførte karbon til reaksjonssonen i det karbonholdige brennstoff støtes ut fra reaksjonssonen som fritt karbon. Det er antatt at det karbon som opptrer i pro-duktgasstrømmen fra reaksjonssonen ikke nødvendigvis betyr karbon som er forblitt ikke-omsatt ved gjennomgang gjennom reaksjonssonen. Det er antatt å være mere sannsynlig at karbonet som opptrer i produktsstrømmen i det minste delvis er dannet fra karbonholdige reaksjonsprodukter ved sekundærreaksjoner som inntrer i reaksjonssonen. Mengden karbon i det karbonholdige brensel er et brukbart parameter i prosessen.

Karbondioksydet som fremstilles som biprodukt - ved reaksjonen kan fjernes fra produktet ved en egnet konvensjonell sepa-reringsprosess, slik som kryogen separering, absorbsjon med et egnet middel, slik som en vandig oppløsning av et amin, spesielt - monoetanolamin, eller en varm vandig oppløsning av kaliumkarbonat, eller en kombinasjon av slike prosesser.

Med et svovelholdig brensel, vil svovelforbindelser, spesielt hydrogensulfid og karbonyIsulfid opptre i produktgassen. Disse biprodukter kan fjernes samtidig med karbondioksydet ved hjelp av "Rectisol"- og "Purisol"-systemene slik som beskrevet f.eks. i Industrial and Engineering Chemistry, bind 62, nr. 1, juli 1970, sidene 39 - 43.

Metan kan fjernes fra produktgasstrømmen etter fjerning av vann, karbondioksyd og andre sure gasser slik som ovenfor beskrevet, ved kryogen rensning. Det vil si at blandingen av karbonmonoksyd, hydrogen og metan ved avkjøling til en temperatur und er .kondensasjonstemperaturen for metan kan dette gjøres flytende og_separeres fra karbonmonoksyd og .hydrogen som et kondensat.<T>larbonmomoksyd og hydrogen som kan inneholde ikke gjenvunnet metan tilbakeføres deretter helst helt og holdent til reaksjonssonen.

Det er ikke nødvendig å fjerne all metan eller karbondioksyd til tilbakeføringsgasstrømmen fordi mengden som føres tilbake til reaksjonssonen bare reduserer nettoproduksjonen av metan. pr. gjennomgang. Totalutbyttet av metan er i det vesentlige ikke påvirket av tilbakeføringen av metan sammen med karbonmonoksyd og hydrogen.

Som oppsummering omfatter en foretrukket utførelses-form av oppfinnelsen tilføring til en gassdannelsessone som består av et ikke-pakket reaksjonskammer, av et karbonholdig brennstoff, damp, oksygen, 'karbonmonoksyd og hydrogen i realative forhold slik at temperaturen i reaksjonssonen autogent holdes på

over 6<i>i9°C, helst ikke over 982°C, og slik at karboninnholdet i produktet holdes innen området 5 til 25% a-v karbonet i det karbonholdige brennstoff som ble tilført prosessen.. Avløps-gass fra reaksjonssonen avkjøles helst til en temperatur under vannets duggpunkt, slik at den i det vesentlige dehydratiseres, og avkjøles videre til en temperatur under metankondensasjonstemperaturen. Vann, karbondioksyd og metan fjernes etterhvert fra den gjenværende g-asstrøm etterhvert som temperaturen reduseres, og det gjenværende karbonmonoksyd og hydrogen føres tilbake til reaksjonssonen.

Reaksjonssonen er' helst en vanlig "Texaco Synthesis Gas Generator" som består av en vertikal sylindrisk trykkbeholder av stål som' er utforet ildfast. Reaksjonssonen er fri for pakning eller katalysatorstoff og gir ubehindret strømning av gassene. Egnede gassgeneratorer er beskrevet i U.S. patenter nr. 2.8l8.326 og 3.000.711. De forskjellige råstoffstrømmer tilføres til reaksjonskammeret, helst ved omgivelsestemperatur eller temperaturen som er et resultat av kompresjon av de gassformige råstoffstrømmer og tilførselen av damp. Tilmatningstemperaturen bør ligge i området 38 til l49°C. En brenner, av den type som er beskrevet i U.S. patent nr. 2.928.460 kan med fordel benyttes for å føre de forskjellige råstoffstrømmer til reaksjonssonen.

