PL10914B1 - Sposób przerabiania wysokoprocentowego metanu lub gazu ziemnego. - Google Patents

Description

Zmanem jest, ze nip. przy sposobie wy¬ twarzania wodoru z gazów koksowni¬ czych straca sie przy skropleniu znaczna ilosc metanu. Ów metan uzywa sie do dzis dnia prawie wylacznie do malo oplacaja¬ cych sie celów ogrzewniczych.Okazalo sie, ze ów metan, bedac pra¬ wie chemicznie czystym i zawierajacy tylko nieznaczne ilosci tlenku wegla a niekiedy azotu, daje sie zastosowac do wytwarzania' wodoru lub azotu do syntezy amon jaku, a takze do wytwarzania tlenku wegla oraz wodoru do otrzymania cieklych weglowo¬ dorów i L p.Tutaj staje sie zgola niepotrzebnem, aby naprzyklad przy uzyciu na tej drodze wytworzonego wodoru do syntezy amonia¬ ku, jak to wogóle ma miejsce wedlug o- statnich niemieckich patentów Nr. Nr. 387883, 389297 (Anmeldung H. 96260) lub wedlug syntezy zachodzacej pod wysokiem cisnieniem,, przeprowadzac calkowita ilosc metanu w wodór i dwutlenek wegla lub w wodór i tlenek wegla.W tym przypadku mozna pozostawic pewna ilosc metanu jako taki. W ten spo¬ sób postepuje sie przy wytwarzaniu z o- wego wysokoprocentowego metanu tlenku wegla oraz wodoru dla przeprowadzenia ich w ciekle weglowodory.Dla przeprowadzenia w wodór i tlenek wegla lub dwutlenek wegla wedlug nowego wynalazku, poddaje sie wysokoprocentowy metan obróbce rozmaitemi srodkami utle¬ niaj acemi w dwóch przebiegajacych obok siebie procesach.W pierwszym procesie, oznaczonym przez I, przeprowadza sie znanym sposo¬ bem nzjsc wysokoprocentowego metanu w obecnosci substancyj stykowych w tlenek wegla i wodór lub dwutlenek wegla i wo¬ dór, zaleznie od uzycia tych gazów do syn¬ tezy amonjaku lub celów uwodornienia.W drugim procesie, przebiegajacym równolegle i oznaczonym przez II, traktu¬ je sie inna czesc tego metanu tlenem, lub tez powietrzem, w^bogaconem w tlen. Trak¬ towanie to zachodzi w obecnosci substan¬ cyj stykowych lub tez bez ich udzialu, przytem w ten sposób, ze glównie powstaje tlenek wegla i wodór, jednak nie trzeba przeprowadzac calkowitej ilosci metanu w te gazy.Mieszanina gazu, otrzymana wedlug II, po wyjsciu z aparatu utleniajacego zostaje uzyta do zredukowania zuzytego w proce¬ sie I katalizatora zelaznego. Powstajacy tutaj gaz, skladajacy sie glównie z dwu¬ tlenku wegla, wodoru, azotu, pary wodnej oraz metanu, zostaje albo bezposrednio u- zyty do syntezy amonjaku po pozbawieniu go dwutlenku wegla oraz pary wodnej albo tez dolacza sie go wraz z zawartym w nim dwutlenkiem wegla, wzglednie po zaabsor¬ bowaniu tego ostatniego do mieszaniny par metanu procesu L W tym przypadku ilosc metanu znajdujaca sie w gazie redukuja¬ cym moze byc utleniona do tlenku wegla dwutlenku wegla i wodoru i t. d., co daje moznosc po usunieciu dwutlenku wegla i pary wodnej otrzymac calkowicie chemicz¬ nie czysty wodór, lub tez chemicznie czy¬ sta mieszanine wodoru i azotu. Mozna tez przepuszczac mieszanine wodoru i dwu¬ tlenku wegla i t. d., otrzymana w procesie I ponad rozzarzonym weglem, przyczem otrzymuje sie mieszanine tlenku wegla i wodoru. Te ostatnia mieszanine ze swej strony uzyc mozna jako taka lub tez prze¬ rabiajac ja z gazem redukcyjnym, otrzy¬ manym wedlug procesu II. Te ostatnio o- trzymana mieszanine uzyc mozna jako ta¬ ka, wzglednie dodajac jej dalsze ilosci wo¬ doru, wytwarzac z niej ciekle weglowo¬ dory.Mozna równiez gaz wedlug procesu I, skladajacy sie w glównej czesci z tlenku wegla oraz wodoru, uzyc do wytwarzania cieklych weglowodorów. Gaz otrzymany wedlug procesu II moze w podobny spo¬ sób, jak i otrzymany wedlug procesu I, znalezc zastosowanie jako gaz redukujacy w procesie — para wodna — zelazo.Ten nowy sposób posiada to pierw¬ szenstwo, ze, w przeciwienstwie do zna¬ nych w tej dziedzinie sposobów, dokony- wuje sie w jednym ciagu roboty, a po usu¬ nieciu dwutlenku wegla i pary wodnej bez jakiegokolwiek dalszego czyszczenia o- trzymuje sie mieszanine gazów, nadajaca sie zarówno do syntezy amonjaku, jak równiez do wytworzenia cieklych weglo¬ wodorów.Dalsza wielka zaleta tego sposobu jest moznosc utrzymania nieprzerwanego ciagu pracy.Urzadzenie do wykonania sposobu jest przedstawione schematycznie na rysunku.Fig. 1 i 2 pokazuja zmieniajace sie zala¬ czanie aparatów podczas procesu L Dla wykonania sposobu, obiera sie trzy aparaty utleniajace oznaczone cyframi /, 2,3.Aparaty / i 2 skladaja sie ze zwyklych rur zelaznych lub lepiej jeszcze z cylin¬ drów szamotowych, wypelnionych masa stykowa, lub z naczyn, zawierajacych sze¬ regowo ulozone komórki, napelnione masa stykowa, do których doprowadza sie gaz i odprowadza odlociny osobno. Przytem kaz¬ da komórka znów moze byc przedzielona przez dna sitowe na dwa lub trzy przedzia¬ ly, z których jeden przeznaczony jest dla masy stykowej, drugi — dla stalego mate- rjalu reakcyjnego, a trzeci — dla trudno lotnych produktów reakcyjnych.Wlasciwem jest uzycie jako masy sty¬ kowej przetopionego zelaza, do którego — 2 —dodano nieznacznych ilosci tlenków metali trudno utleniajacych sie, jak tlenek wol¬ framowy, tlenek molibdenowy, tlenek wap¬ niowy, tlenek magnezowy i t. p. lub tez szamoty, wzglednie innych substancyj za¬ wierajacych kwas krzemowy, albo oby¬ dwóch powyzej wymienionych kategoryj substancyj jednoczesnie, dodajac przytem tlenku zelaza i innych tlenków latwo redu¬ kujacych sie zapomoca wodoru. Przetopio¬ na w ten sposób mase, po jej rozdrobnie¬ niu, poddaje sie redukcji wodorem.Poprzez owe dwa aparaty 1 i 2 prze¬ puszcza sie na zmiane mieszanine metanu z para wodna, z dodatkiem lub bez dodatku powietrza, wzglednie tlenu, zaleznie od te¬ go, czy chce sie otrzymac jako glówna czesc dwutlenek wegla i wodór, czy tlenek wegla i wodór. Nastepnie powstaly gaz re¬ dukujacy przepuszcza sie przez aparat 3 w temperaturach 500° i 900°.W aparatach 1 i 2 na. zmiane przepu¬ szcza sie metan z para wodna lub tez z pa¬ ra wodna w polaczeniu z powietrzem, wzglednie tlenem, przyczem zamienia sie je w dwutlenek wegla i wodór lub tlenek wegla i wodór, a powstala tutaj mase tlen¬ ków redukuje sie do metalu gazem reduku¬ jacym, wytworzonym w aparacie 3.Aparat 3 moze byc zbudowany podob¬ nie jak aparat 1 i 2 lub, jeszcze lepiej, np. wedlug patentu francuskiego Nr 634582.W takim razie katalizator umieszczony jest na smigle lub podobnej czesci, która gazy reakcyjne ssie, rozbija, miesza, powo¬ duje reakcje i produkty reakcyjne usuwa, W aparacie 3 traktuje sie tlenem dalsze ilosci wysokoprocentowego metanu z u- dzialem substancji stykowej lub bez niej.Traktowanie to zachodzi w ten sposób, ze w glównej czesci tworzy sie mieszanina ga¬ zów, skladajaca sie z tlenków wegla, wo¬ doru oraz nierozlozonego metanu. Jako substancji stykowej uzywa sie niklu, kobal¬ tu, miedzi, manganu srebra i t. d., jako ta¬ kich, wzglednie pod postacia par styko¬ wych. Powstala w ten sposób mieszanine gazów uzywa sie do redukcji masy tlen¬ ków, powstalych podczas procesu I w apa¬ ratach 1 i 2.Zamiast tlenu mozna w procesie II uzy¬ wac takze powietrze wzbogacone w tlen, przyczem obiera sie