NO171045B - Anordning og fremgangsmaate for fremstilling av syntesegass - Google Patents

Anordning og fremgangsmaate for fremstilling av syntesegass Download PDF

Info

Publication number
NO171045B
NO171045B NO875141A NO875141A NO171045B NO 171045 B NO171045 B NO 171045B NO 875141 A NO875141 A NO 875141A NO 875141 A NO875141 A NO 875141A NO 171045 B NO171045 B NO 171045B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
zone
steam reforming
reforming
jacket
steam
Prior art date
Application number
NO875141A
Other languages
English (en)
Other versions
NO171045C (no
NO875141L (no
NO875141D0 (no
Inventor
Stephen Hardman
Roderick Arthur Mcfarlane
Original Assignee
British Petroleum Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by British Petroleum Co filed Critical British Petroleum Co
Publication of NO875141D0 publication Critical patent/NO875141D0/no
Publication of NO875141L publication Critical patent/NO875141L/no
Publication of NO171045B publication Critical patent/NO171045B/no
Publication of NO171045C publication Critical patent/NO171045C/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00477Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2208/00495Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00504Controlling the temperature by means of a burner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/023Details
    • B01J2208/024Particulate material
    • B01J2208/025Two or more types of catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14Details of the flowsheet
    • C01B2203/142At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14Details of the flowsheet
    • C01B2203/148Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/80Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
    • C01B2203/82Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

En apparatur for fremstilling av syntesegass fra en hydrokarbontllførselsgass hvor apparaturen Innbefatter en ytre kappe (1), et første innløp (2) ved bunnen av kappen for innføring av forvarmet gassformlg hydrokar-bontllførsel, damp og eventuelt karbondloksyd, en reformerlngssone som Innbefatter et antall rør (4) som sammen danner en bunt som forløper oppad fra en rørplate (3) som kommuniserer med det første innløp (2), hvor rørene på deres rørslde definerer tre partier, (i) et nedre tomt parti, (li) et mellomparti tilpasset til å romme dampreformerlngskatalysator for å bevirke en første dampreformerlngsreaksjon, og (111) et øvre tomt parti, en forbrennlngssone som innbefatter en oksygenmlkser eller mser/brenner lokalisert i det øverste området av kappen som kommuniserer med et andre innløp (7) for forbrenning av hydrokarbontllførsel derigjennom for å frembringe varme forbrennlngsga6ser og derved oppvarme det første dampreformerlngs-reaksJonsprodukt, en autotermlsk reformerlngssone definert ved kappeslden av det øvre tomme parti (111) av dampreformerlngsrørene og kappen tilpasset til å romme den autotermlske reformerlngskatalysator for å bevirke en andre reformering av det første dampreformerlngs-reaksjonsprodukt og forbrennlngsprodukt og derved frembringe varme for oppvarming ved utveksling av det første dampreformerlngs-reaksjonsprodukt i partiet (ii) av dampreformerlngsrørene, en varmevekslersone definert ved kappeslden av mellompartiet (11) av dampreformerlngsrørene, og kappen tilpasset til å romme et inert faststoffmateriale for å støtte den autotermlske deformeringskatalysator, for støtting av dampreformerlngsrørbunten og for å avhjelpe varme-overførlng mellom kappeslden og rørslden og derved oppvarme gasser på rørslden og avkjøle syntesegass fra den autotermlske reformerlngssone, og et utløp (10) for syntesegass som utgår fra varmevekslersonen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for fremstilling av syntesegass, samt en fremgangsmåte for fremstilling av syntesegass fra en gassformet hydrokarbontilførsel, slik det nærmere fremgår av ingressen til de etterfølgende selvstendige krav.
Betegnelsen syntesegass blir vanligvis benyttet på en gassformig blanding som hovedsakelig består av karbonmonoksyd og hydrogen, men som også eventuelt inneholder karbondioksyd og mindre mengder av metan og nitrogen, skjønt betegnelsen blir ofte også benyttet på gassformige blandinger som hovedsakelig består av nitrogen og hydrogen som er hensiktsmessig i fremstillingen av amoniakk. Det er med den førstnevnte betydning av betegnelsen som den foreliggende oppfinnelse hovedsakelig, men ikke utelukkende angår. Syntesegass anvendes, eller er potensielt nyttig, som råstoff i et utvalg av kjemiske prosesser i stor målestokk, f.eks. fremstilling av metanol og fremstilling av hydrokarboner i bensinkokepunktsområdet ved Fischer-Tropsch prosessen.
