RU2075432C1 - Method of generating synthesis gas - Google Patents

Method of generating synthesis gas Download PDF

Info

Publication number
RU2075432C1
RU2075432C1 RU92014743A RU92014743A RU2075432C1 RU 2075432 C1 RU2075432 C1 RU 2075432C1 RU 92014743 A RU92014743 A RU 92014743A RU 92014743 A RU92014743 A RU 92014743A RU 2075432 C1 RU2075432 C1 RU 2075432C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water vapor
mixing chamber
reactor
hydrocarbons
reaction products
Prior art date
Application number
RU92014743A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92014743A (en
Inventor
Н.В. Алексеев
Ю.Н. Мамонтов
Г.Н. Разина
А.Н. Тимошевский
Ю.М. Гольдберг
И.Ю. Литвинцев
М.И. Урицкий
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа - Промышленно-финансовая группа Ассоциации "Внедрение"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа - Промышленно-финансовая группа Ассоциации "Внедрение" filed Critical Акционерное общество закрытого типа - Промышленно-финансовая группа Ассоциации "Внедрение"
Priority to RU92014743A priority Critical patent/RU2075432C1/en
Publication of RU92014743A publication Critical patent/RU92014743A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2075432C1 publication Critical patent/RU2075432C1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: gas fuel production. SUBSTANCE: hydrocarbon raw material is converted it plasma flow by way of introducing steam into plasmotron followed by entering plasma and hydrocarbons into mixing chamber and feeding obtained mixture into reactor. A part of steam is entered into mixing chamber and/or a part of hydrocarbons is entered into plasmotron. EFFECT: enhanced efficiency.

Description

Изобретение относится к области химической технологии, в частности, к получению синтез-газа, который находит широкое применение при получении метанола, оксопродуктов и других органических соединений. The invention relates to the field of chemical technology, in particular, to the production of synthesis gas, which is widely used in the production of methanol, oxo products and other organic compounds.

К настоящему времени предложено и реализовано большое число способов получения синтез-газа из углеводородного сырья, основанных на взаимодействии углеводородов с водяным паром, кислородом, диоксидом углерода, а также с их смесями [1]
Данные процессы реализуются как за счет тепла, выделяющегося в результате экзотермических реакций углеводородов с кислородом (автотермическая конверсия углеводородов), а также за счет внешнего источника энергии для эндотермических реакций углеводородов с водяным паром (паровая конверсия углеводородов). Для увеличения производительности и увеличения выхода процессы конверсии осуществляют также в присутствии гетерогенных катализаторов.To date, a large number of methods for producing synthesis gas from hydrocarbon feedstocks based on the interaction of hydrocarbons with water vapor, oxygen, carbon dioxide, and also mixtures thereof have been proposed and implemented [1]
These processes are realized both due to the heat released as a result of exothermic reactions of hydrocarbons with oxygen (autothermal conversion of hydrocarbons), and also due to an external energy source for endothermic reactions of hydrocarbons with water vapor (steam conversion of hydrocarbons). To increase productivity and increase yield, conversion processes are also carried out in the presence of heterogeneous catalysts.

Основными недостатками данных способов являются получение синтез-газа, требующего дополнительных сложных методов очистки (кислородная конверсия), повышенное саже- и смолообразование (закоксовывание катализаторов) и высокие энергетические затраты. The main disadvantages of these methods are the production of synthesis gas, which requires additional complex purification methods (oxygen conversion), increased soot and gum formation (coking of catalysts) and high energy costs.

Известен способ получения синтез-газа паровой конверсией углеводородов в струе плазмы. Поток водяного пара подают в дуговой плазмотрон, где он нагревается до температуры несколько тысяч градусов, и затем в виде частично диссоциированной струи плазмы подают в камеру смешения, где его смешивают с потоком углеводородов и направляют в реактор [2]
Основными недостатками данного способа являются ограниченный ресурс работы электродугового плазмотрона (200 ч) и образование ацетилена (до 8 об.), наличие значительного количества которого в продуктах требует использования специальных методов его выделения [2]
Техническим решением задачи является увеличение ресурса работы электродугового плазмотрона и снижение содержания непредельных соединений в продуктах реакции.A known method of producing synthesis gas by steam conversion of hydrocarbons in a plasma jet. A stream of water vapor is fed into an arc plasmatron, where it is heated to a temperature of several thousand degrees, and then it is fed into a mixing chamber as a partially dissociated plasma jet, where it is mixed with a stream of hydrocarbons and sent to a reactor [2]
The main disadvantages of this method are the limited life of the electric arc plasma torch (200 h) and the formation of acetylene (up to 8 vol.), The presence of a significant amount of which in the products requires the use of special methods for its isolation [2]
The technical solution to the problem is to increase the life of the electric arc plasma torch and reduce the content of unsaturated compounds in the reaction products.

