PT95234A - Processo de producao de um gas contendo hidrogenio - Google Patents
Processo de producao de um gas contendo hidrogenio Download PDFInfo
- Publication number
- PT95234A PT95234A PT95234A PT9523490A PT95234A PT 95234 A PT95234 A PT 95234A PT 95234 A PT95234 A PT 95234A PT 9523490 A PT9523490 A PT 9523490A PT 95234 A PT95234 A PT 95234A
- Authority
- PT
- Portugal
- Prior art keywords
- conversion
- vapor
- temperature
- oxygen
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 61
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 138
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 67
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 46
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 42
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 29
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 28
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 28
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 239000000047 product Substances 0.000 description 40
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
- C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
- C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
71 520 0801 Ρ.118948-Χ-68
-2- MEMÕRIA DESCRITIVA
O presente invento refere-se à conversão de uma matéria prima de hidrocarboneto e, mais particularmente, a um pro cesso para a produção de um gás contendo hidrogénio. 0 presente invento é util na produção de amoníaco, de metanol, de álcoois superiores e de hidrogénio. São conhecidos na arte numerosos processos para a pro dução de um gás contendo hidrogénio, por exemplo, um processo para produção de uma mistura azoto-hidrogénio (US A 3 441 393) que compreende o pré-aquecimento de uma mistura de vapor-hidro carboneto, inicial, à custa do calor dos produtos de combustão, uma conversão de vapor na primeira etapa na presença de um catalisador a uma temperatura de cerca de 400-540°C até 750-850°C devida ao calor dos produtos de combustão, na qual reage até 70% do hidrocarboneto inicial alimentado, a conversão na segun da etapa é realizada sobre um catalisador com fornecimento de ar, tendo os produtos da conversão, na salda da segunda etapa de conversão, uma temperatura de 920 até 1050°C. É conhecido na arte um processo para produção de uma mistura azoto-hidrogénio (GB A 2 082 623) compreendendo: pré--aquecimento da mistura de vapor-hidrocarboneto, inicial, â custa do calor dos gases de combustão, uma conversão de vapor catalítica na primeira etapa na qual reage até 20-50% do hidro carboneto inicial alimentado e que se realiza a uma temperatu ra de 400 até 650-750°C, assegurada pelo calor dos produtos de combustão do gás de aquecimento, um processo de uma conversão de vapor catalítica na segunda etapa, na qual reage 50 a 20% da alimentação de hidrocarboneto, inicial, que se realiza a u ma temperatura de 650-750°C até 750-850°C devida a um calor indirecto de uma transferência de calor dos produtos de conver são obtidos após a terceira etapa de conversão sobre um catalisador com fornecimento de ar, tendo os produtos da conversão, após a terceira etapa de conversão, uma temperatura de 920 até 1050°C. 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -3-
Este processo da arte anterior para a produção de uma mistura de azoto-hidrogénio, quando comparado com o da US A 3 441 393 tem vantagens que residem numa redução, de 30%, do consumo de gás natural, consumido para o aquecimento, numa conversão mais eficaz na primeira etapa, quando comparada com a US A 3 441 393, que permite utilizar uma temperatura de pro cesso reduzida por 100-150°C, quando comparada com as condições de conversão de vapor descritas em US A 3 441 393.
No entanto, na realização deste processo é necessário utilizar uma quantidade aumentada de um catalisador, devido â ineficácia do processo da conversão de vapor na primeira etapa; além disso, há uma queda de pressão entre a mistura reac-cional e os produtos da combustão, instabilidade das condições de conversão de vapor na segunda etapa devida a flutuações nas condições de temperatura dos produtos de conversão na saída da terceira etapa, uma taxa considerável de consumo de matéria prima de hidrocarboneto para a manutenção da temperatura õpti ma para o processo na primeira etapa de conversão, devida a u ma insuficiente quantidade de calor trazida pela corrente do ar de processo para a terceira etapa de conversão. Ê conhecido na arte um processo para produção de um gás de síntese para a produção de amoníaco a partir de hidrocarbo-netos (US A 4 376 758) compreendendo: pré-aquecimento da alimen tação de hidrocarboneto, inicial; separação da mistura inicial de vapor-hidrocarboneto em duas correntes, uma das quais se sub mete a uma conversão de vapor na primeira etapa, â custa do ca lor de um gás combustível, enquanto, na segunda etapa o procejs so de conversão, se realiza com um excesso de ar para dar uma mistura não estequiométrica para a síntese de amoníaco; a segun da corrente da alimentação hidrocarboneto, inicial, é submetida a uma conversão de vapor com um grau de 90-95%, devido a uma permuta indirecta de calor com uma mistura de azoto-hidrogénio, obtida por mistura da primeira corrente do gás convertido apõs a segunda etapa e da segunda corrente apõs o processo de conver são de vapor. Esta mistura de ambas as correntes tem uma composição adequada para a síntese de amoníaco sem qualquer tratamen 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -4- to adicional.