Størrelsen av reaksjonskammeret velges slik at den gjennomsnittligé oppholdstid for reaktantene og de resulterende reaksjonsprodukter inne i reaktoren ligger i området 0,5 til 20 sekunder, helst 1 til 3 sekunder. Gjennomsnittlig oppholdstid, slik dette uttrykk er brukt heri, kan bestemmes ved å dividere strømningshastigheten med tiden, og å multiplisere dette med reaktorens volum. For eksempel kan reaksjonstiden i sekunder bestemmes ved å dividere volumet av reaktoravløpet som fremstilles i 1 time, beregnet ved reaktortemperaturen og trykket, med 36OO og deretter å multiplisere dette med reaktorens volum.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er illustrert i den ledsagende tegning.

Med referanse til "tegningen, som viser et spesielt eksempel på en anvendelse av prosessen ifølge oppfinnelsen til fremstilling av metan fra et flytende hydrokarbon, rektifiseres luft i et rektifiseringsanlegg 1 for å fremstille i det vesentlige rent oksygen. Oksygen fra luf trektifiseringsan.legget føres under det ønskede gassdannelsestrykk, f.eks. 42 kg/cm , gjennom rørled-ning 2 til en gassgenerator 3- Damp fra en egnet kilde tilføres fra rørledning 5 til rørledning 2 hvori den blandes med oksygen-tilmatningen til gassgeneratoren.

Karbon-holdig brennstoff, helst ved omgivelsestemperatur, tilføres gjennom rørledning 4 til syntesegassgeneratoren 3. Oksygengasstrømmen og brennstoffstrømmen tilføres helst separat til, og blandes med hverandre i, gassgeneratoren, helst slik som beskrevet i det tidligere nevnte U.S. patent nr. 2.928.460. Damp som tilføres til gassgeneratoren kan mates til enten i blanding med oksygenet eller det karbonholdige brennstoff.- En foretrukkket syntesegassgenerator er en som omfatter en kompakt., ikke-pakket reaksjonssone med et relativt lite overflateareal i forhold til volumet, slik som beskrevet i U.S. patent nr. 2.582.938.

Karbon som separeres fra produktgasstrømmen fra gassgeneratoren slik som beskrevet nedenfor tilføres helst til gassgeneratoren som en del av det karbonholdige brennstoff. En gass-strøm som er rik på karbonmomoksyd og hydrogen fra enhver egnet kilde, og helst den fra avløpsstrømmen fra reaksjonssonen, til-føres til gassgeneratoren 3 fra rørledningen 7 gjennom rørledning 4. Karbonmonoksyd og hydrogen, fritt karbon og hydrokarbonolje blandes helst på forhånd og tilføres til gassdannelsessonen via rørledning 4 gjennom sentralledningen i en brenner av den type som er beskrevet'i U.S. patent nr. 2.928.460; oksygen og damp tilføres helst gjennom ringen i brenneren.

Syntesegassgeneratoren drives ved en autogen tempera tur på fra 649 til 982°C. Avløpsproduktgass fra gassgeneratoren som inneholder hydrogen, karbonmonoksyd, metan, karbondioksyd og vanndamp og som vanligvis også inneholder mindre mengder nitrogen, ammoniakk, argon og gassformige svovelforbindelser fra brennstoff-oljen, støtes ut fra syntesegassgeneratoren til en koker 9 som av-kjøler den varme gasstrøm fra gassdannelsestemperaturen til en temperatur under omkring 371, helst omkring 3l6°C, og denne koker gir høytrykks (42 kg/cm ) damp som kan benyttes i prosessen som en kraftkilde til luftrektifiseringsenheten. Den avkjølte gass-strøm støtes- ut fra kokeren 9 til et karbonfjerningstårn II hvori gasstrømmen bringes i kontakt med olje som fjerner faste partikler, f.eks. ikke-omdannet karbon eller sot, fra gasstrømmen. Alterna-tivt, men mindre ønskelig, kan vann eller en blanding av vann og olje tilføres til karbonfjerningstårnet 11 som et gassvaskemedium.

I den foretrukne utførelsesform i dette illustrerende eksempel, hvor det karbonholdige brensel er et flytende hydrokarbon, tilføres helst den flytende hydrokarbon-brenselsolje fra.en egnet kilde til systemet gjennom rørledningen'12 til karbonfjerningstårnet 11 hvor den tjener til å gjenvinne karbonet eller soten fra gasstrømmen. Den resulterende blanding av olje og karbon fra karbonfjerningstårndet 11 føres gjennom rørledning 6 til gassgeneratoren 3' via rørledning 4. Eventuelt kan karbonbrenselsolj en tilføres direkte til gassgeneratoren gjennom ventilen 10 til rør-ledning 4.