Fremstillingen av syntesegass utføres vanligvis ved enten dampreformering, som innbefatter konvektiv reformering, autotermisk reformering eller partiell oksydasjon av lette hydrokarboner. Dampreformering er en svært entotermisk reaksjon som vanligvis utføres i multirørsreaktorer med overskuddsdamp for å forhindre karbonoppbygning på katalysatoren. Dampreformering frembringer vanligvis syntesegass ved et hydrogen til karbonmonoksydforhold på minst 3:1 avhengig av overskudd av damp som benyttes, hvilket forhold er større enn det som er nødvendig for påfølgende omdanning til, f.eks. metanol (forhold på 2:1), som krever ytterligere justering for dette formål. Ikke katalyttisk partiell oksydasjon foregår i brennere spesielt konstruert for partiell forbrenning av slike brensel/oksygenblandinger. For å oppnå gode omdanninger og produktgasssammensetninger er det imidlertid nødvendig å benytte mer enn den støkiometriske oksygen-mengde, som resulterer i høyere utgangsgasstemperaturer og tilhørende kostnad i oksygenanlegg og nedstrøms avkjøling til temperaturer egnet for omdanning. Autotermisk reformering kan betraktes som en kombinasjon av dampreformering og partiell oksydasjon hvori reaksjonsvarmen for svært entotermiske reformeringsreaksjoner leveres delvis ved partiell forbrenning av tilførselen i oksygen. Overskudd av damp er også nødvendig i denne prosess for å begrense koksavsetninger på katalysatoren.
Det har allerede blitt foreslått å kombinere visse av disse reaksjoner innenfor én enkelt reaksjonsbeholder, se f.eks. EP-A-0124226 og GB-A-2153382, med tilhørende fordel i indre varmegjenvinning eller -utnyttelse.
EP-A-0124226 beskriver apparatur for entotermisk reaksjon av et hydrokarbon eller hydrokarbonderivat med damp og/eller karbondioksyd som innbefatter: en ytre kappe;
innbyrdes parallelle første og andre rørplater oppstilt tvers over kappen og avdeler denne i tre påfølgende soner, nemlig en varmevekslingssone, en reaktanttilførselssone og en produktuttakssone;
i det minste ett forholdsvis bredt rør som forløper inn i varmeutvekslingssonen fra den første rørplate som avgrenser denne sone og er lukket ved sin ytterende innenfor sonen;
i det minste et forholdsvis smalt rør som forløper fra den andre rørplate inn i ytterenden av hvert relativt brede rør; og en dampreformeringskatalysator i det ringformede rom mellom rørene.
Den primære anvendelse for denne apparatur er fremstilling av syntesegass for amoniakksynteser. I denne apparatur, som innbefatter autotermisk og konvektiv reformering i samme beholder med fyllmateriale på kappesiden av reformeringsrør-ene, avkjøles den delvis reformerte gass som utgår fra dampreformeringskatalysatoren via et indre konsentrisk returrør og går ut via en andre rørplate før den overføres eksternt til det autotermiske reformeringsparti ved toppen av beholderen.