Este processo tem uma vantagem sobre o da US A 3 441 393 na redução do consumo de hidrocarbonetos para aquecimento em cerca de 30¾.
No entanto, este processo apresenta uma utilização ine ficaz de catalisador durante a conversão de vapor de ambas as correntes da mistura de vapor-hidrocarboneto, um consumo consi derável de hidrocarbonetos para aquecimento, um grande conteúdo de metano inerte na mistura de azoto-hidrogénio da segunda corrente devido â realização do processo de conversão numa úni ca etapa com condições severas de temperatura. É conhecido na arte um processo para a produção de um gás de síntese (US A 4 631 182) compreendendo a utilização, na primeira etapa de conversão de vapor adiabática, preliminar, de uma mistura de vapor-hidrocarboneto a uma temperatura de 440-510°C, até uma temperatura de 400-500°C, sob uma pressão dentro da gama de entre 1 a 30 Kg/cm^ (9,8 x 10^ a 2,9 X 10^ Pa), o u so de reformação de vapor na segunda etapa do processo, realiza da ã custa do calor do gás combustível, a tuna temperatura de 400-500 até 750-850°C e, posteriormente, na terceira etapa de conversão com ar a uma temperatura do gás convertido á saída da terceira etapa de 920-1050°C. Este processo tem uma vantagem que reside numa eficácia mais alta da utilização do catalisador da reformação primária, que permite o seu uso num volume menor (a etapa de conversão primária). No entanto, este processo rea liza-se na etapa de uma conversão de vapor adiabática, prelimi. nar, sob condições não óptimas de temperatura, especialmente no caso da utilização de gás natural como matéria prima de hidro-carboneto inicial, o que resulta num grau de conversão de meta no mais baixo , na matéria prima de hidrocarboneto inicial, e num maior volume do catalisador empregue na etapa da conversão primária. Ê conhecido na arte um processo para produção de um gás contendo hidrogénio (EP 106 076 A) compreendendo a mistura da alimentação de hidrocarboneto com vapor, a separação da corren 71 520 0801 Ρ.118948-Χ-68
te comum em duas partes, uma das quais se submete à primeira e tapa de conversão catalítica de vapor e, então, se passa para a segunda etapa de uma conversão catalítica de vapor, â qual a segunda parte da corrente de vapor-hidrocarboneto, inicial, é também alimentada. O processo de conversão na segunda etapa realiza-se com a formação do produto desejado a uma temperatura dentro da gama de 920 a 1050°C, com uma utilização adicional do calor deste produto para um aquecimento indirecto da parte referida da corrente comum de matéria prima de hidrocarboneto i-nicial, na etapa de conversão de vapor.
Este processo considera a realização da conversão de va por da matéria prima de hidrocarboneto sob uma pressão dentro da gama de 25 a 50 bar (2,5 x IO** Pa a 5,0 x 10^ Pa) e a uma temperatura no início do processo de 450 até 700°C, a uma pro porção mássica de vapor para hidrocarboneto igual a 2,5-4,5: 1, sobre um catalisador de níquel e a 680-790°C no fim da conversão de vapor. A conversão secundária realiza-se ao mesmo tempo que se fornece uma corrente de ar de processo aquecido a uma temperatura variando entre 700 e 900°C, numa quantidade que ajs segura uma temperatura de 850 até 1000°C, â saída da etapa de conversão secundária.
Este processo torna possível obter um gás contendo hidrogénio com uma proporção de (¾ + C0)/N2 e 1,9 que está asso ciada a um consumo considerável de energia para a compressão do ar em excesso e com uma per da de uma porção da matéria prima de hidrocarboneto na reacção com oxigénio do ar em excesso, referi do. 0 presente invento é dirigido, para o fornecimento, por meio da mudança de condições de conversão de vapor, secundária, de um processo para a produção de um gás contendo hidrogénio, que tornaria possível baixar o consumo de energia para a sua re alização, assim como reduzir as taxas de consumo dos reagentes para o fabrico do produto desejado, assegurando, simultânea mente, uma composição estável do gás.
Este problema resolve-se por, de acordo com o presente 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -6 invento, num processo para a produção de um gás contendo hidro génio compreendendo a mistura de uma matéria prima de hidrocar boneto com vapor, uma conversão de vapor catalítica, preliminar, da mistura resultante, uma conversão de vapor catalítica prima ria e uma subsequente conversão catalítica de vapor-oxigénio, secundária, com o fornecimento de um gás contendo oxigénio a u ma temperatura não superior a 900°C para dar o produto deseja do, levando o último à conversão primária para realizar um pro cesso de uma conversão de vapor â custa do calor do produto de sejado, o gás contendo oxigénio, fornecido à conversão secunda ria, se misturar, antes do aquecimento, com um agente de tran£ ferência de calor numa proporção em volume, entre o agente de transferência de calor e o oxigénio, igual a 0,5: 30,0.
Devido ao presente invento torna-se possível reduzir a taxa de consumo do gás contendo oxigénio e, por isso, baixar a taxa do consumo de energia eléctrica para a sua preparação, a£ sim como reduzir a taxa da reacção dos hidrocarbonetos com o gás contendo oxigénio na etapa da conversão de vapor-oxigénio, secundária. A redução total do consumo de energia, quando compara do com o processo da arte anterior (EP 106 076 A), é igual a 0,6 GJ/t NH3.
De acordo com o presente invento, é conveniente utilizar vapor e/ou diéxido de carbono como agente de transferência de calor que é economicamente eficaz; o diéxido de carbono facilita também o deslocamento do equilíbrio termodinâmico da con versão secundária na direcção da formação de monóxido de carbo no e aperfeiçoa a qualidade do produto desejado, destinado para o fabrico de álcool, caracterizada pelo parâmetro da razão h2/co.
Para a estabilização das condições de temperatura do processo da conversão primária e, por isso, para assegurar a estabilidade da conversão secundária, é conveniente, de acordo com o presente invento, retirar 0,1-2,0¾ em volume, da quanti dade total do gás contendo oxigénio, e misturá-lo com 0 produ- 71 520 0801 Ρ. 118948-Χ-68
to desejado, antes da mistura com o agente de transferência de calor, antes de levar o produto desejado referido â conversão primária.
Para baixar o consumo do gás contendo oxigénio na conversão secundária e para aperfeiçoar a eficácia da utilização do catalisador, de acordo com o presente invento, é conveniente que a conversão catalítica de vapor, preliminar, seja condu zida a uma temperatura inicial de 540-570°C.
Objectivos e vantagens adicionais do presente invento tornar-se-ão agora mais evidentes a partir da seguinte descri, ção detalhada do processo para produção de um gás contendo hi drogénio e a partir dos exemplos que ilustram concretizações particulares deste processo. 0 processo para produção de um gás contendo hidrogénio, de acordo com o presente invento, baseia-se no processo de uma conversão catalítica de vapor-oxigénio, em dois passos., O processo de acordo com o presente invento baseia-se na utilização, como matéria prima inicial,de materiais de hi-drocarboneto tais como, por exemplo, metano, etano, propano e suas misturas; hidrocarbonetos superiores que, sob condições normais, estão num estado gasoso ou líquido.
De acordo com o processo do presente invento, a matéria prima de hidrocarboneto referida, preferivelmente comprimida a uma pressão de 10 até 100 bar ( 10® até 10? Pa) e tendo uma tem peratura de 400°C, é misturada com vapor em quantidades que assegurem a proporção de H2O/C igual a 2,5-4:1. A temperatura do vapor, neste caso, é igual a 380°C. Apôs a intermistura, a mi£ tura gás-vapor, resultante, tem uma temperatura de cerca de 390°C.
De acordo com o presente invento, a mistura vapor-gás, resultante, é aquecida a uma temperatura dentro da gama de 480 e 570°C, preferivelmente a 540-570°C, e submete-se a uma conver são catalítica de vapor, preliminar, utilizando, por exemplo, um catalisador de níquel ou de níquel-cobalto. 0 processo de 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -8- conversão de vapor, preliminar, é adiabático e realiza-se à cus^ ta do calor físico da mistura vapor-gás a uma temperatura de 440 ate 510°C, preferivelmente a uma temperatura de 470 até 480°C. O aquecimento da mistura vapor-gás, inicial, a uma tem peratura, preferivelmente, igual a 540-570°C explica-se pelo facto de que a uma temperatura abaixo de 540°C, sob as condições de um processo adiabático, é necessário utilizar maiores volumes de catalisador. A admissão, na etapa da conversão de vapor preliminar, da mistura vapor-gás a uma temperatura acima de 570°C provoca a cisão (cracking) de hidrocarbonetos superiores resultando na formação do negro de fumo. A utilização, na conversão preliminar, da mistura vapor--gás com uma temperatura de 540-570°C, torna possível aumentar a eficácia da reacção dos componentes e baixar, assim, a temperatura do gás convertido após a conversão preliminar, o que com uma conversão catalítica primária adicional permite a redução do consumo do gás contendo oxigénio. Um maior grau de conversão da matéria prima contendo hidrocarboneto, inicial, torna possí vel levar, a uma conversão catalítica primária subsequente, um produto com um conteúdo em hidrogénio aumentado favorecendo, ajs sim, uma eficácia aumentada do catalisador empregue e permitin do a utilização de volumes menores deste último.
