NO163732B - Innretning til fremgringelse av produktgass med hydrogen-og karbonoksydinnhold. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning til frembringelse av produktgass med hydrogen- og karbonoksydinnhold fra en anvendelsesgass som i det vesentlige inneholder hydrokarbon, spesielt fra jordgass blandet med vanndamp. Innretningen benyttes i en fremgangsmåte som består av en katalytisk endoterm spalting av anvendt gass i katalysatorfylte reaksjonsrør til spaltgass og av en delvis forbrenning av spaltgassen til produktgass ved hjelp av oksygen og/eller oksygenholdig gass som f.eks. luft. Produktgass av nevnte type tjener til videreforarbeidelse til syntesegass, f.eks. for frembringelse av metanol eller ammoniakk.

Ved fremgangsmåtetrinnet med katalytisk endoterm spalting av anvendt gass er det nødvendig å frembringe den for reaksjonen nødvendige varmemengde og over reaksjonsrør å overføre til den anvendte gass som strømmer i disse. For dette formål anordnes på kjent måte de med katalysator fylte reaksjonsrør loddrett rekkevis i et flertall i den såkalte primærreformer-ovnen og oppvarmes over et flertall av gass- eller oljefyrte brennere i ovnsveggene. Primrærreformerovnen drives på varmgass-siden ved atmosfæretrykk og varmgassene forlater ovnen med en temperatur på ca. 950°C og kommer etter ytterligre varmeutveksling med andre prosess- resp. hjelpe-stoff strømmer inn til en temperatur fra 120-160°C i røkgass-kaminen.

Ved den etterfølgende delforbrenning, dvs. ved videre reduksjon av CH4-innholdet og eventuelt innbringelse av nitrogen for en syntesegass til frembringelse av ammoniakk er det nødvendig å tilsette oksygen og/eller en oksygenholdig gass som f.eks. luft til spaltgassen. Dette foregår i den såkalte sekundærreformer. Sekundærreformeren inneholder innretninger til tilsetting av oksygen resp. luft og et katalysatorsjikt til videre katalytisk omsetting av uønskede gasskomponenter i spaltgassen.

Til teknikkens stand hører også fremgangsmåter og innretninger til gjennomrføring av dampreformerings-fremgangsmåten som foreskriver en indirekte oppvarming av reaksjonsrørene ved hjelp av under trykk frembragte forbrenningsgasser, idet de enda varme forbrenningsgasser etter å ha forlatt primær-reformeren avspennes i en gassturbin, således f.eks. ifølge DAS 17 92 229, DAS 20 55 439. Ved forbrenningsgassene dreier det seg om røkgasser som etter avspenning og avkjøling avgis i atmosfæren og derved bidrar med visse sporforurensninger til økologisk belastning. Videre lar det utnyttbare lavere varmeinnhold av forbrenningsgassene resp. røkgassene seg bare utnytte økonomisk med en betraktelig anvendelse av kostbare varmeutveksleflater.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å tilveiebringe innretninger for frembringelse av produktgasser med hydrogen-og karbonoksydinnhold og å utforme den økologisk fordelaktig.

Innretning til fremstilling av en produktgass med hydrogen og karbonoksydinnhold fra en anvendt gass om inneholder hydrokarboner, spesielt jordgass og vanndamp, hvor det i en reaktor er innebygget med katalysator fylte reaksjonsrør og reaktoren er delt ved hjelp av en skillevegg i to deler, nemlig i et øvre med et Innløp for anvendt gass utstyrt kammer og i et nedre kammer, idet reaksjonsrørene er gasstett fastgjort i skilleveggen, kjennetegnet ved at reaksjonsrørene har åpninger så vel til det øvre kammer for inntreden av anvendt gass som også er åpne til det nedre kammer, at det nedre kammer har dyserør og/eller gjennomtrenglige porøse keramikkplater mot et frirom og det nedre kammer har en uttredelsesstutss for produktgassen.

I utforming av oppfinnelsen er det foreskrevet å modifisere innretningen i henhold til karakteristika som fremgår av underkravene.

De med oppfinnelsen oppnådde fordeler består spesielt i at ved den tilveiebragte innretningen blir kompliserte varme-utvekslere ikke nødvendig og således fremkommer en besparelse ved investeringene.

Dessuten oppnås en betraktelig varmebesparelse, da i forhold til den vanlige teknikk den ikke uvesentlige røkgassmengde med dens ikke utnyttbare varmeinnhold av lavere temperatur-nivå fullstendig bortfaller.

Et utførelseseksempel av innretningen er vist på tegningen og beskrives nærmere i det følgende. Fig. 1 viser et strømningsdiagram av en fremgangsmåte med jordgass som anvendt råstoff til anvendelse av frembragt produktgass i en metanolsyntese hvor innretningen ifølge oppfinnelsen inngår.

Fig. 2 viser innretningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser i detalj det nedre avsnitt av et reaksjonsrør.

På fig. 1 trer det anvendte produkt som jordgass/dampblanding inn ved 1 i reaktoren. I det øvre kammer 3 fordeles det på de med katalysator fylte reaksjonsrør 4, gjennomstrømmer disse under varmeopptak og omdannelse til en forkondisjonert spaltgass. Den forkondisjonserte spaltgass forlater reaksjonsrøret 4 ved rørenden 5 for i frirommet 6 å blande seg med det der likeledes tilsatte oksydasjonsmiddel, eksempelvis oksygen over ledning 7 og eventuelt jordgass og kretsløpsgass over ledningen 8 og 9 og å viderereagere under temperaturøkning. Den ved denne reaksjon oppnådde varmeton-ing tjener nå til oppvarming av reaksjonsrørene 4. Den varme produktgass strømmer som antydet med piler ved 10 i frirommet mantelsidig i motstrøm til strømningsinnretningen i reak-sjonsrommet 4 og forlater reaktoren 2 ved utløpet 11. Deretter kommer den i kjølestrekningen 12, hvori spesielt vanndampen utkondenseres som fjernes over ledning 13. Den ved avkjølingen frigjorte varme kan nyttes på forskjellige måter, spesielt til foroppvarming og overoppvarming av de anvendte stoffer jordgass og damp som tilføres over ledning 14 til kjølestrekningen 12.

