PL99672B1 - Sposob wytwarzania gazu zawierajacego wodor,tlenek wegla i lekkie weglowodory - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania gazu zawierajacego wodór, tlenek wegla i lekkie weglo¬ wodory, na drodze czesciowego utleniania i termicznego krakingu paliwa zawierajacego weglowodory.Okreslenie „paliwo zawierajace weglowodory" obejmuje oleje mineralne lub frakcje olejowe, olej bitumicz¬ ny, olej smolowy lub olej lupkowy. W paliwie moga wystepowac czastki zawierajace wegiel, takie jak sadza lub wegiel kamienny.Czesciowe utlenianie takich paliw przeprowadza sie w reaktorze bez wypelnienia, przy uzyciu powietrza, tlenu lub powietrza wzbogacanego tlenem. Cisnienie mozna zmieniac w szerokich granicach, a w wiekszosci przypadków do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie takze pare. Takie czesciowe utlenianie w temperaturze co najmniej 1200°C prowadzi do uzyskania strumienia gazu zawierajacego znaczne ilosci wodoru i tlenku wegla. Gaz ten mozna stosowac do róznych procesów, takich jak spalanie, redukcja, uwodornienie i synteza. Dla okreslonego procesu sklad gazu mozna przystosowac znanymi metodami, dobierajac surowiec, utleniacz i warunki reakcji, jak - równiez na drodze jednej lub wiecej kolejnych obróbek lub konwersji.Termiczne krakowanie substancji organicznych przeprowadza sie na ogól przez dostarczenie do nich odpo¬ wiedniej ilosci ciepla, bez uzycia katalizatora. Czesciowe utlenianie weglowodorów jest procesem egzotermicz¬ nym i proponowano juz wykorzystanie ciepla wytworzonego w tym procesie, zawartego w goracych gazach, w endotermicznym procesie krakowania. Krakowanie przebiega wówczas w warunkach uwodorniania ze wzgledu na bezposredni kontakt weglowodorów z nosnikiem ciepla zawierajacym wolny wodór. Wynalazek pozwala na ulepszenie znanego sposobu, na jego uelastycznienie z róznymi mozliwosciami optymalizacji.Wedlug wynalazku, sposób wytwarzania gazu zawierajacego wodór, tlenek wegla i lekkie weglowodory, na drodze czesciowego utleniania i termicznego krakowania paliwa zawierajacego weglowodory, tym sie charaktery¬ zuje, ze do strefy krakowania wprowadza sie 50-100% paliwa razem z goracym gazem wytworzonym w strefie zgazowania, otrzymujac w wyniku strumien produktów gazowych i pozostalosc, która sie oddziela i wraz z re¬ szta paliwa, jesli taka pozostala, wprowadza z tlenem lub gazem zawierajacym tlen, do strefy zgazowania, otrzy¬ mujac w wyniku strumien goracego gazu.2 99672 Wprowadzenie do strefy krakowania stosunkowo duzej ilosci swiezego paliwa; to jest co najmniej 50%, z goracym gazem powoduje lepsze wykorzystanie ciepla zawartego w tym gazie, a w przypadku wprowadzenia calkowitej ilosci swiezego paliwa (100%), cieplo to zostaje wykorzystane w maksymalnym stopniu. Poza tym czas przebywania paliwa w strefie krakowania ma istotny wplyw na sklad wytworzonych produktów.Powazna zaleta sposobu wedlug wynalazku, wynikajaca równiez tego, ze do strefy krakowania wprowadza sie swieze paliwo w duzej ilosci, nawet do 100%, jest fakt, ze w maksymalnej ilosci ulega krakowaniu surowiec weglowodorowy o duzej wartosci stosunku H/C i dzieki temu pozadane produkty lekkie otrzymuje sie z maksy¬ malna wydajnoscia. W zasadzie