PL17801B1 - Sposób przetwarzania gazu z pieców koksowniczych lub gazu swietlnego na alkohol metylowy i amonjak. - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób calkowitego przetwarzania gazu z pieców koksowych lub gazów analogicz¬ nych na alkohol metylowy i amonjak.Przy pomocy niniejszego sposobu ilosci wytwarzanego alkoholu metylowego i amo- njaku mozna zmieniac w dosc szerokich gra¬ nicach.Niniejszy sposób jest znamienny tern, ze wszystkie reakcje przeprowadza sie w aparatach o scisle stalych temperaturach.Procesy niniejszego sposobu dziela sie na trzy powiazane ze soba grupy, które sa ponizej kolejno opisane i objasnione na ry¬ sunku, na którym dla przykladu przedsta¬ wiono schematycznie urzadzenie do wyko¬ nywania sposobu wedlug wynalazku.Poczatek procesu polega na wytwarza¬ niu wodoru przez traktowanie zelaza para wodna.Proces ten sklada sie z dwóch faz glów¬ nych. 1. Utlenianie: pradem pary wodnej traktuje sie zelazo lub zwiazek, zawieraja¬ cy zelazo, znajdujacy sie w aparacie a, o- grzanym do temperatury okolo 750°C, przy- czem otrzymuje sie wodór i tlenki zelaza. 2. Redukcja: aby otrzymywac swieze/** ilosci wodairtf iwdezy zre4vk ne tlenki zelaza.; w tym celu do aparatu wptow&dza. sie gaz redukujacy, np. gaz z pieców koksowniczych lub ternu podobny, najkorzystniej oczyszczony przy pomocy zwyklych sposobów.Gaz z pieców koksowniczych, uzyty do tej redukcji, nie zostaje calkowicie prze¬ mieniony. Pewien odsetek, nazywany poni¬ zej „gazem odpadowym", wychodzi z apa¬ ratu w temperaturze okolo 750°C.W porównaniu z umytym do procesu ga¬ zem z pieców koksowniczych ów gaz odpa¬ dowy zawiera wiecej metanu, weglowodo¬ rów, azotu i bezwodnika weglowego, nato¬ miast jest ubozszy w wodór.Zawiera on równiez od 30% do 50% pary wodnej.Biorac pod uwage owa zawartosc pary wodnej, objetosc otrzymanego gazu w tych samych warunkach temperatury i cisnienia jest scisle równa objetosci uzytego do pro¬ cesu gazu z pieców koksowniczych.Powyzej wymienione dwie fazy procesu naogól uzupelnia faza oczyszczania (pocza¬ tek utleniania zelaza), przyczem otrzymuje sie gaz, zawierajacy wodór, zanieczyszczo¬ ny gazem redukujacym i obciazony para wodna.Z zestawienia rozmaitych faz procesu wynika, ze praca aparatury, przeznaczonej do otrzymywania wodoru, odbywa sie w sposób okresowy.Celem usuniecia tej niedogodnosci we¬ dlug niniejszego wynalazku kilka aparatów a, których ilosc i wymiary sa funkcja obje¬ tosci przerabianego gazu z pieców koksow¬ niczych, grupuje sie w ten sposób, ze otrzy¬ mywanie wodoru odbywa sie w sposób cia¬ gly i scisle staly. Dzieki powyzszemu gaz odpadowy otrzymuje sie w sposób ciagly.Aparaty te buduje sie z materjalów o- gniotrwalych i metali (stal lana lub zelazo lane). Ich rozmieszczenie zmienia sie za¬ leznie od stosowanego sposobu ogrzewania (do temperatury okolo 750°), Szybkosc krazenia gazów w aparatach, w których otrzymuje sie wodór, reguluje sie: 1. w przypadku pary wodnej przy po¬ mocy kurka dlawiacego, 2. w przypadku gazu redukujacego przy pomocy urzadzenia wentylatorowego, zao¬ patrzonego w przelot regulacyjny.W szczególnosci szybkosc