RU1819848C - Способ термокаталитического получени водорода - Google Patents

Abstract

Использование: в нефтеперерабатывающей , химической и нефтехимической отрасл х промышленности. Сущность изобретени : решает проблему расширени  ресурсов сырь  и снижени  энергоемкости технологической схемы получени  водорода . Конверсию углеводородного сырь  осу- ществл ют в движущемс  слое гранулированного катализатора в трех реакторах , работающих в сменно-циклическом режиме по стади м реакции и двухступенчатой регенерации, перва  ступень - при подаче вод ного пара, втора  - при подаче воздуха. Применение двухступенчатой регенерации катализатора от отложени  кокса позвол ет не только восстановить каталитическую активность катализатора, но и увеличить выработку водородсодержащего газа, а также обеспечить подвод тепла на реакцию . 1 табл.. 1 ил.

Description

ел

С

Изобретение относитс  к способам производства водорода и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической отрасл х промышленности.

Целью изобретени   вл етс  расширение ресурсов сырь  при одновременном значительном сокращении расхода топлива на процесс и соответственно затрат на эксплуатацию установки при обеспечении стабильности работы установки в целом.

Поставленна  цель достигаетс  путем использовани  трех реакторов с движущимс  слоем гранулированного катализатора (типа ГИАП или КСН). работающих в сменно-циклическом режиме по стади м реакции и регенерации. При этом проведение реакции без вод ного пара или с незначительным его количеством (дозирование вод ного пара обусловлено молекул рной массой сырь  и тепловым эффектом реакции , величина которого при сокращении подачи пара значительно уменьшаетс  сопровождаетс  образованием кокса на поверхности катализатора. Последующа  двухступенчата  регенераци  катализатора: I стади  - при подаче вод ного пара, в период которой образующийс  водородсо- держащий газ (см. табл.1) выводитс  совместно с потоком газа из реактора на стадии реакции, и 2 стади  - воздухом; позвол ет, с одной стороны, восстановить каталитическую активность катализатора и увеличить выработку водородсодержащего газа, а с другой стороны, генерировать тепло, аккумулирование которого слоем катализатора перед подачей сырь  в стадии реакции обеспечит проведение последней и позволит свести тепловой баланс стадий реакци  - регенераци  к нулю. Кроме того, путем варь-. ировани  времени циклов реакции регенерации и расхода вод ного пара создаютс 

00

ч5

00

00

услови , позвол ющие вести процесс конверсии широкой гаммы нефтепродуктов (природного газа, водородсодержащего газа , газового конденсата, низкосортных бензинов , низкосортных керосинов, дизельных фракций и гудронов в растворител х) без дополнительной, кроме неглубокой сероочистки , подготовки к переработке и с замкнутым тепловым балансом,

Предлагаемый способ может быть осуществлен по представленной ниже схеме (фиг, 1), в которй й термокатал итический п ро- цесс производства водарода провод т в вертикальных реакторйх 1 .загруженных гра нулиррва н н ым катализатором, движущимс  сверху вниз. : : : : ; : ; . .

Равномерность распределени  воздуха , вод ного napav/raiaa или .паров по/сече- н и ю .Уу- катализатора . ;: , в/, у реакторах обеспечиваетс внешними ра с пр.еделитель- ными2 и сбЬрными З коллектораии : ;у У:-у у у ..-- На лин  х-гю дачи сырь ; вод ного пара и воздуха у н влеНьг ключающиер устройства 4. .печиваю- щйе .сменно диклйческий режим .ура б рты peakTopOBvS п рОмежутачйа емкХ с1гь.ката- Улизатора-у У ;-У;У: у.Уv.:-УУУ ;: -У::;У;..:;-. /Циркул ци :: жаталиаатара ;оеущёсТв- л етс  е помощью .системы .отсекающих .клапанов В,; .обеспечивающих его. пери оди ческое движение. .При.этомг движение; каждой порции; катализатора Ьсуществвдётс  при последовательной открытии :рднрго из шести клапайов rtipw пйти закрытых, -что предотвращае/тперётЬк газов по транспор- ть)ым лини м поддерживает: заданное давление .реакторах, :.-. .-. :: V; ; .V- ;.-;;:

Указанна  система транепорта дисперсных кбмтакто.е-используетс  в промышленности на установках риформинга при давлении до 1б йтм и повышенных темпера- турах,.. ; ;.:- i ; . ; ; - ..:-; ; :; .:.. :

В услови х рассматриваемой схемы циркул ци  также необходима дл  периодический замены без остановки установки катализатора в реакторах в св зи с его постепенной дезактивацией и измельчением . . ; .-.. . ;. . ./. : : .Дл  отделени  мелочи и возврата рабочей фракции в реакционную систему установлено сепарационное устройство 7.

Дл  догрузки свежего катализатора предусматриваетс  загрузочный бункер 8. соединенный транспортной линией с верхним бункером 9.

Кроме того, движение катализатора в плотном слое способствует улучшению распределени  газопаровых потоков по сечению реакторов и снижению перепада давлени  о них.

В схеме также предусмотрены: теплооб- менное устройство 10, циклонный сепаратор 11, насос 12, газодувка 13, а также линии; жидкого сырь  14, газообразного

сырь  15, воздуха 16, вод ного пара 17, дымовых газов 18, газов конверсии 19, отработанного катализатора 20, транспортного воздуха 21, свежего катализатора 22, необходимые дл  нормальной эксплуатации установки . ; /::

Установка работает следующим образом: жидкое сырье 14 после насоса 12, нагретое до температуре 600°С в теплообменнике 10 в.парогазообразном состо нии поступает в реактор 1, где проходит парова  конверси  углеводородов. Переключением реакторов чередуютс  стадии (несколько минут) реакции и регенерации . При переработке газообразного сырь 

используетс  лини  15. После стадии окислительной регенерации катализатора кратковременно (0,5т 1 мин) возобновл етс  подача йОд ного пара дл  осуществлени  продувки ;слр  катализатора перед стадией

реакции. Вод ной пар 17 или воздух 16, подаваемые в реактор Т; nouofpeeatoT в ре- генеративных теплообменниках 10 ДО

у;;бборс.:.:.-.- 1л .. -/ :,;:-y-v::;. ., Использование трех реакторов, работающих по схеме 2; 1 или 1:2, позвол ет в зависимостиs г качества сырь  и выбранного режима варьировать соотношение времени реакции и регенерации, Газы конверсии 19; содержащие 70-80% водорода, пройд  теплообменное устройство 10 и циклонный сеnapafflp 11, поступают на дальнейшую Очистку и нонцентрироваНиё водорода, аналогичные прототипу.

На специальной установке, моделирующей реактор, работающий в Циклическом режиме, были проведены эксперименты, услови  и результаты которых представлены в таблице и примерах, характеризующих различные технологические режимы процесса.

п ример 1.Каталитическа  конверси 

углеводородного газа, Содержащего, об.%:

СЩ 86,95: СаНб 10,7; СзНз 1,04; СА 1,25; Сб

: 0,09 М 20, в сменно-циклическом режиме

(1:2) по стади м реакции (6 мин) мг окислительной регенерации (12 мин) при температуре реакции 870°С и объемной скорости подачи газа, 325.

Вод ной пар в реактор подавалс  в соотношении 0,1:1 моль на 1 моль сырь .

Сопоставление экспериментальных данных (табл.1) с показател ми прототипа свидетельствует, что в отдельных примерах (3 и 7) выход водорода ниже. Последнее не  вл етс  недостатком предлагаемого процесса производства водорода, а обусловлено отсутствием вод ного пара в стадии ре акции, подача которого увеличивает выход водорода. Указанное подтверждаетс  примерами 4 и 5, кроме того, необходимо отметить , что, несмотр  на уменьшение потенциального содержани  водорода в т желых сырьевых фракци х/используемых в предлагаемом процессе, достигаетс  (примеры 5 и б)-больше, чем в прототипе выход водорода.

П р и м е р 2. Каталитическа  конверси  углеводородного газа в режиме примера 1 с использованием вод ного пара при соотношении пар/газ - 3:1 (моль/моль), . .

