RU2088517C1 - Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material - Google Patents
Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088517C1 RU2088517C1 SU5022181A RU2088517C1 RU 2088517 C1 RU2088517 C1 RU 2088517C1 SU 5022181 A SU5022181 A SU 5022181A RU 2088517 C1 RU2088517 C1 RU 2088517C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- temperature
- conversion
- gas
- outlet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способу конверсии углеводородного сырья и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности для получения газа для синтеза метанола, высших спиртов, аммиака, а также технического водорода. The present invention relates to a method for the conversion of hydrocarbons and can be used in the chemical and petrochemical industries to produce gas for the synthesis of methanol, higher alcohols, ammonia, as well as technical hydrogen.
Известен способ двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья, где на первой ступени проводится паровая конверсия углеводородов при 400-880oC в трубчатых печах с обогревом реакционных труб за счет тепла, которое выделяется при сгорании топлива, например, углеводородного сырья. На второй ступени проводится конверсия в шахтном реакторе в присутствии кислородсодержащего газа при температуре 900-1000oC.A known method of two-stage catalytic conversion of hydrocarbons, where the first stage is the steam conversion of hydrocarbons at 400-880 o C in tube furnaces with heating of the reaction pipes due to the heat that is released during the combustion of fuel, for example, hydrocarbon feedstock. The second stage is the conversion in a shaft reactor in the presence of an oxygen-containing gas at a temperature of 900-1000 o C.
Наиболее близким техническим решением является способ двухступенчатой каталитической конверсии природного газа, где газ делят на два потока, один из которых смешивают с паром, подогревают до температуры 480oC и под давлением 3,4 МПа подают на первую ступень паровую конверсию углеводородов. Процесс паровой конверсии осуществляют в трубчатом реакторе на никелевом катализаторе. Конвертированный газ с температурой 790-800oC смешивают со вторым потоком газа, увлажняют паром и подают на вторую ступень в шахтный реактор, куда подают и кислород. В шахтном реакторе протекает парокислородная конверсия и выходящий из шахтного реактора конвертированный газ при температуре 980oC и давлении 3,3 МПа подают в межтрубное пространство трубчатого реактора, где он охлаждается до температуры 560-590oC, отдавая тепло реакционным трубам.The closest technical solution is the method of two-stage catalytic conversion of natural gas, where the gas is divided into two streams, one of which is mixed with steam, heated to a temperature of 480 o C and under a pressure of 3.4 MPa serves on the first stage steam conversion of hydrocarbons. The steam conversion process is carried out in a tubular reactor on a nickel catalyst. The converted gas with a temperature of 790-800 o C is mixed with a second gas stream, moistened with steam and fed to the second stage in a shaft reactor, where oxygen is also supplied. A steam-oxygen conversion takes place in the shaft reactor and the converted gas leaving the shaft reactor at a temperature of 980 ° C and a pressure of 3.3 MPa is fed into the annular space of the tubular reactor, where it is cooled to a temperature of 560-590 ° C, transferring heat to the reaction tubes.
Недостатком известных способов является то, что на первой ступени конверсии используют дорогостоящий, сложный в изготовлении и эксплуатации трубчатый реактор с огневым обогревом или обогревом конвертированным газом с температурой 1700-600oC.A disadvantage of the known methods is that in the first stage of conversion they use an expensive, difficult to manufacture and operate a tubular reactor with fire heating or heating with converted gas with a temperature of 1700-600 o C.
Реакционные трубы изготавливаются из дорогостоящей жаропрочной стали. Катализатор конверсии располагается в трубах и для агрегатов большой мощности требуются реакторы с большим количеством труб. По конструктивным соображениям требуется в некоторых случаях использовать два и более реакторов. Конструкция трубчатого реактора сложная, а из-за большого числа реакционных труб снижается надежность его работы. Скорость эндотермической реакции паровой конверсии углеводородов в трубах лимитируется подводом тепла от греющего газа. При этом наблюдаются большие градиенты температур между газовым потоком и наружной поверхностью реакционной трубы, а также в слое катализатора от внутренней стенки трубы к ее центру. Температура по длине реакционной трубы в слое катализатора меняется от 400-530oC на входе до 750-880oC на выходе. Значительная часть катализатора находится при температуре 400-650oC, при которой скорость реакции низкая. Это приводит к увеличению числа труб, их диаметра и длины и, следовательно, объема катализатора.Reaction tubes are made of costly heat resistant steel. The conversion catalyst is located in the pipes and reactors with a large number of pipes are required for large power units. For design reasons, in some cases it is required to use two or more reactors. The design of the tubular reactor is complex, and due to the large number of reaction tubes, the reliability of its operation is reduced. The rate of endothermic steam reforming of hydrocarbons in pipes is limited by the supply of heat from the heating gas. In this case, large temperature gradients are observed between the gas stream and the outer surface of the reaction tube, as well as in the catalyst layer from the inner wall of the pipe to its center. The temperature along the length of the reaction tube in the catalyst bed varies from 400-530 o C at the inlet to 750-880 o C at the outlet. A significant part of the catalyst is at a temperature of 400-650 o C, at which the reaction rate is low. This leads to an increase in the number of pipes, their diameter and length and, consequently, the volume of the catalyst.