krazenia ga¬ zu redukujacego reguluje sie w ten sposób, by otrzymywany gaz odpadowy zawieral jak najwieksza ilosc metanu i weglowodo¬ rów.Skoro chce sie otrzymac mozliwie czy¬ sty wodór, wówczas odplyw gazów regulu¬ je sie w ten sposób, by podczas faz utlenia¬ nia cisnienie w aparatach (300 do 400 g na cm2) bylo dokladnie dwa razy wieksze od cisnienia panujacego w tych samych apara¬ tach podczas faz redukcji.Aparatura moze dzialac samoczynnie przez zastosowanie urzadzenia pneumatycz¬ nego lub elektrycznego, sluzacego do zamy¬ kania i otwierania rozmaitych zaworów re¬ gulujacych.Na zalaczonym schematycznym rysun¬ ku przedstawiono pojedynczy aparat a, przyczem nie przedstawiono rozmaitych na¬ rzadów dodatkowych, sluzacych do oczy¬ szczania gazu redukujacego i poruszania zaworów.W powyzej opisanych procesach otrzy¬ muje sie nastepujace gazy: wodór, gaz od¬ padowy i gaz oczyszczony.Wodór moze zawierac zanieczyszczenia siarkowe, które usuwa sie najkorzystniej, przepuszczajac wodór najpierw przez rury b z katalizatorem oczyszczajacym, nastep¬ nie przez komory oczyszczajace c z tlen¬ kiem zelaza, a wkoncu przez kolumny d, w których gaz przemywa sie lugami (roztwo¬ rem NaOH lub KOH). Dzieki temu usuwa sie równiez slady bezwodnika weglowego.Pomiedzy aparatami umieszcza sie urza¬ dzenie (nieprzedstawione na rysunku), któ¬ re obniza temperature wodoru z 750° do — 2 —temperatury otoczenia, przfyczem ciepio re¬ generuje sie lub nie.W ten sposób potraktowany wodór zbie¬ ra sie w gazomierzu e.Z drugiej strony gaz odpadowy i gaz oczyszczony przetwarza sie w mieszanine tlenku wegla, wodoru i azotu.Te mieszanine nastepnie odsiarcza sie i zbiera w gazomierzu.Na zalaczonym schematycznym rysunku / oznacza piec do rozszczepiania, sluzacy do przetwarzania gazu odpadowego i gazu oczyszczonego w mieszanine CO, H2 i N2; g oznacza rure z katalizatorem oczyszcza¬ jacym, h — komore lub komory oczyszcza¬ jace z tlenkiem zelaza, i — kolumne lub kolumny do przemywania gazów alkalicz- nemi roztworami, / — gazomierz, w którym zbiera sie mieszanina odsiarczonych gazów po uprzedniem przejsciu przez aparaty g, h, i.Pomiedzy aparatami / i g, jak równiez pomiedzy g i h umieszcza sie urzadzenia, (nieprzedstawione na rysunku), które obni¬ zaja temperature mieszaniny z 1200° do 750° i od 750° do temperatury otoczenia, przyozem cieplo regeneruje sie lub nie.Ponizej opisane procesy maja na celu przemiane calosci lub czesci gazów, otrzy¬ mywanych w procesach poprzednich, na drodze syntetycznej w alkohol metylowy.Do tej syntezy niezbedna jest mieszani¬ na gazów, zawierajaca tlenek wegla i wo¬ dór w stosunku, zawartym pomiedzy y% i %. Mieszanine otrzymana uprzednio nale¬ zy tedy uzupelnic badz przez dodatek wo¬ doru, zebranego w e, badz przez dodatek gazu bogatego w tlenek wegla, otrzymanego w ponizej opisany sposób. Dodawanie tych gazów odbywa sie w gazomierzu /.Uzupelniona mieszanine spreza sprezar¬ ka k do cisnienia od 200 do 350 kg/cm2.Im mniejsza jest zawartosc w mieszani¬ nie gazów obojetnych (dla danej reakcji), tern nizsze stosuje sie cisnienie; dzieki te¬ mu mozna uzyskac scisle