GB-A-2153382 beskriver en autotermisk reaktor for fremstilling av en syntesegass, som innbefatter et varmevekslings-kammer, et første innløp for innføring av damp og tilførsels-gass til varmevekslingskammeret, reaksjonsrør montert inne i varmevekslingskammeret og tilpasset til å romme katalysatorer for å bevirke en første reformeringsreaksjon, innretninger som kommuniserer med reaksjonsrørene for å føre de således reagerte gasser fra rørene til et forbrenningsreaksjons-kammer, et andre innløp for å innføre oksygen eller oksygen-anriket luft til fobrenningsreaksjonskammeret, en delevegg som adskiller varmevekslingskammeret fra forbrennings-kammeret, hvor deleveggen innbefatter innretninger for å tillate føring av forbrenningsreaksjonens flytende produkt gjennom disse og er tilpasset til å tilveiebringe en andre katalysatorsone, hvorved forbrenningssonens flytende produkt kan passere gjennom deleveggen og den andre katalysatorsone for å undergå ytterligere reformeringsreaksjon og å frem-stille syntesegassen, et utløp for uttak av syntesegassen plassert i reaktoren omtrentlig inntil det første innløp, og tillate at syntesegassen passerer omkring utsiden av reaksjonsrørene før uttak gjennom utløpene og tilveiebringe varme for den første reformeringsreaksjon inne i reaksjons-rørene og avkjøling av syntesegassen. Apparaturen kombinerer konvektiv og autotermisk reformering innenfor én enkelt kappe eller beholder. Den primære anvendelse av apparaturen er fremstilling av syntesegass for amoniakkproduksjon. I denne apparatur avhjelpes varmeoverføring på kappeslden ved ledeplater. Det er antatt at nærværet av disse ledeplater sannsynligvis vil bevirke problemer i opptaket av termisk ekspansjon. Forbrenningsdelen av den autotermiske reformer-ingsanordning er uvanlig ved at den er i bunnen av beholderen under en motstandsdyktig eller ildfast bue eller hvelving. Denne hvelving vil være utsatt for svært høye temperaturer og kan være utsatt for sammenbrudd.
Det er nå utviklet en apparatur eller anordning for fremstilling av syntesegass i hvilken konvektiv dampreformering og autotermisk reformering kombineres i én enkelt kappe på en måte som eliminerer ytre overføringsrørsystemer og i det alt vesentlige overvinner de potensielle problemer tilknyttet apparaturen ifølge GB-A-2153382.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav 1.
Apparaturen vil under bruk inneholde dampreformeringskatalysator, autotermisk reformeringskatalysator og inert fast materiale.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i en annen utførelse en anordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav 2.
Den ovenfor nevnte anordning gir en rekke fordeler som følger nedenfor: (I) kombinerer konvektiv dampreformering og autotermisk reformering i én enkelt kappe eller beholder på en måte som eliminerer eksterne overføringsrør, samt at kostnader og varmetap kan reduseres, (II) varmeoverføringen blir forbedret ved nærværet av fyllmaterialet på kappesiden såvel som på rørslden av rørbunten,
(III) virkelig motstrøms varmeoverføring er oppnåelig,
(IV) en lav trykkdifferanse er oppnåelig over rørveggene, særlig ved den varme ende av rørbunten, og (V) det inerte faste materialet holder rørene i stilling radlelt uten vesentlig å hemme aksiell bevegelse på grunn av termisk ekspansjon.
Den ytre kappe kan hensiktsmessig være belagt innvendig med et motstandsdyktig eller ildfast materiale og kan bli ytterligere beskyttet ved å anordne en utvendig kjølemantel.
Enhver dampreformeringskatalysator kan benyttes, hensiktsmessig i en konvensjonell ringform eller annen form tilpasset til å minimalisere kompaktering av denne.
Oksygenmikseren/brenneren kan være av konvensjonell konstruk-sjon og kan fås kommersielt fra mange hold. Oksygen kan tilføres mikseren/brenneren gjennom det andre innløp eller gjennom et separat innløp. Forbrenningen kan assisteres ved å anordne et lag av tennkatalysator på toppen av den autotermiske reformeringskatalysator.
Enhver autotermisk reformeringskatalysator kan benyttes. Partiet (iii) av dampreformerlngsrørene som forløper gjennom den autotermiske reformerlngssone inn i forbrenningssonen kan hensiktsmessig være beskyttet fra de hevede temperaturer som påstøtes i denne ved å anordne ytre kjeramiske hylser, som også kan tilpasses i sin topp for å avhjelpe gassblanding i forbrenningssonen og i sin bunn for å avhjelpe lokalisering av rørene.