Целью предполагаемого изобретения является упрощение технологического процесса конверсии и увеличение производительности единицы объема катализатора. The aim of the proposed invention is to simplify the conversion process and increase the productivity of a unit volume of catalyst.
Указанная цель достигается при реализации способа двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья путем превращения его на первой ступени за счет тепла продуктов реакции второй ступени в присутствии водяного пара с последующим превращением полученных продуктов на второй ступени в присутствии кислородсодержащего газа, причем паровую конверсию на первой ступени ведут при разности температур на входе и выходе из слоя катализатора 25-70oC за счет тепла продуктов реакции второй ступени при нагревании твердых междисперсных частиц, циркулирующих по замкнутому контуру. Температура конверсии на первой ступени составляет 629-773oC. Конвертированный газ на выходе из системы имеет температуру 700-818oC.This goal is achieved by implementing the method of two-stage catalytic conversion of hydrocarbon feedstock by converting it in the first stage due to the heat of the reaction products of the second stage in the presence of water vapor, followed by the conversion of the obtained products to the second stage in the presence of an oxygen-containing gas, and the steam conversion in the first stage is carried out at a difference temperatures at the inlet and outlet of the catalyst layer 25-70 o C due to the heat of the reaction products of the second stage when heating solid dispersed particles circulating in a closed loop. The conversion temperature in the first stage is 629-773 o C. The converted gas at the outlet of the system has a temperature of 700-818 o C.
Сущность предлагаемого способа двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья заключается в следующем. The essence of the proposed method of two-stage catalytic conversion of hydrocarbon feedstock is as follows.
Природный газ, очищенный от сернистых соединений, смешивают с паром и направляют на 1 ступень конверсии. Возможно деление его на два потока, тогда первый поток смешивают с паром и при температуре 480-530oC и давлении 2-7 МПа подают на первую ступень конверсии, где парогазовую смесь нагревают твердым мелкодисперсным теплоносителем, имеющим температуру 700-820oC. Затем смесь поступает в шахтный реактор на никелевый катализатор. В реакторе с заторможенным псевдоожиженным слоем проводят эндотермическую реакцию. Затем продукты реакции на выходе из первой ступени отделяют от твердых частиц и смешивают со вторым потоком природного газа, который увлажняют водяным паром и направляют на вторую ступень конверсии, на входе в которую смешивают с кислородом. В шахтном конверторе проходит каталитическая парокислородная конверсия углеводородов. Парогазовая смесь после второй ступени конверсии поступает в подогреватель твердых мелкодисперсных частиц, которые подают из первой ступени. В подогревателе твердые мелкодисперсные частицы нагревают до температуры 700-820oC и направляют на первую ступень конверсии для проведения реакции. Полученную парогазовую смесь используют для утилизации тепла и направляют на дальнейшую переработку.Natural gas, purified from sulfur compounds, is mixed with steam and sent to the 1st stage of conversion. It is possible to divide it into two streams, then the first stream is mixed with steam and at a temperature of 480-530 o C and a pressure of 2-7 MPa is fed to the first stage of conversion, where the vapor-gas mixture is heated with a solid finely dispersed heat carrier having a temperature of 700-820 o C. Then the mixture enters the shaft reactor on a nickel catalyst. In an inhibited fluidized bed reactor, an endothermic reaction is carried out. Then the reaction products at the outlet of the first stage are separated from the solid particles and mixed with a second natural gas stream, which is moistened with water vapor and sent to the second conversion stage, at the entrance of which they are mixed with oxygen. A catalytic steam-oxygen conversion of hydrocarbons takes place in a mine converter. The vapor-gas mixture after the second stage of conversion enters the heater of fine fine particles, which are fed from the first stage. In the heater, solid fine particles are heated to a temperature of 700-820 o C and sent to the first stage of conversion for the reaction. The resulting vapor-gas mixture is used for heat recovery and sent for further processing.