stale cisnienia czastkowe skladników czynnych.Sprezona mieszanina przechodzi prze£ caly szereg rur, (nieprzedstawionych na ry¬ sunku) w których ulega ona odwodnienia, odolejeniu i, w razie potrzeby, oczyszcze¬ niu (np. przy pomocy wegla aktywnego).Nastepnie mieszanina przechodzi przez reakcyjna rure l, zawierajaca odpowiedni katalizator (np. tlenek miedzi zredukowa¬ ny, aktywowany ziemiami rzadkiemi).Czesc skladników (CO i H2) przechodzi w alkohol metylowy.Stala temperature reakcji, wynoszaca okolo 300°, uzyskuje sie z jednej strony przez doprowadzenie odpowiedniej ilosci ciepla przy pomocy opornicy elektrycznej, zasilanej pradem, którego natezenie regu¬ luje cewka samoindukcyjna albo regulator indukcyjny, a z drugiej strony przez regu¬ lowanie szybkosci krazenia mieszaniny.Utworzony alkohol metylowy skrapla sie podczas przejscia mieszaniny przez chlodnice m i zbiera sie w zbiorniku n, skad sie go usuwa.Mieszanina, pozbawiona alkoholu mety¬ lowego, krazy przy pomocy pompy o, zao¬ patrzonej w przelot, sluzacy do regulowa¬ nia szybkosci krazenia, i majacej na celu wyrównanie strat krazacego ladunku.Zaleznie od tego, czy przemianie pod¬ daje sie calosc, czy czesc skladników (CO i H2), mieszanine mozna równiez usunac z obiegu syntezy alkoholu metylowego przez kurek dlawiacy p, sluzacy do regulowania szybkosci krazenia mieszaniny w rozpatry¬ wanym obwodzie.Skoro chodzi o prawie calkowita prze¬ miane skladników COi H2 traktowanej mie* szaniny, wówczas mozna polaczyc szerego¬ wo kilka grup zespolów, sluzacych do syn¬ tezy, takich jak /, m, n.Bez wzgledu na rodzaj frakcji podda¬ wanej przemianie, za dlawiacym kurkiem p otrzymuje sie zawsze gaz sprezony do 200 kg, zawierajacy CO—H2—N2 oraz sla¬ dy metanu i bezwodnika weglowego* Ten gaz oczyszcza sie, przepuszczajac —. a —go przez kolumny q — r, polaczone szere¬ gowo i zraszane, pierwsza, lugiem miedzia- wo-amonjakalnym, usuwajacym tlenek we¬ gla, a druga—lugiem zracym, usuwajacym bezwodnik weglowy.Dwie pompy (nieprzedstawione na ry¬ sunku) doprowadzaja pod cisnieniem i rozdzielaja uzywane lugi.Lug miedziawo-amonjakalny tworzy z tlenkiem wegla zwiazki kompleksowe, któ¬ re rozkladaja sie przy ogrzewaniu lugu w prózni do temperatury 80°, przyczem otrzy¬ muje sie wolny CO i inne gazy, rozpuszczo¬ ne w lugu, które zbiera sie w gazomierzu s.Gaz z gazomierza s, bogaty w CO, moze sluzyc do uzupelniania mieszaniny w gazo¬ mierzu /, lub tez w niezaleznem urzadzeniu, nieprzedstawionem na zalaczonym schema¬ tycznym rysunku, poddaje sie go katalitycz¬ nemu utlenianiu wedlug reakcji: CO + H20 = C02 + ff2.W tym ostatnim przypadku gaz otrzy¬ many po katalitycznem utlenianiu, pozba¬ wiony bezwodnika weglowego przez prze¬ mycie woda pod cisnieniem, wraca do obie¬ gu przez rure zbiorcza u przed kolumnami q, po uprzedniem sprezeniu do odpowied¬ niego cisnienia.Przemywanie woda pod cisnieniem slu¬ zy do regenerowania bezwodnika weglowe¬ go, który wprowadza sie do pieca / lub wy¬ puszcza w powietrze. Wodór, otrzymany w uprzednio opisanych procesach i znajdujacy sie w gazomierzu c, jest sprezony do od¬ powiedniego cisnienia