Til sluttkjøling tjener et ønskelig kjølemiddel over ledning 15, f.eks. vann, luft eller også oksygen, hvis det er nødvendig en oppvarming'av lavere temperatur.

Den omtrent vannfrie trykkgass kan nå omsettes i et syn-teseanlegg, eksempelvis til metanol. Da hver produktgass inneholder inerte bestanddeler, må det fra syntesekretsløpet bortføres en bestemt gassmengde med inerte deler over ledning 17. En annen del betegnet som kretsløpsgass tilbakeføres over ledning 9 til reaktoren 2. Mengden av tilbakeført kretsløpsgass er avhengig av den anvendte gassens sammenset-ning i reaktoren 2 og de innstilte reaksjonsbetingelser i frirommet 6. I tillegg er det foreskrevet ved behov å tilsette kretsløpsgassen i det minste delvis over ledning 18 til anvendt blanding. Råmetanolen forlater syntesen over ledning 19.

Ved vanlige fremgangsmåter ligger varmeforbruket ved

ca. 7,9 G kal./t metanol. Ved fremgangsmåten hvor innretningen ifølge oppfinnelsen anvendes ligger varmeforbruket under 7,1 G kal./t metanol.

Fig. 2 viser en innretning ifølge oppfinnelsen til gjen-nomføring av den omtalte fremgangsmåte ifølge fig. 1. Reaktoren 2 inneholder et flertall reaksjonsrør 4 som er fylt med katalysator 20. Reaksjonsrørene 4 er tett forbundet med skilleveggen 21. Den øvre ende 22 er åpen og står I forbindelse med det øvre kammer 3, mens den nedre ende 23 likeledes er åpen og står i forbindelse med det nedre kammer 24. Dermed er systemet skillevegg 21 og reaksjonsrør 4 trykkavlastet. Reaksjonsrørene 4 er i den øvre del utstyrt med sjikaner 25 som er vist som hylserør, således at de videre oppvarmede spaltgasser føres 1 ringspalter. Disse varmgasser som er Identiske med produktgassen forlater reaktoren 2 gjennom stussen 26. Det nedre kammer 24 av reaktoren 2 innbefattende undersiden av skilleveggen er på grunn av de høyere temperaturer på innersiden utstyrt med en varmedempende isolering eller utmuring 27. For å øke varmeovergangen på varmgassiden kan det i behovstilfeller også innbygges andre egnede sjikaner 25, eksempelvis som hylserør mellom reaksjonsrørene. Dise sjikaner skal, være forbundet med reaksjonsrørene og7eller skilleveggen, således at de kan inn- og utbyttes med reaksjonsrørene. I begrens-ningsveggene av frirommet 6 er det anordnet tilføringsinnret-ninger for oksydasjonsmiddel og hydrokarbon, idet det er anordnet så vel enkle dyserør 28, spesielt for tilførsel av hydrokarboner som også gjennomtrengelige porøse keramikkplater 29, spesielt for tilførsel av oksydasjonsmidler. Dyserørene 28 utformes samtidig således at reaktoren oppvarmes under tilsetning av oksydasjonsmidler og kan settes i drift.

Fig. 3 viser en ytterligere utførelsesform av reaksjonsrøret av innretningen, hvorav det på figuren bare er vist den nedre ende. I denne variant tilføres minst en del av oksyda-sjonsmidlet gjennom et i midten av reaksjonsrøret anordnet rør 30 til rommet 6. Denne utførelsesform har den fordel at ved reaktorer med stor diameter forbedres blandingsforholdet i frirommet 6. Derved er det imidlertid ikke ubetinget nødvendig å utruste ethvert reaksjonsrom 4 med et rør 30 for gjennomføring/tilførsel av oksydasjonsmidler.

Claims (3)

1. Innretning til fremstilling av en produktgass med hydrogen og karbonoksydinnhold fra en anvendt gass som inneholder hydrokarboner, spesielt jordgass og vanndamp, hvor det i en reaktor (2) er innbygget med katalysator fylte reaksjonsrør (4) og reaktoren (2) er delt ved hjelp av en skillevegg (21) i to deler, nemlig i et øvre med et innløp for anvendt gass utstyrt kammer (3) og i et nedre kammer (24), idet reaksjons-rørene (4) er gasstett fastgjort i skilleveggen (21), karakterisert ved at at reaksjonsrørene (4) har åpninger så vel til det øvre kammer (3) for inntreden av anvendt gass som også er åpne til det nedre kammer (24), at det nedre kammer (24) har dyserør (28) og/eller gjennomtrenglige porøse keramikkplater (29) mot et frirom (6) og det nedre kammer (24) har en uttredelsesstuss (26) for produktgassen.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at de gasstett i skilleveggen (21) fastgjorte reaksjonsrør (4) er løsbare.

3. Innretning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det 1 reaktoren (2) er innbygget sjikaner (25) som, som hylserør, omgir reaksjons-rørene (4), idet disse sjikaner (25) er forbundet med skilleveggen (21) og/eller reaksjonsrørene (4).