Использование на первой ступени конверсии углеводородного сырья в качестве теплоносителя твердых мелкодисперсных частиц, которые находятся в паровом пространстве зерен катализатора в режиме заторможенного псевдоожиженного слоя, позволяет отказаться от трубчатого реактора и проводить паровую конверсию в реакторе шахтного типа, что значительно упрощает технологический процесс конверсии. Перепад температур на входе и выходе из слоя катализатора равный 25-70oC достигается за счет подвода тепла с помощью твердого мелкодисперсного теплоносителя, обеспечивая при этом высокую скорость реакции во всем объеме катализатора. Выходящая из системы паровая смесь с температурой 700-820oC позволяет эффективно утилизировать тепло этого потока.The use of solid finely dispersed particles, which are located in the vapor space of the catalyst grains in the mode of a braked fluidized bed, as a coolant in the first stage of conversion of hydrocarbons makes it possible to abandon the tubular reactor and carry out steam conversion in a shaft type reactor, which greatly simplifies the conversion process. The temperature difference at the inlet and outlet of the catalyst layer equal to 25-70 o C is achieved by supplying heat using a solid finely divided coolant, while ensuring a high reaction rate in the entire catalyst volume. The steam mixture leaving the system with a temperature of 700-820 o C allows you to effectively utilize the heat of this stream.
Существенным отличительным признаком предлагаемого способа двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья является то, что паровую конверсию на первой ступени ведут при разности температур на входе и выходе из слоя катализатора 25-70oC за счет тепла продуктов реакции второй ступени при нагревании твердых мелкодисперсных частиц, циркулирующих по замкнутому контуру, причем конвертированный газ на выходе из системы имеет температуру 700-818oC.An essential distinguishing feature of the proposed method for the two-stage catalytic conversion of hydrocarbon feedstocks is that the steam conversion in the first stage is carried out at a temperature difference at the inlet and outlet of the catalyst layer of 25-70 o C due to the heat of the reaction products of the second stage when heating solid fine particles circulating through closed loop, and the converted gas at the outlet of the system has a temperature of 700-818 o C.
Из патентной литературы нами не выявлен аналогичный способ. From the patent literature we have not identified a similar method.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями и соответствует критерию "новизна". Based on the foregoing, we can conclude that the proposed technical solution has significant differences and meets the criterion of "novelty."
Приведенные ниже примеры выполнения предлагаемого изобретения иллюстрируют практическое осуществление предлагаемого способа. The following examples of the proposed invention illustrate the practical implementation of the proposed method.
Пример 1. Природный газ состава, об. CH4 93,1; C2H6 2,6; C3H8 1,3; CO2 0,3; N2 2,7 в количестве 40000 м3/час делят на два потока. Первый поток 16000 м3/час природного газа смешивают с паром в количестве 45600 м3/час и с температурой 530oC и давлением 3 МПа подают в шахтный реактор на первую ступень конверсии, где парогазовую смесь нагревают твердым мелкодисперсным теплоносителем, имеющим температуру 726oC. После смешения температура двухфазной смеси становится равной 714oC. С такой температурой смесь поступает на никелевый катализатор в объеме 30 м3. В реакторе с заторможенным псевдоожиженным слоем проводят эндотермическую реакцию и температура на выходе из реактора снижается до 689oC. Состав сухого конвертированного газа, об. CH4 25,39; CO 1,10; CO2 11,38; H2 57,56; N2 1,10. Количество газа 35750 м3/час. Продукты реакции на выходе из первой ступени отделяют от твердых частиц и смешивают со вторым потоком природного газа в количестве 24000 нм3/час, который увлажняют водяным паром в количестве 12000 нм3/час. Парогазовую смесь направляют на вторую ступень конверсии, на входе в которую смешивают с кислородом в количестве 19200 нм3/час.Example 1. Natural gas composition, vol. CH 4 93.1; C 2 H 6 2.6; C 3 H 8 1.3; CO 2 0.3; N 2 2.7 in an amount of 40,000 m 3 / hour is divided into two streams. The first stream of 16,000 m 3 / h of natural gas is mixed with steam in an amount of 45,600 m 3 / h and with a temperature of 530 o C and a pressure of 3 MPa is fed into the shaft reactor at the first stage of conversion, where the vapor-gas mixture is heated with a solid finely dispersed coolant having a temperature of 726 o C. After mixing, the temperature of the two-phase mixture becomes equal to 714 o C. With this temperature, the mixture enters the Nickel catalyst in a volume of 30 m 3 . An endothermic reaction is carried out in a reactor with a braked fluidized bed and the temperature at the outlet of the reactor decreases to 689 ° C. The composition of the dry converted gas, vol. CH 4 25.39; CO 1.10; CO 2 11.38; H 2 57.56; N 2 1.10. The amount of gas 35750 m 3 / hour. The reaction products at the outlet of the first stage are separated from the solid particles and mixed with a second stream of natural gas in an amount of 24,000 nm 3 / hour, which is moistened with steam in an amount of 12,000 nm 3 / hour. The gas-vapor mixture is sent to the second stage of conversion, at the entrance to which it is mixed with oxygen in an amount of 19200 nm 3 / h.