nie ma znaczenia ile produktów o nizszym stosunku H/C otrzymuje sie jako pozostalosc w strefie krakowania. Pozostalosc ta ulega zgazowaniu, który to proces mozna przeprowadzic wlasciwie z dowolnym paliwem bez wzgledu na wartosc stosunku H/C.Istnieje wiele stopni swobody w prowadzeniu sposobu wedlug wynalazku, takich jak temperatura, sklad paliwa, czas przebywania, stosunek ilosciowy paliwa do tlenu, paliwa do pary wodnej itp. co pod wzgledem skladu i wydajnosci produktu zapewnia duza elastycznosc. Wprowadzenie duzej ilosci swiezego paliwa (nawet do 100%) do goracego gazu elastycznosc sposobu jeszcze zwieksza, a to ze wzgledu na obfitosc materialu o wyso¬ kim H/C przeznaczonego do krakowania. Pozostalosc oddzielona od goracego gazu wprowadza sie do strefy zgazowania korzystnie w strumieniu pary wodnej. Para wodna potrzebna jest do przemiany sadzy w CO iH2.Mozna takze stosowac gaz obojetny, np. N2.Oddzielanie pozostalosci od produktów gazowych ze strefy krakowania mozna prowadzic przy uzyciu dowolnych urzadzen nadajacych sie do tego celu. W wiekszosci pozostalosc ta sklada sie z czastek, które nie ulegaja zlepianiu i mozna je latwo oddzielic pod dzialaniem sil odsrodkowych, np. w cyklonach.Jeszcze wieksza elastycznosc sposobu wedlug wynalazku, pod wzgledem skladu wytwarzanego produktu, uzyskuje sie przez zawracanie do strefy krakowania czesci pozostalosci, która otrzymano po oddzieleniu jej od produktów gazowych. Daje to jeszcze jeden stopien swobody w krakowaniu. Temperatura na wyjsciu ze sfery krakowania wynosi 500-800°C, natomiast bez zawracania 800-1100°C. Tak wiec, dzieki zawracaniu wykorzy¬ stuje sie jeszcze wiecej ciepla, a sklad wytworzonego produktu przesuwa sie na korzysc produktów krakowania kosztem produktów zgazowania.Zawracanie pozostalosci do strefy krakowania mozna stosowac w szerokich granicach. Ograniczenie stano¬ wi zapotrzebowanie na cieplo w strefie krakowania, które narzuca minimum substancji palnych doprowadzanych do strefy zgazowania. Ilosc wytworzonego ciepla w strefie zgazowania zalezy przy tym od rodzaju uzytego utleniacza.Strumien produktów gazowych ze strefy krakowania mozna kierowac do kolumny frakcjonujacej, uzysku¬ jac z niej jedna lub wiecej frakcji weglowodorowych oraz gaz. Co najmniej czesc jednej lub kilku frakcji weglo¬ wodorowych mozna zawracac do strefy krakowania. Moga to byc ciezsze produkty z tej kolumny, np. pozosta¬ losc. Ostatecznie otrzymuje sie produkt zawierajacy wodór i tlenek wegla oraz frakcje lzejszych weglowodorów od metanu i innych lekkich weglowodorów gazowych do produktów cieklych, takich jak lzejsze destylaty ropy naftowej i ciezka benzyna. Paliwo ulega calkowitej konwersji. Pod wzgledem zapotrzebowania ciepla sposób jest samowystarczalny.Wynalazek zostanie dokladniej objasniony w oparciu o schematy na zalaczonym rysunku (Fig. 1, 2 i 3): schemat 1 (Fig. 1) przedstawia technologiczny przeplyw surowców i produktów w sposobie wedlug wynalazku, schemat 2 (Fig. 2) przedstawia taki sam przeplyw z zawracaniem pozostalosci do strefy krakowania, schemat 3 (Fig. 3) ilustruje sposób z wlaczona do obiegu kolumna frakcjonujaca.Na schemacie 1 strefa zgazowania jest oznaczona jako 1, a strefa krakowania