Opublikowano dnia 31 marca 1958 r. biblioteka! P<:1-2 nfoweg- \ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 39365 Friedrich Bauman Leuna, Niemiecka Republika Demokratyczna Sposób konwertowania tlenku wegla Patent trwa od dnia 3 marca 1955 r.KI. 42-i7iYtn Przy katalitycznej przemianie tlenku wegla w gazach technicznych za pomoca pary wodnej na dwutlenek wegla i wodór, czyli przy tak zwanej konwersji jest potrzebny w zaleznosci od stopnia przemiany wiekszy lub mniejszy nadmiar pary wodnej. Jest on tym wiekszy im przemiana tlenku wegla ma byc bardziej calkowita. Aby osiagnac mozliwie dobre wyniki pod wzgledem gospodarczym przy calkowitej konwersji tlenku wegla, w której otrzymuje sie gaz konwertowany o zawartosci okolo 3^4^/0 CO stosuje sie obieg kolowy pary wodnej. Goracy konwertowany gaz zawierajacy pare wodna poddaje sie chlodzeniu w dwóch stadiach. W pierwszym stadium w urzadzeniu do usuwania wilgoci (odwilzacz) natryskuje s.e go woda ciepla, która przy tym ogrzewa sie i wówczas wykorzystuje sie ja jako wode go¬ raca do nasycania w nawilzaczu gazu podda¬ wanego konwersji. Woda goraca ochladza sie z powrotem, wskutek czego stosuje sie ja jako wode ciepla do chlodzenia gazu w pierwszym stadium ochladzania w odwilzaczu.Gaz konwertowany przeplywa dalej do dru¬ giego stadium ochladzania w chlodnicy dodat¬ kowej lub koncowej, gdzie przez bezposrednie natryskiwanie swieza zimna woda zostaje ochlo¬ dzony do temperatury zewnetrznej.Za pomoca tego rodzaju urzadzenia nie udalo sie jednak odzyskac calkowicie ciepla zawar¬ tego w zawierajacym wode gazie konwertowa¬ nym i wykorzystac go ponownie do procesu konwersji. Powodem tego jest okolicznosc, iz gaz — po pierwszym stadium ochladzania opusz¬ cza odwilzacz posiadajac stosunkowo wysoka temperature (przy konwersji bez^ cisnienia okolo 65°) i wskutek tego wnosi z soba do dru¬ giego stadium ochladzania jeszcze duzo pary wodnej, gdzie para ta sie skrapla. Cieplo to zostaje stracone — w praktyce bowiem nie daje sie zuzytkowac, gdyz ogrzana swieza woda na skutek bezposredniego stykania sie z gazem zawierajacym dwutlenek wegla i w wiekszosci przypadków równiez jeszcze i siarkowodór po¬ siada silne dzialanie korozyjne. Chcac"wiec wy¬ korzystac to cieplo np. do podgrzewania wody zasilajacej kociol parowy lub innej cieczy na¬ lezalo by gaz w drugim stadium ochladzacWobec tego trzeba stosowac dodatek znacz¬ nej ilosci swiezej pary wodnej, której zmniej¬ szyc" nie mozna. Z drugiej zas strony w calym ukladzie jest obecny znaczny nadmiar ciepla, którego dotychczas nie mozna bylo wykorzys¬ tac. Wykorzystanie to nie moie polegac na sta¬ lym odbiorze czesci cieplej lub goracej wody, gdyz ilosc wody bedacej w ^ obiegu kolowym musi byc stala i nie ma jakiegokolwiek badz nadmiaru wody cieplej lub goracej.Za pomoca powyzszego sposobu udalo sie odzyskac z powrotem tylko okolo 50V« pary.Do lepszego wykorzystania pary prowadzono konwersje pod cisnieniem, np. wlaczano pod¬ grzewacz wódy; "pracujacy korzystnie pod cis¬ nieniem i dzialajacy dodatnio na reakcje prze¬ miany CO. Zbudowano równiez aparature do konwersji. pracujaca z tak zwanym „rozplenia- ' czem" dosc zlozonym urzadzeniem. W obu spo¬ sobach koszty dodatkowego urzadzenia sa bar¬ dzo wysokie, gdyz musi ono byc wykonane ze specjalnego tworzywa, ponadto ulega ono czestemu zepsuciu, co znów podraza prace.Na skutek stosowania dodatkowego urzadzenia stopien wykorzystania pary praktycznie wzrósl tylko nieznacznie. Aby wykorzystanie nadmia¬ ru pary wypadlo korzystniej i bylo prostsze zaproponowano polaczenie konwersji calkowitej z konwersja czesciowa. Dzieki temu sposobowi stopien wykorzystania pary Wzrósl w przyblize¬ niu z okolo. 