П р и м е р 3. Каталитическа  конверси  бензина (плотность - 0,7618; массовое содержание , %: ароматических углеводородов 16,84; непредельных углеводородов 19,71; серы 0,63; начало кипени  (0°С) 50, конец кипени  205), М 108. Объемна  скорость подачи бензина, ч 0.54, остальные параметры по примеру 1.

Вод ной пар в систему не подавалс .

П р и м е р 4. Каталитическа  конверси  бензина в режиме примера 3 при подаче вод ного пара с соотношением пар/бензин - 1,3:1 (моль/моль).

П р и м е р 5. Каталитическа  конверси  керосина (плотность 0.8185; массовое со- держание, %: ароматических углеводородов 21,02; непредельных углеводородов 0,06; серы 0,021; начало кипени  (0°С) 175. конец кипени  307) в режиме примера 3. Вод ной пар в систему не подавалс .

П р и м е р 6. Каталитическа  конверси  керосина в режиме примера -5 при подаче вод ного пара с соотношением пар/керосин - 1,2:1 (моль/моль).

Пример. Каталитическа  конверси  дизельного топлива М 200 (плотность 0,8363; массовое содержание, %: ароматических углеводородов 30, непредельных углеводородов 1,12; серы 0,13; начало кипени  (0°С) - 185. конец кипени  - 363) в режиме примера 3. .

Вод ной пар не подавалс .

ПримерЗ. Каталитическа  конверси  дизельного топлива в режиме примера 7 при подаче вод ного пара с соотношением пар/дизельное топлмво 1.2:1 (моль/моль).

П р и м е р 9. Каталитическа  конверси  дизельного топлива в режиме примера 8. Цикл реакции 5 мин. регенераци  вод ным паром, подаваемом в соотношении 2 кг/кг кокса, ТО мин и воздухом 5 мин.

Таким образом в соответствии с представленным описанием и экспериментальными данными предлагаемый способ

термокаталитического производства водорода позвол ет:

перерабатывать углеводородное сырье широкого фракционного состава, содержащее непредельные, ароматические углеводороды и смолы;

упростить технологическую схему получени  водорода и сократить расход вод ного пара, уменьшить потребление тепла в стадии реакции;

уменьшить количество балластного газа (СОа) и тем самым сократить мощность блоков очистки и концентрировани  водорода;

увеличить выработку водорода в стадии дожига СО в С02 в св зи с возрастанием отношени  СО/СОз;

осуществлением стадии регенерации катализатора в две ступени увеличить выработку водорода при подаче вод ного пара на 1 ступень регенерации и обеспечить тепловой режим стадии каталитической конверсии сырь  за счет аккумулировани  слоем катализатора тепла, выделившегос  в период II ступени окислительной реген°ера- ции катализатора воздухом;

использовать аппараты из слаболегированных сталей;

обеспечить стабильную работу реакторного блока вне зависимости от термостойкости катализатора.

Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа в сравнении с базовым обьектом (установкой Г-43-107 ГНПЗ им. Ленина) составит ориентировочно 476 тыс.руб. в год (за счет снижени  затрат на топливо).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ термокаталитического получени  водорода, включающий паровую каталитическую конверсию углеводородного сырь , двухступенчатую конверсию окиси углерода, очистку конвертированного газа от двуокиси углерода и метанирование окислов углерода, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергозатрат и обеспечени  возможности использовани  углеводородного сырь  с мол.м. 20-200, паровую конверсию осуществл ют в движущемс  слое гранулированного катализатора , подаваемого в параллельные реакторы, работающие в циклическом режиме, причем на стадии конверсии в поток сырь  подают перегретый вод ной пар в отношении 0,1-3 моль на 1 моль сырь , при этом провод т адиабатическую регенерацию катализатора в две ступени, на первую из них подают вод ной пар. а на вторую - воздух, с последующей продувкой сло  катализатора вод ным паром.

   10 - газ стадии регенерации вод ным паром после опыта 9.

   IQ

   3-- rf

   10