celowo taki stosunek tlenu do azotu, ze po redukcji w aparatach / i 2 i po usunieciu dwutlenku wegla po¬ wstala mieszanina gazów zawierac; bedzie azot i wodór mniej wiecej w stosunku 1 :3.Owa mieszanina gazów moze byc po po¬ zbawieniu jej pozostalych jeszcze nie¬ znacznych ilosci metanu, choc to nie jest konieczne, bez dalszych przeróbek uzyta do syntezy amonjaku. Gdy taki gaz kon¬ taktowy przy syntezie amon jaku przeszedl juz przez ostatnia z bateryj zalaczonych jedna za druga, mozna reszte gazu wzbo¬ gaconego w metan doprowadzic zpowrotem do procesu I lub tez, jak to juz wzmianko¬ wano, mozna te mieszanine gazów dodac dla calkowitego spalenia metanu i t. d. do mieszaniny metanu, wodoru i powietrza wedlug procesu I.Po usunieciu dwutlenku wegla otrzymu¬ je sie w ostatnim przypadku mieszanine a- zotu, wodoru i pary wodnej, która po zage¬ szczeniu pary wodnej moze byc natych¬ miast, lub po dodaniu don dalszych ilosci azotu, uzyta do syntezy amonjaku i t. p.Obydwa procesy utlenienia mozna tak¬ ze celowo przeprowadzic pod cisnieniem, a mianowicie przy 20 oraz 100 atmosfe¬ rach nadcisnienia a nawet wiecej. Przytem otrzymuje sie wodór lub mieszanine azotu, wodoru i metanu, lub mieszanine tlenku wegla, wodoru i metanu, zarówno do syn¬ tezy amon jaku, jak równiez do wytwarza¬ nia cieklych weglowodorów w postaci juz wstepnie sprezonej. Prócz tego, postepujac w ten sposób, oszczedza sie znacznie na objetosci.Na mocy dalszych badan okazalo sie, ze wysokoprocentowy metan moze byc tez bardzo latwo przemieniony na mieszanineczystego dwutlenku wegla oraz czystego wodoru w znacznie nizszych temperatu¬ rach, niz to zachodzi w wyze) opisanym sposobie. Zachodzi to mianowicie przy przepuszczeniu metanu z para wodna z do¬ datkiem lub bez dodatku powietrza, wzgled¬ nie tlenu, albo tez obu gazów jedno¬ czesnie, przez wysokoaktywny wegieL We¬ giel taki mozna wytwarzac na mocy które¬ gokolwiek ze znanych patentów. Przytem potrzeba tylko temperatury lezacej miedzy 300° i 500°C. Rozklad metanu na dwutle¬ nek wegla oraz wodór moze byc jeszcze znacznie wzmocniony przez uzycie tak zwanych par stykowych, skladajacych sie w tym przypadku z wysokoaktywnego wegla oraz innego katalizatora, jak np. ze¬ laza, niklu, kobaltu, manganu i t. p. lub zwiazków tych ostatnich, w szczególnosci tlenków i weglanów. Mozna tez uzyc za¬ miast jednego z wyzej wyszczególnionych katalizatorów kilku z nich w polaczeniu z wysokoaktywnym weglem.W podobny sposób mieszanina! gazów, otrzymana wedlug procesu I oraz II a skladajaca sie w wiekszej swej czesci z tlenku wegla i wodoru lub tlenku wegla, wodoru, dwutlenku wegla, metanu i azotu, daje sie na powyzszej drodze latwo prze¬ prowadzic w przytoczonych nizszych tem¬ peraturach w wodór, azot i dwutlenek wegla.To samo postepowanie moze byc tez zastosowane wedlug powyzej wyluszczo- nego sposobu do mieszaniny azotu i wodo¬ ru zawierajacej metan. Zachodzi to przy syntezie amonjaku, w chwili gdy mieszani¬ na ta przeplywa przez ostatnia baterje za¬ laczonych jedne za drugiemi aparatów kontaktowych i wzbogaca sie przytem w metan, zamieniajac sie na mieszanine dwu¬ tlenku wegla, wodoru i azotu. Ta ostatnia mieszanina ze swej strony moze byc po za¬ absorbowaniu dwutlenku wegla doprowa¬ dzona znowu do gazów, sluzacych do syn¬ tezy amonjaku.Zamiast wysokoaktywnego wegla moz¬ na uzywac takze jako katalizatorów utle¬ niajacych tak zwany wegiel zdolny do re¬ dukcji, jak wegiel bezpostaciowy, koks w kawalkach i t. p., przytem jako taki, lub tez w polaczeniu