En andel av det inerte faste materialet i varmevekslingssonen kan erstattes av en CO-omvandlingskatalysator, for å frigjøre den eksotermiske varme fra denne reaksjon og derved øke temperaturen i reaktantgassene i dampreformeringsrørbunten. Det inerte faste materialet er fortrinnsvis støttet på et sted over rørplaten, fortrinnsvis i et nivå som omtrentlig korresponderer med grenseflaten mellom partiet (i) og partiet (ii) av rørene.
Dampreformeringsrørbunten og fyllmaterialet kan i en foretrukken utførelse rommes i en sylindrisk skjerm avstandsplassert fra det motstandsdyktige lag i den ytre kappe med et lite ringformet gap. Gapet er fortrinnsvis forseglet i den øvre ende med motstandsdyktig materiale. Skjermen kan tjene to formål. Først sikrer den at det radielle trykk fra den sykliske utvidelse og sammentrekning av rørene opptas på en ikke-trykksatt indre komponent og ikke trykk-kappen og dens motstandsdyktige lag. Dette har den fordel at det gjør anordningen i seg selv mye sikrere. For det andre med skjermen innpasset, kan bunten og katalysatoren trekkes ut fra trykk-kappen som ett stykke. Når skjermen enten har blitt kappet eller trukket av, kan katalysatoren bli fjernet forholdsvis enkelt fra rørene ettersom bunten er eksponert langs sin hele lengde. Det er hull med stor diameter i skjermen gjennom hvilke gass forlater bunten.
Utløpet for syntesegass som utgår fra varmevekslersonen kan hensiktsmessig være anordnet i en ringformet kollektor tilpasset til å oppsamle syntesegass, hvor kollektoren kan hensiktsmessig plasseres i et nivå som korresponderer med partiet (i) av rørene.
Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav 13.
Det gassformige hydrokarbonråmaterialet kan hensiktsmessig være et gassformig parafinaktig hydrokarbon, eller en blanding med dette. En foretrukken blanding er naturgass, hvis sammensetning kan variere i samsvar med dens opp-rinnelse, men innbefatter generelt i hovedsak metan sammen med mindre andeler av etan og propan. Før inngang til apparaturen forvarmes råmaterialet på konvensjonell måte. Den andre reformerte gassformige blanding uttrukket fra utløpet av apparaturen kan behandles på konvensjonell måte for å oppnå syntesegass egnet for ytterligere omdanning, f.eks. til metanol eller hydrokarboner innenfor sine spektere. Vanligvis innebærer slik behandling ytterligere avkjøling ved hjelp av dampgenerering og eventuelt uttak av karbondioksyd. Damp og karbondioksyd (om noe) oppnådd på denne måte kan hensiktsmessig resirkuleres til prosessen.
Oppfinnelsen vil nå bli ytterligere illustrert med henvisning til fig. 1 og 2 i tegningene hvor: Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en anordning
ifølge oppfinnelsen.
Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av en foretrukken utførelsesform av det øvre parti av et dampre-f ormeringsrør som vist i fig. 1 med særlig betoning på dets beskyttelse.
Med henvisning til fig. 1, er 1 en motstandsdyktig foret ytre kappe, 2 er tilførselsgassinnløpet, 3 er rørplaten, 4 er dampreformeringsrør, 5 er ytre kjeramiske hylser, 6 er et andre gassinnløp, 7 er et oksygeninnløp, 8 er en inert faststoffbærer, 9 er en ringformet kollektor, 10 er et utløp og 11 er en sylindrisk skjerm.
Med henvisning til fig. 2 er 4 et dampreformeringsrør, 5 er en ytre kjeramisk hylse, 12 er en støpt motstandsdyktig eller ildfast hette, 13 er en kjeramisk fibersylinder, 14 er et metallisk eller kjeramisk gitter og 15 er en anordning for å feste den kjeramiske hylse 5 til dampreformeringsrøret 4.