Gasstrømmen, fra hvilken karbonet er fjernet, og som vesentlig består av karbonmonoksyd, hydrogen, metan, karbondioksyd og vanndamp, og som også kan inneholde noe nitrogen eller ammoniakk og hydrogensulfid eller karbonylsulfid, føres gjennom rørledn-ing 13 til en lavtrykkskoker 14 for gjenvinning av varme fra gass-strømmen fra kokeren 14, helst ved en temperatur på omkring 204°C, føres deretter til en kjøler 15 gjennom rørledning 16 og kjøles ytterligere i kjøleren 15 for å kondensere vannet som separeres fra gasstrømmen i separatoren 17- Ammoniakk som er tilstede i gasstrømmen separeres derfra med vannet. Den delvis tørkede gass føres deretter gje-nom en tørker 18 som inneholder aluminiumoksyd for å redusere vanndampinnholdet til mindre enn 2 dpm (dvs. til et duggpunkt mindre enn -51°C). Silikagel eller andre tørkemid-ler kan benyttes i stedet for aluminiumoksyd i tørkeren.

Den tørre gasstrøm avkjøles ytterligere i varmeveks- leren 19 og føres til et CQ^-fjerningssystem 21, f.eks. et "Hectisol" gassrenseanlegg, hvor karbondioksyd og hydrogensulfid og karbonylsulfid, hvis disse er tilstede, fjernes fra den tørre gasstrøm. I CO^-separeringssystemet avkjøles mategassen til en temperatur under duggpunktet for karbondioksyd, noe som bevirker kondensasjon av størstedelen karbondioksyd (vanligvis omkring 60 til 80%), hvilken separeres fra den ikke kondenserte restgassen. Et spesielt apparaturarransjement for fjerning av karbondioksyd fra en gasstrøm ved hjelp av kondensasjon er beskrevet i U.S. patent nr. 3.001.373.

Etter fjerningen av karbondioksyd avkjøles restgass-strømmen, inneholdende karbonmonoksyd, hydrogen og metan sammen med noe rest-karbondioksyd, ytterligere i en varmeveksler 23 til en temperatur under kondensasjonstemperaturen for metan, noe som bevirker kondensasjon av størstedelen av metanet som deretter separeres i metansepareringssystemet 24 fra den ikke-kondenserte restgasstrøm som et prosessprodukt. Kondensert metan bringes til fordampning igjen i metansepareringssystemet og støtes ut gjennom rørledning 26 som produkt. Kryogene systemer for fjerning av metan fra gasser som inneholder hydrogen er kjent i teknikkens stand.

Noe hydrogen, karbonmonoksyd, nitrogen eller inerte gasser kan være tilstede i metanet. Avhengig av effektivitenten i luftrektifiseringssystemet, er det vanligvis mulig å fremstille en oroduktgass som består av i det vesentlige rent metan og som har en varme verdi på 8455 til 8900 kcal/m"".

Restgasser fra metanfjerningssystemet 24, i det vesentlige bestående av karbonmonoksyd og hydrogen, leveres til rørled-ningen 7 for gjeninnføring til gassgeneratoren sammen med det karbonholdige brennstoff-

De følgende eksempler viser en foretrukket utførel-sesform av driften av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av metan fra tung brenselsolje og oksygen. Disse eksempler er illustrerende for en foretrukket driftsmåte, men er'ikke ment å være begrensende for rammen av foreliggende oppfinnelse. Eksempler

"California" redusert råolje med følgende sammensetning i vektprosent benyttes som mateolje til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av metan:

Sluttanalyse av oljen Karakteristiske data

Eksempel 1

Brensesolje i en mengde på 99, 7 kg pr. time blandes med 3,^ 5 kg pr. time karbon, gjenvunnet fra prosessen, og blandingen chargeres i en mengde på 103s2 kg pr. time til en gassgenerator som heri beskrevet. Volumet i reaksjonssonen i gassgeneratoren er 60,5 1- Brenselsoljeblandingen, damp, karbonmonoksyd, hydrogen og oksygen chargeres til gassgeneratoren og omsettes med hverandre ved autogen temperatur. I dette eksempel blandes bren-selsolj eblandingen, damp, karbonmonoksyd og hydrogen, hvoretter dette chargeres til reaksjonssonen i gassgeneratoren gjennom den sentrale dyse i en konsentrisk torørs dobbeltdysebrennder, og 100% ren oksygen tilføres gjennom den ringformede forbindelse og dyse slik som vel kjent i teknikkens stand.

Mengdene og temperaturene for de forskjellige mate-strømmer er vist i den følgende tabell.

Kg pr. time ved 15,6°C og atmosfærisk trykk

Produktgassen med den følgende sammensetning fremstilles, i en mengde av 701,9 m^/t.