z innemi substancjami stykowemi wyzej wymienionej kate- gorji.Dla zregenerowania tych substancyj stykowych przepuszcza sie w miare po¬ trzeby przez uzyte kombinacje styków mieszanine gazów otrzymana wedlug pro¬ cesu II, a skladajaca sie z tlenku wegla o- raz wodoru. Nastepnie traktuje sie je w ciagu krótkiego przeciagu czasu tylko para wodna lub para i powietrzem.W podobny sposób jak metan daja sie tez przerabiac inne mieszaniny gazów za¬ wierajace duzo metanu, jak np. gaz ko¬ ksowniczy, prócz tego gaz wodny, genera¬ torowy i inne.Przy wyzej opisanym procesie obok wodoru powstalego z metanu i pary wod¬ nej znajduje sie takze wodór, pdwstaly przez utlenienie wegla para wodna, przy¬ tem w ilosci zaleznej od zastosowanego nadmiaru pary wodnej lub pary wodnej i i powietrza. Mozna tez ma sie rozumiec o- trzymac z wysokoaktywnego wegla wzie¬ tego jako taki, lub w polaczeniu z innemi substancjami stykowemi jak: zelazo, nikiel, kobalt, mangan, wzglednie ich zwiazkami, w szczególnosci ich tlenkami lub weglana¬ mi, wodór i dwutlenek wegla, zapomoca traktowania para wodna w temperaturze 400° do 500°C.Wodór lub mieszanina wodoru i azotu, która sie tu otrzymuje po zaabsorbowaniu dwutlenku wegla, moze we wszystkich przypadkach, w których gazy te znajduja zastosowanie do syntezy amonjaku, byc przepuszczony w zwyklej temperaturze przez wysokoaktywny wegiel, a to celem calkowitego pozbawienia zanieczyszczen, jak siarki organicznego pochodzenia i t. p.Przedtem jednak nalezy wedlug znanego — 4 —sposobu przeprowadzic troche zawartego w nim tlenku wegla w weglowodory.Nieznaczne ilosci metanu oraz nie¬ znaczne ilosci tlenku wegla nie szkodza tu¬ taj tez, jezeli wodór lub wodór i azot maja byc uzyte do syntezy amonjaku wedlug po¬ wyzej opisanego sposobu. . PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób przerabiania wysokopro¬ centowego metanu, jaki otrzymuje sie np. przy oddzieleniu od gazów koksowniczych przez skroplenie lub przez innego rodzaju oddzielenie, lub tez z 99%-towego gazu ziemnego i t. p.f znamienny tern, ze wyso¬ koprocentowy gaz, w dwóch równolegle obok siebie przebiegajacych procesach, jednak w oddzielnych aparatach, traktuje sie róznemi srodkami utleniajacemi, przy- tem w ten sposób, ze jedna czesc metanu przeprowadza sie na znanej drodze w wo¬ dór i tlenek wegla lub w wodór i dwutle¬ nek wegla zapomoca pary wodnej lub pary wodnej i powietrza, wzglednie tlenu w o- becnosci katalizatorów, podczas gdy w drugim aparacie inna czesc traktuje sie tlenem lub powietrzem wzbogaconem w tlen, w obecnosci, lub bez, substancji sty¬ kowej w ten sposób, ze tworzy sie w zna¬ komitej czesci tlenek wegla i wodór, które to gazy uzywa sie znów do zredukowania masy stykowej, zastosowanej w pierwszym aparacie oraz do wytworzenia cieklych weglowodorów, przyczem gazy powstale po redukcji, tak jak i gazy powstale w pierwszym aparacie, po usunieciu z nich dwutlenku wegla oraz pary wodnej, jed¬ nak nie usuwajac z nich pozostalych resztek metanu, uzywa sie, zaleznie od te¬ go czy gazy w znakomitej swej czesci skladaja sie z dwutlenku wegla i wodoru, do syntezy amonjaku, lub gdy przewaza tlenek wegla i wodór, do celów uwodornie¬ nia i tym podobnych procesów.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze podczas procesu redukcji, dla wytworzenia chemicznie czystego wodoru, doprowadza sie do pierwszego aparatu mieszanine metanu, pary wodnej i powie¬ trza, albo razem z zawartym w nim dwu¬ tlenkiem wegla; albo tez po uprzedniem je¬ go usunieciu.