Forvarmet (350 - 650°C) naturgass, sammen med damp og eventuelt resirkulert karbondioksyd tilføres kappen 1 gjennom innløpet 2 og deretter til dampreformeringsrørbunten via en innløpskanal. Dampreformeringsrørbunten består av et antall rør 4 som forløper oppad fra en rørplate 3. Rørene 4 er avdelt 1 tre partier; (i) et nedre tomt" parti, (ii) et mellomparti fylt med dampreformeringskatalysator, og (ili) et øvre tomt parti åpent i toppen med en utvendig kjeramisk hylse 5 og som forløper inn i og gjennom et sjikt av autotermisk reformeringskatalysator på dennes kappeside. En foretrukken utførelsesform av det øvre parti av en av damp-reformerlngsrørene er vist i fig. 1 og deres beskyttelse er illustrert i fig. 2. I denne foretrukne form er røret 4 innsatt med en støpt motstandsdyktig hette 12 og mellom røret 4 og den kjeramiske hylse 5 er en kjeramisk fibersylinder 13 innsatt. Den kjeramiske hylse 5 er festet til røret 4 med en festeanordning 15, som fortrinnsvis tar form av en bajonett for enkelt uttak og innfestning. Et ytterligere foretrukket trekk er en metallisk eller kjeramisk rist 14 for å begrense katalysatorbevegelse ved overflaten.
Naturgassen strømmer oppad gjennom rørene 4 hvor dens temperatur heves til omkring 700-850°C i partiet (ii) og undergår en første reformeringsreaksjon katalysert ved dampreformeringskatalysatoren på rørsiden av denne for å frembringe en blanding av hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, damp og metan. Ytterligere forvarmet (350-650"C) naturgass mates gjennom innløpet 6 og forbrennes med en oksygeninneholdende gass (temperaturen svinger fra om-givelsestemperaturen til omkring 250°C) som mates gjennom innløpet 7 i en oksygenmikser/brenner (ikke vist) for å frembringe et varmt forbrenningsprodukt som blander seg med det første reformeringsreaksjonsprodukt, og hever derved dets temperatur, før hele den gassformige blanding strømmer nedad gjennom et sjikt av autotermisk reformeringskatalysator. I dette sjikt foregår en andre reformeringsreaksjon ved en temperatur på omkring 900-1100°C og et trykk i området av 20-80 bar for å frembringe en andre reformert gassformig blanding som innbefatter CO, C02, E2, H20, sammen med noe restmetan og eventuelt også inerte gasser slik som nitrogen og argon.
Gassene fortsetter å strømme nedad på kappeslden av rørbunten gjennom et sjikt av inert fyllstoffmateriale fastholdt av en bærer 8, hvor det inerte fyllstoff i seg selv tjener til å bærer det autotermiske reformeringskatalysatorsjikt, til å lokalisere rørene 4 og til å forbedre varmeoverføringen til rørene.
De avkjølte produktgasser (temperatur i området 450-750°C) som forlater det inerte fyllstoffmaterialet oppsamles via den ringformede skjerm 9 og forlater kappen gjennom utløpet 10.
Den sylindriske skjerm 11 som rommer rørbunten og fyllstoffet opptar det radielle trykk som fremkommer av ekspansjon og kontraksjon av rørene og letter uttrekking av rørbunten og katalysatoren på en enhetlig måte.

Claims (13)

1. Anordning for fremstilling av syntesegass fra en hydrokarbon-tilførselsgass, hvilken anordning omfatter en ytre kappe (1), et første innløp (2), en dampreformeringssone omfattende et antall rør (4), en forbrenningssone, en varmevekslersone og et utløp (10) for syntesegassen som utgår fra varmevekslersonen, karakterisert ved at det første innløp (2) for innføring av forvarmet gassformig hydrokarbon-tilførsel, damp og eventuelt karbondioksyd er i bunnen av kappen, at dampreformeringssonen innbefatter et antall rør (4) som sammen danner en bunt som forløper oppad fra en rørplate som kommuniserer med det første innløp, hvor rørene (4) på deres rørside definerer tre partier; (i) et nedre tomt parti, (ii) et mellomparti som inneholder dampreformeringskatalysator for å bevirke en første dampreformeringsreaksjon, og (lii) et øvre tomt parti, at forbrenningssonen innbefatter en oksygenmikser eller mikser/brenner som befinner seg i det øverste området av kappen og kommuniserer med et andre innløp for forbrenning av hydrokarbon matet gjennom dette for å frembringe varme forbrenningsgasser og derved oppvarme det første dampreform-eringsreaksjonsprodukt, at en autotermisk reformerlngssone defineres av kappeslden av dampreformeringsrørenes øvre tomme parti (lii) og kappen som inneholder autotermisk reformeringskatalysator for å bevirke en andre reformering av det første dampreformerings-reaksjonsprodukt og forbrenningsprodukt og dermed frembringe varme for oppvarming ved utveksling til det første damp-ref ormerings-reaksjonsprodukt i partiet (ii) av dampre-formerlngsrørene, og at varmevekslersonen defineres av kappeslden av dampreform-eringsrørenes mellomparti (ii) og kappen som inneholder et inert faststoffmateriale for å bære den autotermiske reformeringskatalysator, for å bære dampreformeringsrør-bunten og for å avhjelpe varmeoverføring mellom kappeslden og rørslden og derved oppvarme gasser på rørslden og avkjøle syntesegass fra den autotermiske reformeringssonen.