Данная задача решается конверсией углеводородного сырья водяным паров в струе плазмы при подаче водяного пара в плазмотрон и углеводородов в камеру смешения с плазмой, с последующей подачей смеси в реактор, отличительной особенностью которого является то, что часть от общего количества водяного пара подают в камеру смешения и/или часть от общего количества углеводородов подают в плазмотрон. This problem is solved by the conversion of hydrocarbon feedstock to water vapor in a plasma jet when water vapor is fed into the plasma torch and hydrocarbons into the mixing chamber with the plasma, followed by supplying the mixture to the reactor, the distinguishing feature of which is that part of the total amount of water vapor is fed into the mixing chamber and / or part of the total amount of hydrocarbons is fed into the plasma torch.

Следующие примеры иллюстрируют способ. The following examples illustrate the method.

Пример 1. Example 1

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 5 кг/час водяного пара и 4,44 кг/ч метана. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 5 кг/ч водяного пара и 4,44 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,1 с. Давление ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1300 К. Состав продуктов реакции, об. H2 67,2; CO 18,4; H2O 9,3; CH4 1,0; C2H2 4,1. Ресурс работы медного цилиндрического анода 400 часов.50 kg / h of water vapor and 4.44 kg / h of methane are supplied to a 50 kW electric arc plasmatron. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 5 kg / h of water vapor and 4.44 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.1 s. Pressure ata. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1300 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 67.2; CO 18.4; H 2 O 9.3; CH 4 1.0; C 2 H 2 4.1. The life of a copper cylindrical anode is 400 hours.

Пример 2. Example 2

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 9 кг/ч водяного пара и 1 кг/ч метана. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 1 кг/ч водяного пара и 7,88 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта - 0,05 с. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 71,5; CO 22,6; H2O 3,7; CH4 1,0; C2H2 1,2. Ресурс работы медного цилиндрического анода 300 часов.50 kg of water vapor and 1 kg / h of methane are supplied to a 50 kW electric arc plasmatron. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 1 kg / h of water vapor and 7.88 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time - 0.05 s. Pressure 1 ata. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 71.5; CO 22.6; H 2 O 3.7; CH 4 1.0; C 2 H 2 1.2. The life of a copper cylindrical anode is 300 hours.

Пример 3. Example 3

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 10 кг/ч водяного пара и 4,44 кг/ч метана. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 4,44 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 с. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 69,5; CO 20,5; H2O 6,4; CH4 1,0; C2H2 2,6. Ресурс работы медного цилиндрического анода 350 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 10 kg / h of water vapor and 4.44 kg / h of methane. The plasma stream exiting the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 4.44 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 s. Pressure 1 ata. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 69.5; CO 20.5; H 2 O 6.4; CH 4 1.0; C 2 H 2 2.6. The service life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Пример 4. Example 4

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 10 кг/ч водяного пара и 1 кг/ч метана. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 7,88 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 с. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 67,0; CO 18,5; H2O 94,4; CH4 0,9; C2H2 4,2. Ресурс работы медного цилиндрического анода 380 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 10 kg / h of water vapor and 1 kg / h of methane. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 7.88 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 s. Pressure 1 ata. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 67.0; CO 18.5; H 2 O 94.4; CH 4 0.9; C 2 H 2 4.2. The service life of a copper cylindrical anode is 380 hours.

Пример 5. Example 5

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 7 кг/ч водяного пара. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 3 кг/ч водяного пара и 8,88 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,1 ч. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1300 К. Состав продуктов реакции, об. H2 71,0; CO 23,1; H2O 3,2; CH4 1,5; C2H2 1,2. Ресурс работы медного цилиндрического анода 300 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 7 kg / h of water vapor. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 3 kg / h of water vapor and 8.88 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.1 hours. Pressure 1 at. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1300 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 71.0; CO 23.1; H 2 O 3.2; CH 4 1.5; C 2 H 2 1.2. The life of a copper cylindrical anode is 300 hours.