■ Generator-uttaksgass

Reaksjonen gjennomføres ved et trykk pa 70 kg/cm<2>manometertrykk ved en autogentemperatur på 982°C ved utgangen fra reaksjonssonen..Den gjennomsnittlige oppholdstid i reaktoren er beregnet til 5,0 sekunder. -Metaninnholdet i generatoruttaksgassen, beregnet på tørrbasis, er 14-, 35 volumprosent.

Ikke omdannet karbon i en mengde av 3,^5 kg/t separeres fra denne råproduktgass og føres tilbake til gassgeneratoren sammen med oljetilmatningen. Vann, karbondioksyd, hydrogensulfid, karbonylsulfid og nitrogen (som NH^) separeres fra råprodukt-gassen som biprodukter ved prosessen. Metan gjenvinnes som et produktgass med høyt kaloriinnhold i en mengde av 75,28 m^/t og karbonmonoksyd og hydrogen i en mengde av 353,75 m-Vt føres tilbake til gassgeneratoren for omdanning til metan.

De totale resultater er vist i den følgende tabell:

Den termiske effektivitet ved omdanningen fra olje til metan, beregnet på varmeverdien for brenselsoljen og metanproduktet er 66,5%.

Eksempel 2

I et annet forsøk i den samme gassgenerator ved det samme trykk og med den samme brenselsolje og ellers under de samme betingelser, bortsett fra at det tilføres- mindre damp, dvs.

1 kg damp pr. kg olje, tilføres de nedenfor angitte mengder til gassgeneratoren, ved de i tabellen angitte temperaturer i de forskjellige matestrømmer.

Produktgassene som ble dannet i en mengde av 699,24-v?It har den nedenfor angitte sammensetning.

Ikke omdannet karbon i en mengde av 22,43 kg/t separeres fra denne råproduktgass og føres tilbake til gassgene-

ratoren sammen med oljetilmatningen.

Den autogene reaksjonssonetemperatur i dette til-felle er 953°C og oppholdstiden er beregnet til 5,2 sekunder. Metaninnholdet i generatorutgangsgassen er 18,66 volumprosent, beregnet på tørrbasis.

De totale omdanningsresultater er som vist nedenfor:

Den termiske effektivitet, dvs. varmeverdien i metanproduktet dividert med varmeverdien i oljetilmatningen og multi-'plisert med 100 er 72,8%.

Det -vil være klart for fagmannen at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er brukbar til omdanning av forskjellige karbonholdige brennstoffer til metan, og at karbonmonoksyd,

hydrogen<p>g blandinger av disse med hverandre og med forskjellige hydrokarboner., oksygenerte hydrokarboner og andre karbonholdige brennstoffer kan benyttes som supplement eller som hovedtilmat-ningsstoffer til prosessen.,

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av metan fra et karbonholdig fast eller flytende brennstoff ved omsetning av brennstoffet med oksygen og eventuelt damp,karakterisert vedat oksygen, karbonmonoksyd, hydrogen, eventuelt HjO og det karbonholdige brennstoff kontinuerlig tilføres til en ikke-pakket reaksjonssone som holdes på et trykk innen området 21-315 kg/cm og på en autogen temperatur innen området 649-1204°C, og med de relative mengder av oksygen og det karbon-

holdige brennstoff innen et område som er tilstrekkelig til å bevirke omdanning av minst 70% av karbonet i det karbonholdige brennstoff til gassformige reaksjonsproduktér mens den gjennomsnittlige temperatur i reaksjonssonen holdes innen for det nevnte temperaturområde; utslipp fra reaksjonssonen som avløps-strøm av reaksjonsprodukter omfattende karbonmonoksyd, hydrogen, metan, .karbondioksyd, og vanndamp; separering av vann og karbondioksyd fra avløpsstrømmen; og separat utvinning av i de vesent lige ren metan fra avløps strømmen.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, k a r a k z e r - i s e r t ved at oksygen og det karbonholdige brennstoff tilføres i relative mengder som ligger i området 0,5-1,0 atomer oksygen pr. atom karbon i brennstoffet.

3- Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat H^O og karbonholdig brennstoff tilføres i relative mengder som ligger i området 0,0-2,0 kg H20 pr. kg karbonholdig brennstoff.

4. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat oksygen tilføres som en oksygenrik strøm som inneholder minst 95, mol-% oksygen.

5- Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisertvei fra 70 til 97? av karbonet i det karbonholdige brennstoff omdannes til gassformige reaksjonsprodukter hvorved fast karbon medføres fra reaksjonssonen i avløpsstrømmen og føres til reaksjonssonen somi en del av det karbonholdige brennstoff.

6. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav;,karakterisert vedat den autogene temperatur i reaksjonssonen holdes innen området 649-982°C. 7- Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat i det vesentlige all .karbonmonoksyd og hydrogen i avløpsstrømmen føres tilbake til reaksjonssonen.