20.—-W/t do 70-^75f/o. Aczkolwiek sposób ten stanowi znaczny postep, tó jednak jeszcze okolo 25^3 obiegu Jest'pod wzgledem wykorzystania ciepla *trscone; ¦.¦¦"'¦ •.¦'-.' .¦¦— * ¦••¦ • Stwierdzono, ze energie cieplna wody goracej, odplywajacej z urzadzenia nasycajacego lub zwilzajacego aparatury do konwersji tlenku wegla mozna wykorzystac praktycznie calkowi¬ cie, skoro, wode goraca odplywajaca z urzadze¬ nia nasycajacego aparatury do konwersji calko¬ witej tlenku Wegla pracujacej pod cisnieniem wysokim;- wykorzystac do pokrycia zapotrzebo¬ wania dodatkowego pary w kombinowanej kon¬ wersji calkowite} tlenku Wegla pod cisnieniem zmniejszonym i polaczonej z nia konwersji czesciowej bez cisnienia. Goraca wode przy tym prowadzi sie w obiegu kolowym poprzez urza¬ dzenie nasycajace konwersji pod cisnieniem wy¬ sokim do urzadzenia nasycajacego lub nawilza¬ cza konwersji calkowitej pod cisnieniem sred¬ nim lub konwersji calkowitej bez cisnienia i do nawilzacza konwersji czesciowej i z powrotem do chlodnicy pierwotnej konwersji pod cisnie¬ niem wysokim. Z chwila osiagniecia przez wode w chlodnicy temperatury niezbednej do nasy¬ cenia gazu surowego konwersji pod cisnieniem wysokim doprowadza sie ja z powrotem do urzadzenia nasycajacego konwersji pod cisnie¬ niem wysokim.Mozna równiez wode goraca odplywajaca z urzadzenia nasycajacego w konwersji tlenku wegla zastosowac do nasycania para innych ga¬ zów, jak np. weglowodorów powietrza wdmu¬ chiwanego, tlenku itd. i w ogóle gazów, które trzeba nawilzac. Wode goraca przy tym utrzy¬ muje sie w obiegu kolowym kierujac ja z od¬ plywu z urzadzenia nasycajacego konwersji do nawilzacza odnosnego gazu, po czym z powro¬ tem do chlodnicy konwersji gdzie doprowadza sie ja do temperatury niezbednej do nasycenia surowego gazu idacego do konwersji, a nastep¬ nie skierowuje ja 2 powrotem do wlotu do urza¬ dzenia nasycajacego pierwotnej konwersji.Poniewaz w praktyce w wiekszych zakladach przemyslowych wiekszosc licznych syntez wy¬ maga stosowania konwersji tlenku wegla, jesli sie przeprowadza obok siebie np. synteze amoniaku, alkoholu, uwodornianie pod cisnie¬ niem przy wytwarzaniu benzyny lub w sposo¬ bie Fischer-Tropscha, sposób wedlug wynalaz¬ ku nadaje sie do zastosowania najlepiej w tego rodzaju zakladach.Sposób wedlug wynalazku wyjasniono blizej w powolaniu sie na rysunek schematyczny.Wode goraca odplywajaca z urzadzenia na¬ sycajacego aparatury do konwersji calkowitej pracujacej pod cisnieniem wysokim A (fig. 1), uzyta do nasycania wstepnego okolo 100.000 m3 gazu surowego na godzine i zawierajaca jeszcze bardzo duza ilosc ciepla przepuszcza sie przez urzadzenie rozprezajace a. W urzadzeniu tym czesc wódy przechodzi bezposrednio w pare, która doprowadza sie do dalszej aparatury B do konwersji calkowitej, pracujacej pod cisnie¬ niem nizszym lub nawet pod cisnieniem atmos¬ ferycznym polaczonej z aparatura konwersji calkowitej. Czesc ciepla zawartego w wodzie goracej z urzadzenia rozprezajacego a wyko¬ rzystuje sie w nawilzaczu B II aparatury B w ten sposób, iz woda goraca natryskuje sie W przeciw pradzie dalsze 50.000 ms gazu prze¬ chodzacego przez aparature i te ilosc gazu na¬ syca para wodna wymagana do konwersji tlenku wegla. Pare wytwarzajaca sie w