Пример 6. Example 6

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 9 кг/ч водяного пара. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 1 кг/ч водяного пара и 8,88 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 ч. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 66,2; CO 20,0; H2O 9,0; CH4 0,9; C2H2 3,9. Ресурс работы медного цилиндрического анода 350 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 9 kg / h of water vapor. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 1 kg / h of water vapor and 8.88 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 hours. Pressure 1 at. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 66.2; CO 20.0; H 2 O 9.0; CH 4 0.9; C 2 H 2 3.9. The service life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Пример 7. Example 7

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 9 кг/ч водяного пара и 1 кг/ч метана. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона смешивают, в камере смешения с 1 кг/ч водяного пара и 4,9 кг/ч метана. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта - 0,05 ч. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 66,2; CO 20,4; H2O 12,3; CH4 0,8; C2H2 0,3. Ресурс работы медного цилиндрического анода 350 часов.50 kg of water vapor and 1 kg / h of methane are supplied to a 50 kW electric arc plasmatron. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 1 kg / h of water vapor and 4.9 kg / h of methane. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time - 0.05 hours. Pressure 1 at. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 66.2; CO 20.4; H 2 O 12.3; CH 4 0.8; C 2 H 2 0.3. The service life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Пример 8. Example 8

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 10 кг/ч водяного пара и 0,5 кг/ч углеводородов (УВ) общей формулы CnHm, где n 4; m 8,3. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона смешивают в камере смешения с 5,7 кг/ч углеводородов. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 ч. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 52,6; CO 25,9; H2O 19,2; УВ 1,8; C2H2 0,5. Ресурс работы медного цилиндрического анода 350 часов.In the electric arc plasma torch with a capacity of 50 kW serves 10 kg / h of water vapor and 0.5 kg / h of hydrocarbons (HC) of the General formula C n H m , where n 4; m 8.3. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in the mixing chamber with 5.7 kg / h of hydrocarbons. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 hours. Pressure 1 at. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 52.6; CO 25.9; H 2 O 19.2; HC 1.8; C 2 H 2 0.5. The service life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Пример 9. Example 9

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 8 кг/ч водяного пара. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона, смешивают в камере смешения с 2 кг/ч водяного пара и 6,2 кг/ч УВ. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 ч. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 52,0; CO 25,5; H2O 19,4; УВ - 2,1; C2H2 1,0. Ресурс работы медного цилиндрического анода - 350 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 8 kg / h of water vapor. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 2 kg / h of water vapor and 6.2 kg / h of HC. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 hours. Pressure 1 at. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 52.0; CO 25.5; H 2 O 19.4; HC - 2.1; C 2 H 2 1.0. The life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Пример 10. Example 10

В электродуговой плазмотрон мощностью 50 кВт подают 8 кг/ч водяного пара и 1 кг/ч УВ. Плазменный поток, выходящий из плазмотрона смешивают в камере смешения с 2 кг/ч водяного пара и 5,2 кг/ч УВ. Полученную смесь подают в реактор, выполненный в виде футерованного канала. Время контакта 0,05 с. Давление 1 ата. Температура продуктов реакции на выходе из реактора 1500 К. Состав продуктов реакции, об. H2 5,2; CO 26,0; H2O 19,0; УВ 1,7; C2H2 0,1. Ресурс работы медного цилиндрического анода 350 часов.A 50 kW electric arc plasma torch delivers 8 kg / h of water vapor and 1 kg / h of HC. The plasma stream leaving the plasma torch is mixed in a mixing chamber with 2 kg / h of water vapor and 5.2 kg / h of HC. The resulting mixture is fed into a reactor made in the form of a lined channel. Contact time 0.05 s. Pressure 1 ata. The temperature of the reaction products at the outlet of the reactor is 1500 K. The composition of the reaction products, vol. H 2 5.2; CO 26.0; H 2 O 19.0; HC 1.7; C 2 H 2 0.1. The service life of a copper cylindrical anode is 350 hours.

Проведение процесса описанным способом позволяет увеличить ресурс работы медного цилиндрического анода с 200 до 300 400 часов и снизить содержание ацетилена в продуктах реакции до 0,3 4,2 об. Carrying out the process in the described manner allows to increase the life of the copper cylindrical anode from 200 to 300,400 hours and reduce the acetylene content in the reaction products to 0.3 4.2 vol.