2. Anordning for fremstilling av syntesegass fra en hydrokarbon-tilførselsgass, hvilken anordning omfatter en ytre kappe (1), et første innløp (2), en dampreformeringssone omfattende et antall rør (4), en forbrenningssone, en varmevekslersone og et utløp (10) for syntesegassen som utgår fra varmevekslersonen, karakterisert ved at det første innløp (2) for innføring av forvarmet gassformig hydrokarbon-tilførsel, damp og eventuelt karbondioksyd er i bunnen av kappen, at det er et utløp for syntesegass som utgår fra varmevekslersonen, at dampreformeringssonen innbefatter et antall rør (4) som sammen danner en bunt som forløper oppad fra en rørplate som kommuniserer med det første innløp, hvor rørene (4) på deres rørside definerer tre partier; (i) et nedre tomt parti, (ii) et mellomparti som inneholder dampreformeringskatalysator for å bevirke en første reformeringsreaksjon, og (iii) et åpenendet øvre tomt parti, et andre innløp, for innføring av hydrokarbon, og eventuelt damp og/eller karbondioksyd, er i toppen av kappen, at forbrenningssonen innbefatter en oksygenmikser eller mikser/brenner som befinner seg i det øvre området av kappen og kommuniserer med det andre innløp for forbrenning av hydrokarbon matet gjennom dette for å frembringe varme forbrenningsgasser og derved oppvarme det første dampreformerings-reaksjonsprodukt, at en autotermisk reformerlngssone defineres av kappeslden av dampreformeringsrørenes øvre tomme parti (iii) og kappen som inneholder autotermisk reformeringskatalysator for å bevirke en andre reformering av det første dampreformerings-reaksjonsprodukt og forbrenningsprodukt og dermed frembringe varme for oppvarming ved utveksling til det første dampreformerings-reaksjonsprodukt i partiet (ii) av dampre-formerlngsrørene, og at varmevekslersonen defineres av kappesiden av dampreform-eringsrørenes mellomparti (ii) og kappen som inneholder et inert faststoffmateriale for å bære dampreformeringsrør-bunten (4) og for å avhjelpe varmeoverføringen mellom kappesiden og rørslden av rørene og derved oppvarme gassene på rørslden og avkjøle syntesegassen fra den autotermiske reformeringssonen.
3. Anordning ifølge krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at den ytre kappe (1) er belagt innvendig med et motstandsdyktig eller ildfast materiale.
4 . Anordning ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at den ytre kappe (1) er anordnet med en kjølemantel.
5. Anordning ifølge et eller flere av kravene 2 til 4, karakterisert ved at forbrenningen av hydrokarbon i forbrenningssonen avhjelpes ved å anordne et lag av tenningskatalysator på toppen av den autotermiske reformeringskatalysator.
6. Anordning ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at partiet (lii) av dampreformerlngsrørene som forløper gjennom den autotermiske reformerlngssone inn i forbrenningssonen er anordnet med eksterne kjeramiske hylser (5) for beskyttelse mot de opphøyede temperaturer påstøtt i dette.
7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at de kjeramiske hylser (5) er tilpasset i sin topp til å avhjelpe gassmiksing i forbrenningssonen.