Após a conversão preliminar referida, o gás parcialmen te convertido com uma temperatura de 440-510°C é submetido a u ma conversão catalítica de vapor,primária, por elevação da tem peratura do gás reaccional para 650-850°C. A conversão de vapor é realizada, neste caso, de acordo com uma reacção endotermica utilizando um catalisador convencional, por exemplo, níquel. O gás de reacção com a temperatura de 650-850°C é submetido a uma conversão catalítica de vapor, secundária, na presença de um gás contendo oxigénio. 0 gás contendo oxigénio fornecido ã con versão secundária tem uma temperatura não superior a 900°C. De acordo com o presente invento, o gás contendo oxigénio é mistu rado com o agente de transferência de calor, antes do aquecimen 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -9 to à temperatura referida, numa proporção em volume entre o a gente de transferencia de calor e o oxigénio igual a 0,5: 30,0. 0 limite superior (30,0) da proporção em volume, es^ pecifiçada acima, é definido pelas condições de preparação do produto desejado destinado para o uso na produção de amoníaco, onde se utiliza ar como gás contendo oxigénio. Neste caso o produto desejado obtido tem a proporção estequiomêtrica de H2: N»3. O limite inferior (0,5) da proporção em volume referida é definido pela necessidade de um carácter seguro do procejs so que exclui a quebra completa de oxigénio.
Como agente de transferência de calor,inerte, o gás con tendo oxigénio incorpora, por exemplo, vapor, dióxido de carbo no, azoto, árgon. De acordo com o presente invento, é preferível utilizar vapor e/ou dióxido de carbono como agente de tran£ ferencia de calor.
Devido ao uso de vapor, os consumos de energia para a compressão de um agente de transferencia de calor,inerte,são re duzidos, uma vez que, neste caso, pode ser usado um calor de baixa temperatura e o fornecimento do agente de transferencia de calor pode ser realizado por meio de saturação do gás contendo oxigénio. 0 uso de vapor como agente de transferência de calor permite o uso de oxigénio aquecido a 900°C no processo, enquanto que no caso da ausência do agente de transferência de calor na zona de reacçao do oxigénio com o gás após a conversão primária, o processo é substancialmente não realizável de vido a uma alta temperatura na zona referida. O uso do dióxido de carbono torna possível melhorar a proporção H2/CO no produto desejado (que é um indicador importante da quantidade do produ to desejado) no caso da produção do gás contendo hidrogénio pa ra a preparação de metanol e álcoois superiores.
De acordo com uma concretização do presente invento, antes da intermistura com o agente de transferência de calor, referido, o gás contendo oxigénio (oxigénio ou ar) é removido numa quantidade de 0,1-2,0%, em volume, da sua quantidade to- 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -10- tal e é misturado com o produto desejado, obtido como resultado da conversão catalítica, secundária, do gás de reacção tendo a sua temperatura dentro da gama de 950 até 1050°C. A porção maior do gás contendo oxigénio, após a sua mistura com o agente de transferência de calor, é levada à conversão catalítica secundária como foi aqui anteriormente referido.
Leva-se o gás contendo oxigénio misturado com o produ to desejado à conversão primária para realizar o processo de conversão de vapor â custa do calor do produto desejado. A temperatura do produto desejado devida ao forneci mento de gás contendo oxigénio ao produto desejado, é mantida constante e é 20-30°C superior ã temperatura após a conver são secundária. Alimenta-se o produto desejado, a esta temperatura, à conversão primária onde é arrefecido a uma temperatura de 500 até 700°C, preferivelmente 500-600°C.