i wprowadzony do obiegu przez zbiorcza rure u. Gaz ten spre¬ za sie przy pomocy wymienionego aparatu, sluzacego do sprezania gazu, otrzymywane¬ go przy wymienionem katalitycznem utle¬ nianiu.Ostatnia grupa procesów dotyczy gazu, otrzymywanego po przejsciu kolumn q i r i skladajacego sie wylacznie z wodoru, azo¬ tu i sladów metanu.Stosunek azotu do wodoru, wynoszacy 1 : 3, reguluje sie przez dodawanie azotu, otrzymywanego przez skroplenie powietrza lub z innego dowolnego zródla.Dodatkowy azot zostaje sprezony do¬ statecznie, by mozna go bylo wprowadzac bezposrednio do obwodu.Azot dodaje sie najkorzystniej przed kolumnami q, r, o ile nie jest on.calkowicie czysty, lub tez za temi kolumnami, przez co zwieksza sie szybkosc regulowania mie¬ szaniny gazowej.Celem przemiany mieszaniny gazowej w amonjak wystarczy zwiekszyc jej cisnie¬ nie do odpowiedniej wartosci (sprezarica t), i przerabiac ja w urzadzeniu do synte¬ zy amonjaku (nieprzedstawionem na zala¬ czonym schematycznym rysunku).Nalezy zaznaczyc, ze w przypadku, gdy obwód syntezy jest zamkniety, moze sie w nim nagromadzic pewna ilosc metanu. To nagromadzenie sie metanu powoduje szko¬ dliwe zmniejszenie wydajnosci skutkiem zmniejszenia czastkowego cisnienia sklad¬ ników (azotu i wodoru).Jednakze zjawiska tego mozna sie nie obawiac, skoro pierwsze procesy sposobu wykonywa sie tak, by mieszanina, sluzaca nastepnie do syntezy amonjaku, zawierala metan w ilosci mniejszej od 0, 006 do 0, 008.Skoro skutkiem zlego regulowania pro¬ cesu stezenie metanu nadmiernie wzrasta, wówczas nalezy usunac czesc gazów z ob¬ wodu syntezy amonjaku. Te czesc gazu wprowadza sie na poczatku obwodu przed piecem /. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób przetwarzania gazu z pieców koksowniczych lub gazu swietlnego na al¬ kohol metylowy i amonjak w stosunkach dajacych sie regulowac, przy zastosowa¬ niu, jako materjalu wyjsciowego, wodoru, otrzymywanego dzialaniem pary wodnej na zelazo, poddawane nastepnie regenera- ¦ 4 —cji, znamienny tern, ze regeneracje zelaza, utlenionego podczas wytwarzania wodoru, na drodze redukcji uskutecznia sie zapo¬ moca uprzednio oczyszczonego gazu z pie¬ ca koksowniczego lub gazu podobnego, pozo¬ stajacy przytem gaz odpadowy i gaz oczy¬ szczony przerabia sie przez zetkniecie z koksem, ogrzanym do temperatury 1200°, na mieszanine tlenku wegla, azotu i wodo¬ ru, która po odsiarczeniu zapomoca tlenku miedzi wraz z wodorem, równiez uprzed¬ nio odsiarczonym, przetwarza sie w znany sposób na alkohol metylowy, pozostalosc zas gazowa z syntezy alkoholu, po oczy¬ szczeniu zapomoca lugu miedziawoamo- njakalnego i lugu zracego, przetwarza sie na amonjak na drodze syntetycznej, przy- czem wszystkie te procesy prowadzi sie w sposób ciagly tak, aby temperatury w po¬ szczególnych czesciach aparatury utrzymy¬ waly sie na stalym poziomie, S o ciete des Min es de Dourges, Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 17801. ^ i I ¦o F ^ M- & et V '•' '; 1 -W- H ^ 4ll !i! c-- -o ^ ^ CN Tt u -M- ¦^yys^YyyY^^"^"^^^ • V\"AVsWWvV 05 n LT •<5 i ^ Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL