NO812856L - Fremgangsmaate for fremstilling av gassblandinger inneholdende hydrogen og nitrogen. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av gasser inneholdende hydrogen og nitrogen ved å gå ut fra naturgass eller nafta-fraksjoner ved damp-reformering og etterfølgende luft-reformering, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at naturgassen eller hafta-fraksjonen underkastes reformering med damp i 2 trinn, og at luftreformeringen frembringer en gass ved en temperatur som er tilstrekkelig til å gjennomføre det annet trinn i dampreformeringen.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen,.fremgår av patentkravene.

Oppfinnelsen er særlig egnet for fremstilling av en gassblanding egnet for anvendelse ved ammoniakksyntesen.

For fremstillingen av gasser inneholdende hydrogen og

nitrogen ved å gå ut fra natur-gass eller nafta-fraksjoner, anvendes ved vanlig kjent teknikk dampreformeringsprosesser som består i å behandle naturgassen eller nafta-fraksjonene med damp i en rørformet katalytisk sone anbragt i en

ovn (primær-reformering) og i den etterfølgende behandling av blandingen som kommer ut fra den primære reformering i en sone med delvis forbrenning (sekundær-reformering) og som likeledes er forsynt med en passende katalysator.

Det er i senere tid foreslått modifikasjoner ved damp reformeringsmetoden og spesielt vises til US-Patentskrifter 4.162.290 og 4.127.389.

Det første patentskrift vedrører en fremgangsmåte

for fremstilling av en gass inneholdende hydrogen og nitrogen omfattende trinnet med å bringe en del av naturgassen i den katalytiske sone som er rørformet og anbragt i en ovn, idet den resterende del bringes til å strømme

gjennom en rørbunt fylt med en reformeringskatalysator i en varmeveksler oppvarmet av de varme gasser som kommer ut fra den sekundære reformering.

De to strømmer som kommer fra de respektive soner (ovnen og rørene i varmeveksleren) kombineres og sendes til det sekundære reformeringstrinn sammen med luft.

Det nevnte US-Patentskrift 4.127.389 omhandler et varme-vekslingsapparat med rørene i rørbunten fylt med en primær reformeringskatalysator, som anvendt i prosessen beskrevet i det nevnte US-Patentskrift 4.162.290.

I det nevnte US-Patentskrift 4.127.389 er det angitt

at varmevekslingsapparatet kan utnyttes for å gjennomføre den primære reformering ved å anvende varmen - i gassene som kommer fra den sekundære reformering som en varmekilde.

Det er således fra den kgente tekniske litteratur kjent en varmeveksler med rørene i rørbunten fylt med en katalysator og som kan anvendes for gjennomføring av den primære reformering ved å utnytte varmen i gassene som kommer fra den sekundære reformering.

I dette trinn er det imidlertid absolutt nødvendig å påpeke at når varmevekslerreaktoren skal anvendes i stedet for den konvensjonelle reformeringsovn, må temperaturen i det annet reformeringstrinn økes betraktelig,

og dette kan bare oppnås med å brenne et større volum gass med et større volum luft, slik at det til slutt oppnås et forhold nitrogen: hydrogen som er langt høyere enn det som kreves for et av de vesentlige formål som refor-meringsgassen for tiden fremstilles for, dvs. for fremstilling av en gass egnet for syntese av ammoniakk.

På den annen side er det nettopp av denne grunn at reformeringstrinnet i' US-Patentskrift 4.162.290 gjennomføres i parallell i varmeveksler-reaktoren såvel som i den konvensjonelle ovn.

Tilførselen i samsvar med den prosess som er omhandlet

i US-Patentskrift 4.162.290 delvis til varmeveksler-reaktoren og delvis til den konvensjonelle ovn fører til en betraktelig komplisert drift i anlegget da det medfører et supplementært apparat sammen med komplika-sjoner i reguleringen for tilførselen av hydrokarbon-strømmen, men uten vesentlig forenkling av drifts-forholdene ved den konvensjonelle ovn.

De kompliserte forhold ved prosessen beskrevet i det nevnte US-Patentskrift 4.162.290 har hindret en praktisk anvendelse av prosessen.

Det er nå funnet at de kompliserte forhold som er

nevnt ovenfor og manglene med den tidligere kjente teknikk, som fører til et betraktelig høyere omkostnings-nivå for reformeringen, alle kan avhjelpes ved å anordne varmevekslerreaktoren i serieforhold til ovnen, og ved å gjennomføre passende omdannelser av hydrokarbon-tilførselen i ovnen, i varmeveksleren og også i den sekundære reformering.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse foregår ved å tilføre naturgassen eller naftafraksjonen ,ved en høy temperatur til en dampreformering bestående av to trinn anordnet i serie og som gjennomfører delvise omdannelser av naturgassen eller naftafraksjonen, som angitt mer detaljert i det følgende, og fra det annet dampreformeringstrinn til et luftreformeringstrinn