Devido ao fornecimento de gás contendo oxigénio ao pr£ duto desejado, formado na conversão secundária, as condições de temperatura do processo de conversão na primeira etapa são estabilizadas,pelo que é assegurada, a estabilidade da operação e do processo da conversão secundária referida, uma vez que a composição do gás após a conversão primária é estabilizada na entrada da etapa de conversão secundária. 0 processo de produção de um gás contendo hidrogénio, de acordo com o presente invento, torna possível obter uma mi£ tura azoto-hidrogénio directamente adequada para a síntese de amoníaco, ou uma mistura azoto-hidrogénio com a composição estequiométrica empregue na síntese de amoníaco numa separação a baixa temperatura ou recuperação do azoto em excesso sob as condições de processo mais eficazes (do ponto de vista económico) . Adicionalmente, o processo de acordo com o presente in vento torna possível obter um gás de síntese para a produção de álcoois de um largo espectro, com uma proporção óptima de H2/CO. 0 processo de acordo com o presente invento torna possível baixar o consumo de energia na produção de amoníaco em 0,5-5,0%. 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -11-
Para um melhor entendimento do presente invento, são dados,em seguida, alguns exemplos específicos que ilustram al gumas concretizações particulares.
Exemplo 1 Gás natural com a seguinte composição: CH4 = 92,81, C2H6 = 3,9%, C3H8 = 1,1%, C4H10 = 0,5%, N2 = 1,6%, CO = 0,1% e fornecido sob a pressão de 4,3 MPa, foi misturado com vapor, na proporção de vapor: hidrocarboneto = 3:1, e foi aquecido à temperatura de 570°C e fornecido à etapa da conversão de vapor, primária, de onde foi retirado à temperatura de 713°C e com o conteúdo de CH4, no gás seco,convertido, de 26,6%; o grau de conversão de metano na etapa da conversão primária era igual a 32%. O gás convertido apôs a etapa da conversão de va por primária foi alimentado à etapa da conversão vapor-oxigénio secundária. Alimentou-se também uma mistura vapor-ar aque cida á temperatura de 900°C, com a proporção de H2/02 = 0,5. A temperatura do produto desejado â saída da etapa de conversão de vapor-oxigénio, secundária, era 970°C, o conteúdo de metano 0,53% e a proporção (H2 + C0)/N2 = 2,08. Após a etapa da conversão secundária, o produto desejado foi levado à etapa de conversão primária, na qual foi arrefecido até à tem peratura de 620°C dando o seu calor â conversão de vapor, en-dotérmica, do metano que ocorre nesta etapa.
Exemplo 2 Gás natural com a seguinte composição: CH4 = 92,8%, C2H6 = 3,9%, C3H8 = 1,1%, C4H10 = 0,5%, N2 = 1,6%, C02 = 0,1%, sob a pressão de 4,3 MPa, foi misturado com vapor, numa proporção de 3,5:1, foi aquecido â temperatura de 570°C e forne eido à etapa da conversão de vapor, primária, de onde foi retirado â temperatura de 840°C e com o conteúdo de metano de 9,0%, sendo 0 grau de conversão de metano na etapa de conver são primária de 57%. 0 gás convertido após a etapa da conver são de vapor primária foi fornecido â etapa da conversão de vapor-oxigénio secundária. Também foi alimentada a esta etapa 71 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -12- uma mistura vapor-ar com a proporção de H2O/O2 = 30 e com a tem peratura de 800°C. A temperatura do produto desejado, ã salda da etapa da conversão de vapor-oxigénio, secundária, era de 940°C. A proporção de (¾ + C0)/N2 = 3,1. Após a etapa da conversão secundária o produto desejado foi levado ã etapa da conversão de vapor, primária, na qual foi arrefecido até â temperatura de 620°G, dando 0 seu calor à conversão, endotérmica, do metano que ocorre nesta etapa.
Exemplo 3
Uma mistura de propano e butano na proporção de 2:1 res. pectivamente, sob a pressão de 8,0 MPa, foi misturada com vapor na proporção de H2O/C = 3:1 e foi fornecida, à temperatura de 500°C, à etapa da conversão de vapor, primária, de onde foi re tirada à temperatura de 826°C, com o conteúdo de metano de 17,8%. O gás convertido após a etapa da conversão de vapor, primária foi fornecido á etapa de conversão de vapor-oxigénio, secunda ria. Também foi alimentada a esta etapa uma mistura de oxigé-nio-hidrocarboneto aquecida até ã temperatura de 540°C e tendo a proporção de CO2/O2 = 6:1. No entanto, flutuações insignificantes dos parâmetros dos vapores do processo, resultaram em variações de temperatura após a conversão secundária de 970 para 950°C, enquanto o conteúdo de metano residual variou de 0,49 para 0,70¾. Para variações da temperatura do produto dese jado após a conversão secundária de 970 para 950°G o conteúdo de metano residual e a temperatura após a conversão de vapor primária variaram de 17,8 para 19,7¾ de CH4, enquanto a tempe ratura variou de 826 para 810°C. Neste caso, quando uma mistu ra contendo oxigénio, após a etapa de conversão de vapor, secundária, foi fornecida ao produto desejado numa quantidade de 0,1 a 9,0¾ em volume, a temperatura antes da conversão primária e por isso, a composição após a conversão primária será estabilizada.