8. Anordning ifølge et eller flere av kravene 2 til 7, karakterisert ved at en andel av det inerte faststoffmaterialet i varmevekslingssonen er erstattet med en karbonmonoksyd-omdanningskatalysator for å frigjøre den eksotermiske varme fra denne reaksjon og dermed øke temperaturen i reaktantgassen i dampreformeringsrørbunten (4).
9. Anordning ifølge et eller flere av kravene 2 til 8, karakterisert ved at det inerte faststoffmaterialet i varmevekslersonen er båret på et sted over rørplaten (3) i et nivå som tilsvarer omtrent grenseflaten mellom partiet (i) og partiet (ii) av rørene.
10. Anordning ifølge et eller flere av kravene 3 til 9, karakterisert ved at dampreformeringsrør-bunten (4) og fyllmateriale rommes inne i en sylindrisk skjerm (11) avstandsplassert fra det motstandsdyktige lag av den ytre kappe (2) med et lite ringformet gap.
11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at det ringformede gap er avtettet i sin øvre ende med motstandsdyktig materiale.
12. Anordning ifølge et eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at utløpet (10) for syntesegass som utgår fra varmevekslersonen er anordnet i en ringformet kollektor (9) tilpasset til å oppsamle syntesegass.
13. Fremgangsmåte for fremstilling av syntesegass fra en gassformig hydrokarbontilførsel ved anvendelse av anordningen ifølge kravene 2 til 12, innbefattende mating av forvarmet gassformig hydrokarbon, damp og eventuelt karbondioksyd til anordningen via det første innløp (2), i partiet (ii) av rørbunten (4) av dampreformeringssonen bevirkes en første reformeringsreaksjon ved forhøyet temperatur for å frembringe en første reformert gassformig blanding innbefattende hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd, vann og ureagert hydrokarbon, hvor den gassformige blanding føres gjennom partiet (iii) av rørbunten (4) inn i forbrenningssonen der den blander seg med varme forbrenningsgasser produsert ved forbrenning av ytterligere gassformig hydrokarbon, og eventuelt damp og karbondioksyd, matet til reaktoren gjennom det andre innløp, som dermed oppvarmer den første reformerte gassformige blanding, karakterisert ved at den oppvarmede første reformerte gassformige blanding og forbrenningsgassene føres til den autotermiske reformerlngssone hvor de undergår en andre reformeringsreaksjon for å frembringe en andre reformert gassformig blanding som hovedsakelig innbefatter hydrogen, karbonmonoksyd, karbondioksyd og vann, hvor den eksotermiske reaksjonsvarme benyttes til oppvarming ved utveksling til den første reformerte gassformige blanding i partiet (ii) av rørbunten, den andre reformerte gassformige blanding føres til varmeutvekslingssonen hvor den tildeler varme ved utveksling til den gassformige reaktant i partiet (ii) av rørbunten og avkjøles derved, og tilslutt uttrekkes den avkjølte andre reformerte gassformige blanding gjennom utløpet.
NO875141A 1986-12-10 1987-12-09 Anordning og fremgangsmaate for fremstilling av syntesegass NO171045C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB868629497A GB8629497D0 (en) 1986-12-10 1986-12-10 Apparatus

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO875141D0 NO875141D0 (no) 1987-12-09
NO875141L NO875141L (no) 1988-06-13
NO171045B true NO171045B (no) 1992-10-12
NO171045C NO171045C (no) 1993-01-20

Family

ID=10608766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO875141A NO171045C (no) 1986-12-10 1987-12-09 Anordning og fremgangsmaate for fremstilling av syntesegass

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0271299B1 (no)
JP (1) JPS63218792A (no)
AU (1) AU598074B2 (no)
CA (1) CA1329704C (no)
DE (1) DE3771044D1 (no)
GB (1) GB8629497D0 (no)
NO (1) NO171045C (no)
NZ (1) NZ222835A (no)
ZA (1) ZA879257B (no)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3803082A1 (de) * 1988-02-03 1989-08-17 Uhde Gmbh Mehrstufiges verfahren zur erzeugung von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)- und co-haltigen synthesegasen
FR2696168B1 (fr) * 1992-09-25 1994-12-09 Inst Francais Du Petrole Procédé et dispositif de fabrication de gaz de synthèse et utilisation associée.