jako 2. Do strefy krakowania wprowadza sie 50—100% swiezego paliwa 3 w punkcie 4. Pozostala ilosc paliwa (jesli nie wprowadzono do strefy krakowania calkowitej ilosci) wprowadza sie do strefy zgazowania w punkcie 5. Produkty gazowe i pozostalosc wychodzace ze strefy krakowania 2 kierowane sa do cyklonu 6 w punkcie 7, Pozostalosc opuszcza cyklon w punkcie 8 i za pomoca urzadzenia 9 wprowadzana jest do strumienia pary wodnej 10, po czym w postaci dyspersji kierowana do strefy zgazowania w 12. Ze strefy zgazowania 1 goracy gaz kieruje sie do strefy krakowa¬ nia, do której wchodzi w punkcie 13. Produkty gazowe opuszczaja cyklon 6 w punkcie 14.Na schematach 2 i 3 zachowano te sama numeracje. Na schemacie 2 nie zaznaczono dodawania pary ani rozdzielania produktów gazowych i pozostalosci. Czesc pozostalosci 15 ze strefy krakowania jest zawracana do tej samej strefy w punkcie 16, reszta jest kierowana do strefy zgazowania 1 w punkcie 17.Na schemacie 3 strefa zgazowania 1 jest polaczona ze strefa krakowania w jednym reaktorze 18. W tym rozwiazaniu 100% swiezego paliwa 3 wprowadza sie do strefy krakowania w punkcie 20 razem z pozostaloscia 19 z kolumny frakcjonujacej 21. Do kolumny tej wprowadza sie strumien produktów gazowych 14 z cyklonu 6.W zaleznosci od warunków, w jakich pracuje kolumna 21, oraz od skladu doprowadzanego gazu 14 otrzymuje sie99672 3 rózne produkty ciekle. Gaz 22 opuszczajacy kolumne 21 zawiera wodór i tlenek wegla, ewentualnie takze azot, oraz lekkie weglowodory, jak metan, etan, propan, butan. Produkty ciekle otrzymuje sie jako lzejsze frakcje ropy 23, frakcja benzynowa 24, ciezka benzyna 25, a takze pozostalosc 19. W tym wykonaniu calkowita ilosc (100%) pozostalosci 19 zawraca sie do strefy krakowania 2. Równiez co najmniej czesc jednej lub wiecej frakcji , 24 lub 23 mozna zawracac do strefy krakowania. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania gazu zawierajacego wodór, tlenek wegla i lekkie weglowodory, na drodze czescio¬ wego utleniania i termicznego krakowania paliwa zawierajacego weglowodory, znamienny tym, ze do strefy krakowania wprowadza sie 50—100% paliwa razem z goracym gazem wytworzonym w strefie zgazowania, otrzymujac w wyniku strumien produktów gazowych i pozostalosc, która sie oddziela i wraz z reszta paliwa, jesli taka pozostala, wprowadza z tlenem lub gazem zawierajacym tlen, do strefy zgazowania, otrzymujac w wyniku strumien goracego gazu.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze do strefy zgazowania pozostalosc wprowadza sie za pomoca strumienia pary.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze czesc pozostalosci zawraca sie do strefy krakowa¬ nia.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien gazowych produktów wprowadza sie na kolumne frakcjonujaca, otrzymujac w wyniku jedna lub wiecej frakcji weglowodorowych i strumien gazu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, z n a m i e n n y t y m, ze co najmniej czesc jednej lub wiecej frakcji weglo¬ wodorowych zawraca sie do strefy krakowania. 0-50% 12 50-100% 4j ^J 2 13^ 14 L 10 Fl<5 1 22 23 25 14 100 °S9 I20 7_rn 6 V j 0-50% | 5,—¦ ,50-100% 12-J 1 r *i 17 FIG 2 13 4 t .. _» 13 2 ,I5_ 4 16 FIG 3 PL