Uma temperatura média do produto desejado antes da introdução de uma pequena porção do gás contendo oxigénio era 960°C e, após a admissão, 970°C. O conteúdo de metano residual 97 520
0801 Ρ.118948-Χ-68 -13 no produto desejado era de 0,5% em volume. Após a etapa da con versão secundária, o produto desejado foi levado â etapa da conversão de vapor, primária, na qual foi arrefecido até à tem peratura de 570°C, dando o seu calor â conversão de vapor, en-dotérmica, de metano que ocorre nesta etapa.
Exemplo 4 Gás natural com a seguinte composição: CH4 = 92,8%, C2H6 = 3,9%, C3H8 = 1,1%, C4H10 = 0,5%, N2 = 1,6%, C02 = 0,1%, sob a pressão de 4,3 MPa, foi misturado com vapor, na proporção de vapor para hidrocarboneto = 3:1, foi aquecido à tempera tura de 570°C e foi alimentado ã etapa de uma conversão adiabá tica, preliminar, na qual, à custa de um calor físico da mistu ra vapor-gás, ocorreu um processo de conversão de vapor com ar refecimento da mistura reaccional até à temperatura de 490°C. 0 gás, após a conversão preliminar, tinha a composição seguinte: CO = 0,07%, C02 = 2,50%, H2 = 9,32%, CH4 = 22,21%, H20 - 65%, em volume, N2 = 0,90%. 0 gás, após a conversão preliminar, foi fornecido à e-tapa de conversão de vapor, primária, de onde foi retirado á temperatura de 754°C e com o conteúdo de CH4 no gás convertido, seco, igual a 21,20%. O gás convertido após a etapa da conversão de vapor, primária, foi fornecido à etapa da conversão de vapor-oxigénio, secundária. Foi alimentada, também, à mesma etapa, uma mistura vapor-ar aquecida â temperatura de 500°C e tendo a proporção H20/02 igual a 0,5. A temperatura do produto desejado, â saída da etapa da conversão de vapor-oxigénio secundária, era 970°C, 0 conteúdo de metano era 0,5% e a proporção (H2 + CO)/ /N2 = 2,08. Após a etapa da conversão secundária, o produto de sejado foi levado à etapa da conversão de vapor, primária, na qual foi arrefecido até à temperatura de 540°C, dando o seu ca lor à conversão de vapor, endotérmica, de metano.
Exemplo 5
Aqueceu-se a mistura vapor-hidrocarboneto, inicial, do 71 520 0801 Ρ.118948-Χ-68
-14- exemplo 4 a temperatura de 540°C e forneceu-se a etapa de uma conversão adiabática, preliminar, na qual ocorreu um processo de conversão de vapor com arrefecimento da mistura reaccional até â temperatura de 470°C, devido a um calor físico da mistu ra vapor-gás. A temperatura de pré-aquecimento da mistura vapor-ar, com a proporção de H2O/O2 = 0,5, era 600°C. A tempera tura do produto desejado, após o arrefecimento na etapa da con versão primária, era 540°C e a proporção de (¾ + C0)/N2 = 2,08,
Exemplo 6 Gás natural com a seguinte composição: CH4 = 92,8%, C2H6 = 3,9%, C3H8 =1,1%, C4H10 = 0,5%, N2 = 1,6%, CO = 0,1%, sob a pressão de 4,3 MPa, foi misturada com vapor, na proporção de vapor para hidrocarboneto de 4:1, foi aquecida até â temperatura de 570°C e foi fornecida ã etapa de uma conversão, adiabática, preliminar, na qual, ã custa de um calor físico da mistura vapor-gás, tomou lugar um processo de conversão de vapor com arrefecimento da mistura reaccional até â temperatura de 485°C. 0 gás, após a conversão preliminar, tinha a seguinte composição: CO = 0,05%, C02 = 2,35%, H2 = 8,86%, CH4 = 17,55%, N2 = 0,69%, H20 = 70,5%. 0 gás, após a conversão preliminar, foi levado â etapa da conversão de vapor, primária, de onde foi retirado â temperatura de 760°C e com o conteúdo de CH4 = 15,38%, no gás convertido, seco. 0 gás convertido, após a etapa da con versão primária, foi levado â etapa da conversão de vapor-oxigé nio, secundária. Alimentou-se, também, a esta etapa, uma mistura vapor-oxigénio-azoto aquecida até ã temperatura de 750°C, com a proporção de (N2 + H20)/02 = 5,47, sendo a proporção de H20/02 igual a 0,59. No caso de disponibilidade de azoto sob pressão, este foi utilizado como aditivo do ar de processo. A temperatura do produto desejado à saída da etapa da conversão vapor-oxigénio-azoto secundária era de 940°C, o conteúdo de me tano 0,6%, a proporção de (H2 + C0)/N2 = 2,08.