(sekundær reformering) som arbeider ved en slik temperatur at varmen i gassene som kommer ut fra det sistnevnte trinn tjener til å drive det annet dampreformeringstrinn. Damp kan også, selvfølgelig, fordeles mellom de to serieanordnede dampreformeringstrinn selv om den vanlig-vis innføres bare i det første trinn.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse består mer utførlig av følgende trinn:

a) Rørene fylt med reformeringskatalysatoren, anbragt:

i strålevarmeseksjonen av en ovn, tilføres damp og naturgass eller naftafraksjon, idet molforholdet mellom damp og karbon er fra 2 til 5, og ved eventuelt å forvarme dem til en temperatur på fra 400 til 650°C. b) En omdannelse bringes til å foregå med fra 20 til 50% av tilførselen i naturgassen eller naftafraksjonen, idet

utgangstemperaturen er fra 650 til 750°C.

c) De delvis omdannede gasser slippes ut fra rørene i strålevarmeseksjonen av ovnen. d) Gassene fra c) ovenfor innføres i rørene fylt med katalysator i en varmeveksler-reaktor hvori omdannelsen bringes til 70% mens utgangstemperaturen reguleres mellom 750 og 850°C. e) Gassene slippes ut fra varmevekslerreaktoren og innføres i den sekundære reformeringsreaktor og temperaturen ved utløpet av denne holdes mellom 920 og 1050°C ved forbrenning med luft. f) Gassene fra den sekundære reformeringsreaktor slippes ut og bringes til å strømme gjennom siden av kappen på varmevekslerreaktoren på en slik måte at de oppnår samme temperatur som i d) ovenfor, og g) Den reformerte gass slippes ut fra kappen i varmevekslerreaktoren.

Det bemerkes at ved å arbeide i samsvar med oppfinnelsen kan driftstrykket økes betraktelig i sammenligning med den verdi som kan oppnås ved den konvensjonelle teknikk. Mer spesielt gjennomføres fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse under trykk fra 50 til 80 atmosfærer og foretrukket fra 60 til 70 atmosfærer.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skal nå illustreres ved hjelp av den vedføyde skjematiske tegning.

Naturgassen og dampen tilføres gjennom ledningen 1 og forvarmes i konveksjonsseksjonen i ovnen 6, og innføres gjennom ledningen 7 i rørene 8 (bare ett er vist) som er fylt med'en reformeringskatalysator.

Innløpstemperaturen i rørene i blandingen av gass og

damp er 520°C mens utløpstemperaturen er 730°C.

Brenselsgassen tilførese ovnen gjennom ledningen 9.

Gassen som kommer ut fra røret 8, reformert i en

grad på 44%, sendes gjennom ledningen 2 til varmeveksler-reaktoren 10 hvor den strømmer gjennom de katalysatorfylte rør. Varmevekslerreaktoren 10 tilføres gjennom kappesiden de varme gasser som kommer fra den sekundære reformering 11 gjennom ledningen 4, og disse gasser har en temperatur på 974°C.

Gassene som kommer ut fra rørene i varmevekslerreaktoren har en temperatur på 824°C og tilføres gjennom ledningen 3 det sekundære reformeringsapparat 11, hvortil luft tilføres gjennom ledningen 5 ved en temperatur på 550°C.

Den reformerte gass slippes ut gjennom kappen av varmevekslerreaktoren gjennom ledningen 12 ved en temperatur på 758°C.

En materialbalanse gjengis i det følgende representativ for fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, med reak-sjonstemperaturer og produkter som anført.

Det kan også iakttas at ved å arbeide i samsvar med

den foreliggende oppfinnelse, anvendes en reformeringsovn med redusert størrelse og med forbedret pålitelighet da arbeidsbetingelsene er mindre drastiske.

Det bemerkes i tillegg at forbruket av strålevarme som skal tilføres reformeringsovnen reformeres med omtrent 35% og videre om man tar hensyn til besparelsene i kom-press jonsenergi muliggjort ved at prosessen i henhold til oppfinnelsen gjør en syntesegass tilgjengelig ved et trykk som er betraktelig høyere enn ved den konvensjonelle metoder.

i

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av gasser som inneholder hydrogen og nitrogen ved å gå ut fra naturgass eller nafta-fraksjoner ved damp-reformering og etterfølgende luft-reformering, karakterisert ved at naturgassen eller naftafraksjonen underkastes reformering med damp i to trinn, og at luftreformeringen frembringer en gass ved en temperatur tilstrekkelig til å drive det annet trinn av dampreformeringen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at første trinn av gass-reformeringen gjennomføres i rør fylt med en katalysator og anbragt i det indre av en bestrålings-seksjon i en ovn.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det annet dampreformeringstrinn gjennomføres i rør fylt med katalysator i en rørbunt - varmeveksler oppvarmet av utstrømningene fra luft-reformeringen som strømmer gjennom varmevekslerens kappeside.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at naturgassen eller naftafraksjonen tilføres det første damp-reformeringstrinn o ved en temperatur på fra 400 til 600 C, idet fra 20-50% av naturgassen eller naftafraksjonen omdannes deri, idet utgangstemperaturen fra den primære reformering er mellom 650 og 750°C.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det annet dampreformeringstrinn bringer omdannelsen av naturgassen eller naftafraksjonen opp til 70% og at" utgangstemgeraturen fra det nevnte trinn er mellom 750 og 850 C.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at temperaturen i gassen som kommer ut fra luftreformeringstrinnet er mellom 920 og 1050°C.