urza¬ dzeniu rozprezajacym a dodaje sie najkorzyst-niej do wlaczonego za nim procesu konwersji w miejscu e. Proces ten przebiega w urzadze¬ niach AIII, . BIII, CIII, skladajacych sie z pieca kontaktowego i wymiennika- ciepla.Woda goraca odplywajaca z nawilzacza. Bil, posiada jeszcze temperature okolo 75 — 80°.Wode te przepompowuje sie za pomoca pompy b do nawilzacza Ci aparatury do konwersji czesciowej C, pracujacej pod cisnieniem atmos¬ ferycznym i tam nasyca sie dalsze 100.000 m3 gazu surowego, przy czym woda oddaje cieplo i puszcza nawilzacz Ci wykazujac temperatu¬ re 40-r45°. Podczas gdy w obu aparaturach do konwersji calkowitej, pracujacych zarówno pod cisnieniem wysokim jak i atmosferycznym, zawartosc CO w gazie surowym zostaje dopro¬ wadzona do 3 — 4*/e wedlug równania CO + H20 = H2 + C02 i calkowicie zamieniona w wodór, to w apara¬ turze do konwersji czesciowej konwersje CO prowadzi sie tylko w takim stopniu w jakim jest to potrzebne do prowadzenia zaraz po niej syntezy np. alkoholu metylowego. Za pomoca pompy wysokocisnieniowej c odplywajaca z na¬ wilzacza Ci wode ciepla tloczy sie do chlodni¬ cy Au aparatury do konwersji pracujacej pod cisnieniem wysokim, gdzie goracy skonwerto- wany gaz o temperaturze powyzej 220° doply¬ wajacy z urzadzenia Am — ogrzewa ja do tem¬ peratury okolo 180 — 190° niezbednej do skie¬ rowania jej z powrotem do urzadzenia nasyca¬ jacego Ai, do którego przetlacza sie ja za po¬ moca pompy cisnieniowej d.Chcac jednak zuzytkowac wode goraca odply¬ wajaca z urzadzenia nasycajacego Ai do nasy¬ cania para gazów, np. weglowodorów, powietrza wdmuchiwanego itd. w celu poddania ich reakcji chemicznej, wówczas wode goraca doprowadza sie w obiegu kolowym z urzadzenia nasycaja¬ cego Ai do nawilzacza F (fig. 2) gdzie odnosny gaz otrzymuje cala ilosc, lub czesc pary nie¬ zbednej do reakcji.Reakcje te przeprowadza sie w aparaturze G nie wymagajacej tu blizszego objasnienia np. w aparaturze krakingowej albo w generatorze.Z nawilzacza F doprowadza sie wode za pomoca pompy / do chlodnicy Au aparatury do kon¬ wersji calkowitej, gdzie przez wymiane ciepla zawartego w odplywajacym skonwertowanym gazie ogrzewa sie i za pomoca pompy g dopro¬ wadza w obiegu kolowym do urzadzenia nasy¬ cajacego Ai.W tym przypadku aparatura do konwersji nie koniecznie musi pracowac pod cisnieniem.Czy bedzie ona pracowala pod cisnieniem, czy tez bez cisnienia, zalezy to od ilosci pary po¬ trzebnej do nastepujacej po tym reakcji che¬ micznej.Wedlug sposobu stanowiacego przedmiot wy¬ nalazku zuzycie, pary do przerobu w dwóch aparatach do konwersji calkowitej ogólem 178.000 ms gazu surowego i 100.000 m* gazu su¬ rowego w aparaturze do konwersji czesciowej wynosi tylko 50 — 60 t pary na godzine. Skoro jednak konwersje prowadzic oddzielnie, zuzy¬ cie pary wynosi 110 —130 t na godzine. Zaosz¬ czedzanie pary jest wiec bardzo znaczne. Zuzy¬ cie pary dzieki sposobowi wedlug wynalazku osiaga wysokosc odpowiadajaca wartosci teore¬ tycznej, niezbednej do przeprowadzenia kon¬ wersji.Ponadto wystepuje znaczne zaoszczedzenie wody do chlodzenia, gdyz woda goraca w obie¬ gu kolowym ochladza sie do temperatury okolo 40° i w temperaturze tej doplywa do chlodnicy koncowej Au. Równiez gaz konwertowany opuszczajacy aparature A odplywa z chlodni¬ cy Au o dosc niskiej temperaturze wynoszacej 40 — 50° i przy dalszej przeróbce nie wymaga¬ jacej w praktyce chlodzenia, wskutek czego odpada potrzeba stosowania chlodnicy kon¬ cowej. PL