Após a etapa da conversão secundária, o produto deseja do levado â etapa da conversão de vapor, primária, onde foi ar refecido até â temperatura de 540°C, dando o seu calor â conversão de vapor, endotérmica, do metano.
Claims (4)
- -15- 71 520 0801 Ρ.118948-Χ-68 REIVINDICAÇÕES 1- Processo de produção de um gás contendo hidrogénio compreendendo a mistura de uma matéria-prima de hidrocarboneto com va por, uma conversão catalítica de vapor, preliminar, da mistura resultante, uma conversão catalítica de vapor primária e uma con versão catalítica de oxigénio-vapor subsquente, à qual se fornece um gás contendo oxigénio a uma temperatura não superior a 900°C e a formação do produto desejado, levando o produto dese jado à conversão primária para realizar o processo de conversão de vapor à custa do calor do produto desejado, caracterizado por o gás contendo oxigénio fornecido â conversão secundária ser misturado, antes do aquecimento, com um agente de transfe rencia de calor numa proporção em volume de agente de transfe rência de calor: oxigénio igual a 0,5: 30,0.
- 2- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizar vapor do agente de transferência de calor e/ou di-óxido de carbono.
- 3- Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracteriza do por antes da referida mistura com o agente de transferencia de calor, se retirar 0,1-2,0% em volume da quantidade total do gás, contendo oxigénio, e se misturar com o produto desejado antes do o levar à conversão primária.
- 4- Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a conversão catalítica de vapor, preliminar, ser realizada a uma temperatura inicial de 540 a 570°C. Lisboa, bo. Por GOSUDARSTVENNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY I PROEKTNY INSTITUT AZOTNOI PROMYSHLENNOSTI I PRODUKTOV ORGANICHE SKOGO SINTEZA (GIAP)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894736269A RU1770265C (ru) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Способ получени водородсодержащего газа |
| SU894745475A RU1770266C (ru) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | Способ получени водородсодержащего газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PT95234A true PT95234A (pt) | 1991-05-22 |
Family
ID=26666215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PT95234A PT95234A (pt) | 1989-09-20 | 1990-09-06 | Processo de producao de um gas contendo hidrogenio |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1050363A (pt) |
| CA (1) | CA2025740A1 (pt) |
| DE (1) | DE3991744T (pt) |
| DK (1) | DK95391A (pt) |
| ES (1) | ES2022042A6 (pt) |
| FR (1) | FR2652073A1 (pt) |
| GB (1) | GB2244494A (pt) |
| IT (1) | IT1242707B (pt) |
| PT (1) | PT95234A (pt) |
| WO (1) | WO1991004222A1 (pt) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2375102T3 (es) * | 1999-07-15 | 2012-02-24 | Haldor Topsoe A/S | Procedimiento para el reformado con vapor catalítico de un material de alimentación hidrocarbonado. |
| CN110055109B (zh) * | 2018-04-08 | 2024-05-03 | 新能能源有限公司 | 流化床气化炉气化剂输送控制方法及系统 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2940840A (en) * | 1956-12-31 | 1960-06-14 | Hercules Powder Co Ltd | Hydrocarbon conversion process |
| US3031286A (en) * | 1958-09-03 | 1962-04-24 | Basf Ag | Flameless reaction of sulfur-containing gaseous hydrocarbons to form carbon monoxide and hydrogen |
| ES279922A1 (es) * | 1961-09-14 | 1963-01-16 | The M W Kellog Company | Un procedimiento para la producción de una mezcla gaseosa rica en hidrógeno |
| DE3480192D1 (en) * | 1983-03-25 | 1989-11-23 | Ici Plc | Steam reforming |