Claims (1)

Способ получения синтез-газа конверсией углеводородного сырья с водяным паром в струе плазмы, включающий подачу водяного пара в плазмотрон с последующим введением полученной плазмы и углеводородов в камеру смешения, подачу полученной смеси в реактор, отличающийся тем, что часть водяного пара вводят в камеру смешения и/или часть углеводородов вводят в плазмотрон. A method of producing synthesis gas by converting hydrocarbon feedstock with water vapor in a plasma jet, comprising supplying water vapor to a plasma torch, followed by introducing the resulting plasma and hydrocarbons into the mixing chamber, feeding the resulting mixture to the reactor, characterized in that part of the water vapor is introduced into the mixing chamber and / or part of the hydrocarbons is introduced into the plasmatron.
RU92014743A 1992-12-28 1992-12-28 Method of generating synthesis gas RU2075432C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92014743A RU2075432C1 (en) 1992-12-28 1992-12-28 Method of generating synthesis gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92014743A RU2075432C1 (en) 1992-12-28 1992-12-28 Method of generating synthesis gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92014743A RU92014743A (en) 1995-07-09
RU2075432C1 true RU2075432C1 (en) 1997-03-20

Family

ID=20134423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92014743A RU2075432C1 (en) 1992-12-28 1992-12-28 Method of generating synthesis gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2075432C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014027930A3 (en) * 2012-08-17 2014-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Про" Method for the microwave conversion of a methane-water mixture into synthesis gas
RU2699124C1 (en) * 2019-01-30 2019-09-03 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Plasma-chemical synthesis gas production method and installation for its implementation
RU2757377C1 (en) * 2020-10-01 2021-10-14 Квантум Индастрис ЛЛС Method for producing low-temperature plasma and hot gas for physico-chemical effect on substances and unit for producing low-temperature plasma and hot gas for physico-chemical effect on substances (variants)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Степанов А.В. Получение водорода и водород-содержащих газов. - Киев.: Наукова думка, 1982. 2. Первый всесоюзный симпозиум по плазмохимии. Краткое содержание докладов. - М.: 1971, с.149-150. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014027930A3 (en) * 2012-08-17 2014-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Про" Method for the microwave conversion of a methane-water mixture into synthesis gas
RU2513622C2 (en) * 2012-08-17 2014-04-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Про" Method for microwave conversion of methane-water mixture to synthesis gas
RU2699124C1 (en) * 2019-01-30 2019-09-03 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Plasma-chemical synthesis gas production method and installation for its implementation
RU2757377C1 (en) * 2020-10-01 2021-10-14 Квантум Индастрис ЛЛС Method for producing low-temperature plasma and hot gas for physico-chemical effect on substances and unit for producing low-temperature plasma and hot gas for physico-chemical effect on substances (variants)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4339546A (en) Production of methanol from organic waste material by use of plasma jet
RU2158747C1 (en) Method of direct pyrolysis of methane
US4758375A (en) Conversion process
JP2001010984A (en) Production of acetylene and synthesis gas
MY101681A (en) Autothermal production of synthesis gas.
JPH0473467B2 (en)
EA025607B1 (en) Method of reforming gasification gas
NO972121L (en) Conversion of methanol to gasoline
GB9712209D0 (en) Methanol
EP1996679A1 (en) A method of converting coal into fuels
KR100711349B1 (en) Manufacturing method for syngas using tri-reforming reaction
Jasiński et al. Hydrogen production via methane reforming using various microwave plasma sources
GB2165551A (en) Production of synthesis gas
JP2004509926A (en) Conversion of methane and hydrogen sulfide in nonthermal pulsed corona and silent discharge reactors
RU2075432C1 (en) Method of generating synthesis gas
US7285189B2 (en) Method for steam reforming of chain hydrocarbon
AU4883800A (en) Hydrocarbon synthesis
WO2012112065A1 (en) Method and device for generating synthesis gas
JP2024511180A (en) Method for producing synthesis gas mixture
KR20200001872A (en) Production method of Methane with two-step fluidized bed reactor for improving conversion
EP0502914A1 (en) Preparation of hetero-atoms(s) containing hydrocarbons
RU92014743A (en) METHOD OF OBTAINING SYNTHESIS GAS
US4921685A (en) Method for methane conversion
JP2004503528A (en) Method and apparatus for producing methanethiol
RU2088517C1 (en) Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material