US6258330B1 (en) * 1998-11-10 2001-07-10 International Fuel Cells, Llc Inhibition of carbon deposition on fuel gas steam reformer walls
ES2427927T3 (es) * 1999-12-02 2013-11-04 Haldor Topsoe A/S Proceso para realización de reacciones catalíticas no adiabáticas
CA2413388C (en) * 2000-06-29 2009-12-22 H2Gen Innovations Inc. Improved system for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons
PL1807190T3 (pl) * 2004-10-26 2013-10-31 Haldor Topsoe As Reaktor i sposób prowadzenia endotermicznych lub egzotermicznych reakcji katalitycznych
WO2013004254A1 (en) 2011-07-01 2013-01-10 Haldor Topsøe A/S Heat exchange reactor
EP3892367A1 (en) * 2020-04-09 2021-10-13 Röhm GmbH A tube bundle reactor and method for the production of methacrylic acid through the partial oxidation of methacrolein
AU2022215042A1 (en) 2021-01-28 2023-07-06 Topsoe A/S Catalytic heat exchange reactor with helical flow
GB2621855A (en) * 2022-08-24 2024-02-28 Amtech As Combustor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4337170A (en) * 1980-01-23 1982-06-29 Union Carbide Corporation Catalytic steam reforming of hydrocarbons
DE3480192D1 (en) * 1983-03-25 1989-11-23 Ici Plc Steam reforming
US4666680A (en) * 1984-01-30 1987-05-19 Fluor Corporation Autothermal production of synthesis gas
US4919844A (en) * 1984-08-16 1990-04-24 Air Products And Chemicals, Inc. Enhanced heat transfer reformer and method

Also Published As

Publication number Publication date
EP0271299A3 (en) 1989-07-19
ZA879257B (en) 1989-08-30
NO171045C (no) 1993-01-20
EP0271299A2 (en) 1988-06-15
DE3771044D1 (de) 1991-08-01
NO875141L (no) 1988-06-13
NZ222835A (en) 1990-08-28
JPS63218792A (ja) 1988-09-12
AU8223287A (en) 1988-06-16
EP0271299B1 (en) 1991-06-26
NO875141D0 (no) 1987-12-09
AU598074B2 (en) 1990-06-14
GB8629497D0 (en) 1987-01-21
CA1329704C (en) 1994-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1144099A (en) Catalytic steam reforming of hydrocarbons
US9017434B2 (en) System and process for making hydrogen from a hydrocarbon stream
US4925456A (en) Process and apparatus for the production of synthesis gas
JP3830854B2 (ja) コンパクト型水蒸気改質装置
US8834586B2 (en) Compact exchanger-reactor using a plurality of porous burners
NO159196B (no) Flerroers stigeroersystem med en nedre stiv seksjon og en oevre fleksibel seksjon.
NZ217417A (en) Vessel for the generation of synthesis gas
NO171045B (no) Anordning og fremgangsmaate for fremstilling av syntesegass
GB2222831A (en) Reactor and process for reforming hydrocarbon
EA000777B1 (ru) Способ и технологический блок для получения синтез-газа для дальнейшего производства аммиака
NO174743B (no) Fremgangsmaate og apparat for omdannelse av hydrocarboner
US20060242902A1 (en) High-temperature reforming
NO324482B1 (no) Fremgangsmate for a utfore endotermisk dampreformering av et hydrokarbonrastoff
US5019356A (en) Steam reformer with internal heat recovery
NO169114B (no) Fremgangsmaate og apparat til fremstilling av en gass-stroem som inneholder raahydrogen
EP2806014B1 (en) Gasoline producing device and method
US3972688A (en) Reactor for cracking hydrocarbons
CA2862794C (en) System and method for producing gasoline
RU2664138C1 (ru) Компактный реактор для получения синтез-газа из природного/попутного газа в процессе автотермического риформинга
JPH08206487A (ja) 触媒により促進される吸熱及び/又は発熱気相反応を実施するための反応器
JPS61183103A (ja) 核熱利用による合成ガスの製造法
PL217503B1 (pl) Reaktor do katalitycznego półspalania gazu ziemnego