| GB8308343D0 (en) * | 1983-03-25 | 1983-05-05 | Ici Plc | Steam reforming |
| GB2163449B (en) * | 1984-07-18 | 1988-06-02 | Shell Int Research | Production of gas mixtures containing hydrogen and carbon monoxide |
| GB8609099D0 (en) * | 1986-04-15 | 1986-05-21 | British Petroleum Co Plc | Production of synthesis gas |
| EP0303438A3 (en) * | 1987-08-14 | 1989-12-27 | DAVY McKEE CORPORATION | Production of synthesis gas from hydrocarbonaceous feedstock |
-
1989
- 1989-12-08 WO PCT/SU1989/000305 patent/WO1991004222A1/ru active Application Filing
- 1989-12-08 DE DE19893991744 patent/DE3991744T/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-09-06 PT PT95234A patent/PT95234A/pt not_active Application Discontinuation
- 1990-09-11 FR FR9011222A patent/FR2652073A1/fr active Pending
- 1990-09-13 IT IT04827190A patent/IT1242707B/it active IP Right Grant
- 1990-09-13 ES ES9002370A patent/ES2022042A6/es not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-19 CA CA002025740A patent/CA2025740A1/en not_active Abandoned
- 1990-09-20 CN CN90107959.6A patent/CN1050363A/zh active Pending
-
1991
- 1991-05-20 GB GB9110895A patent/GB2244494A/en not_active Withdrawn
- 1991-05-21 DK DK095391A patent/DK95391A/da unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK95391A (da) | 1991-07-02 |
| IT9048271A1 (it) | 1992-03-13 |
| DK95391D0 (da) | 1991-05-21 |
| ES2022042A6 (es) | 1991-11-16 |
| CA2025740A1 (en) | 1991-03-21 |
| GB2244494A (en) | 1991-12-04 |
| IT1242707B (it) | 1994-05-17 |
| IT9048271A0 (it) | 1990-09-13 |
| CN1050363A (zh) | 1991-04-03 |
| WO1991004222A1 (en) | 1991-04-04 |
| FR2652073A1 (fr) | 1991-03-22 |
| DE3991744T (pt) | 1991-10-10 |
| GB9110895D0 (en) | 1991-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6525104B2 (en) | Steam reforming | |
| CN110799452B (zh) | 用于制备合成气的方法 | |
| US7314891B2 (en) | Production of hydrocarbons | |
| US9040011B2 (en) | Process for producing ammonia synthesis gas | |
| US7323497B2 (en) | Production of hydrocarbons by steam reforming and Fischer-Tropsch reaction | |
| CA1144099A (en) | Catalytic steam reforming of hydrocarbons | |
| ES2440016T3 (es) | Procedimiento para la coproducción de metanol y amoníaco | |
| EP0834465B1 (en) | Steam reforming process | |
| ES2960926T3 (es) | Procedimiento para la preparación de gas de síntesis | |
| JPS6261521B2 (pt) | ||
| CN105858603A (zh) | 制备氨合成气的方法 | |
| NO309520B1 (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av karbonmonoksydrik gass | |
| EP1162170B2 (en) | Method of manufacturing a synthesis gas to be employed for the synthesis of gasoline, kerosene and gas oil | |
| WO2017150600A1 (ja) | 燃料ガス供給装置および燃料ガス供給方法 | |
| US4699631A (en) | Partial oxidation of hydrocarbon gases | |
| PT95234A (pt) | Processo de producao de um gas contendo hidrogenio | |
| JP4154123B2 (ja) | 炭化水素供給原料の自動熱改質の方法 | |
| DK173745B1 (da) | Fremgangsmåde til autotermisk reforming af carbonhydridmateriale | |
| SU798031A1 (ru) | Способ получени аммиака и метанола | |
| KR0131530B1 (ko) | 탄화수소로부터의 합성가스 제조방법 | |
| BR112020001485A2 (pt) | método para a preparação de gás de síntese | |
| WO2019162781A1 (en) | Processes for oxidative pyrolysis of hydrocarbons to produce syngas and c2 hydrocarbons | |
| EP1985580A1 (en) | Process for producing methanol synthesis gas | |
| RO109934B1 (ro) | Procedeu de obținere a gazului de sinteză | |
| HU212607B (en) | Process for producing ammonia synthesis gas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 19901228 |
|
| FC3A | Refusal |
Effective date: 19961218 |