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1, znamien¬ ny tem, ze gazy powstale przy procesie u- tleniania w pierwszym aparacie, celem przeprowadzenia dwutlenku wegla w tle¬ nek wegla, przepuszcza sie ponad rozza¬ rzonym weglem.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 i 3, zna¬ mienny tem, ze gazy zawarte w drugim a- paracie zuzytkowuje sie jako takie, lub w polaczeniu z otrzymywariemi na zasadzie zastrz. 3, z dodatkiem lub bez, dalszych ilosci wodoru, do wytwarzania cieklych weglowodorów i temu podobnych pro¬ cesów.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1; znamien* ny tem, ze utlenienie wyjsciowego gazu, tak jak i proces redukcji przeprowadza sie pod cisnieniem.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze jako substancji stykowej w pierwszym aparacie, uzywa sie stopionego zelaza, w którem znajduja sie mialko roz- drobione tlenki metali i tlenki zelaza trud¬ no podlegajace redukcji, jak równiez i inne tlenki latwo redukujace sie zapomoca wo¬ doru, która to masa po jej rozdrobnieniu zostaje ewentualnie poddana redukcji wo¬ dorem lub gazem generatorowym.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamien¬ ny tem, ze w stopionej masie zelaznej roz¬ drabnia sie jeszcze nieznaczne ilosci sza¬ motu lub innych substancyj, zawierajacych kwas krzemowy.
8. 8. Sposób przerabiania wysokopro¬ centowego metanu lub gazu ziemnego we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tem, ze jako ka¬ talizatorów przy spaleniu metanu z tle¬ nem, wzglednie z powietrzem wzbogaconem w tlen, na tlenek wegla i wodór, stosuje — 5 —sie: miedz, srebro, kobalt, nikiel, platyne, pallad, jako takie lub pod postacia meta* lowych par/ 9. ; Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze wzbogacona w metan mieszani¬ na azotu i wodoru, po wyjsciu z ostatniej baterji zalaczonych jedna za druga, przy syntezie amoniaku, komór kontaktowych, doprowadza sie zpowrotem do pierwszego aparatu, lub poddaje jako taki utlenieniu w takim samym aparacie. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5 oraz 9, znamienny tern, ze wysokoprocentowy metan przepuszcza sie z para wodna, lub para wodna i powietrzem, albo tlenem, albo wreszcie z obydwoma naraz, w tempe¬ raturach okolo 500° lub ponizej, lub 300° do 500°, ponad weglem wysokoaktywowa- nym albo nad innym weglem tak zwanym „zdolnym do redukcji". 11. Sposób wedlug zastrz. 10, zna¬ mienny tern, ze wyszczególnione rodzaje wegla posiadaja jeszcze dodatki zelaza, niklu, kobaltu, miedzi, manganu, zarówno w postaci metalicznej, jak pod postacia ich zwiazków, w szczególnosci tlenków o- raz weglanów. 12. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna tern, ze gazy zawierajace tle¬ nek wegla, otrzymane w drugim aparacie, wedlug sposobu glównego, przepuszcza sie ponad wysokoaktywnym weglem lub tym podobnym wedlug zastrz. li 2 celem przeprowadzenia tlenku wegla w dwutle¬ nek weglowy. 13. Sposób wedlug zastrz. 10, 11 oraz 12, znamienny tern, ze uzyta tutaj substan¬ cje stykowa regeneruje sle, traktujac ja kolejno mieszanina gazów otrzymana w drugim aparacie, a skladajaca sie z tlenku wegla i wodoru, a nastepnie para wodna lub tez para wodna i powietrzem. 14. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, znamienna tern, ze mieszanine gazów o- trzymana w drugim aparacie stosuje sie do zregenerowania substancji kontaktowej uzytej przy procesie para wodna—zelazo. 15. Sposób wytwarzania wodoru i dwutlenku wegla, lub wodoru i tlenku we¬ gla, znamienny tern, ze wysokoaktywny wegiel, jako taki, lub w polaczeniu z inne- mi katalizatorami, traktuje sie para wodna lub para wodna i powietrzem wzglednie tlenem, lub wreszcie obydwoma naraz w temperaturze 300 do 500°. Hans Harter. Zastepca: Inz. Cz. Raczynski, rzecznik patentowy.CHcl+H. U+HA _ ^ Do opisu patentowego Nr 10914. n§. z CH?. + 0^ (powfctfre } Diuk L. Boguslawskiego, Warszawa, PL