В шахтном конверторе с объемом катализатора 36 м3 протекает конверсия углеводородов и температура на выходе из слоя катализатора составляет 969oC. Состав сухого конвертированного газа на выходе из второй ступени, об. CH4 1,69; CO 22,25; CO2 7,85; H2 - 67,30; N2 0,92. Количество сухого конвертированного газа 129200 нм3/час. Парогазовая смесь из второй ступени конверсии с температурой 969oC поступает в подогреватель твердых мелкодисперсных частиц, которые подают из первой ступени с температурой 689oC. В подогревателе твердые мелкодисперсные частицы нагревают до 726oC и направляют на первую ступень конверсии для проведения реакции. Парогазовую смесь с температурой 726oC используют для утилизации тепла и направляют на дальнейшую переработку для производства метанола, высших спиртов или технического водорода.In a shaft converter with a catalyst volume of 36 m 3 , hydrocarbon conversion proceeds and the temperature at the exit from the catalyst bed is 969 o C. The composition of the dry converted gas at the exit from the second stage, vol. CH 4 1.69; CO 22.25; CO 2 7.85; H 2 - 67.30; N 2 0.92. The amount of dry converted gas 129200 nm 3 / hour. The gas-vapor mixture from the second stage of conversion with a temperature of 969 o C enters the heater of fine particles, which are fed from the first stage with a temperature of 689 o C. In the heater, solid fine particles are heated to 726 o C and sent to the first stage of conversion for the reaction. A gas-vapor mixture with a temperature of 726 o C is used for heat recovery and sent for further processing for the production of methanol, higher alcohols or industrial hydrogen.
Пример 2. Природный газ, состав которого приведен в примере 1 в количестве 40000 нм3/час смешивают с паром в количестве 104000 нм3/час и с температурой 530oC и давлением 3 МПа подают в первую ступень конверсии в шахтный реактор, где парогазовую смесь нагревают твердыми мелкодисперсными частицами, имеющими температуру 700oC. При смешении с парогазовой смесью твердых частиц температура последних повышается до 673oC и эту смесь подают на катализатор в количестве 48 м3. В зоне катализатора в присутствии заторможенного псевдоожиженного слоя твердых мелкодисперсных частиц протекают эндотермические реакции углеводородов с паром. Температура на выходе из реактора снижается до 629oC. Состав сухого конвертированного газа, об. CH4 37,57; CO 2,29; CO2 10,95; H2 47,52, N2 1,35, количество 80200 нм3/час. Продукты реакции на выходе из слоя катализатора отделяют от твердого мелкодисперсного теплоносителя и подают на вторую ступень конверсии, на входе в которую смешивают с кислородом в количестве 20000 нм3/час. В шахтном конверторе с объемом катализатора 32 м3 протекает конверсия остаточного метана с водяным паром, а температура реакционной смеси повышается до 998oC. Состав сухого конвертированного газа на выходе из второй ступени, об. CH4 0,39; CO 19,27; CO2 10,58; H2 68,89; N2 0,87. Количество газа 135600 нм3/час. Парогазовую смесь после второй ступени конверсии с температурой 998oC направляют в подогреватель твердого мелкодисперсного теплоносителя, который подают из первой ступени конверсии с температурой 629oC. В подогревателе твердые частицы нагревают, а парогазовую смесь охлаждают до температуры 700oC. Твердый мелкодисперсный теплоноситель подают в первую ступень конверсии, а парогазовую смесь используют для утилизации тепла и направляют на дальнейшую переработку.Example 2. Natural gas, the composition of which is shown in example 1 in an amount of 40,000 nm 3 / hour is mixed with steam in an amount of 104,000 nm 3 / hour and with a temperature of 530 o C and a pressure of 3 MPa is fed into the first stage of conversion in a shaft reactor, where combined-cycle gas the mixture is heated with solid fine particles having a temperature of 700 o C. When mixed with a vapor-gas mixture of solid particles, the temperature of the latter rises to 673 o C and this mixture is fed to the catalyst in an amount of 48 m 3 . In the catalyst zone in the presence of an inhibited fluidized bed of solid fine particles, endothermic reactions of hydrocarbons with steam occur. The temperature at the outlet of the reactor decreases to 629 o C. The composition of the dry converted gas, vol. CH 4 37.57; CO 2.29; CO 2 10.95; H 2 47.52, N 2 1.35, the amount of 80200 nm 3 / hour. The reaction products at the outlet of the catalyst layer are separated from the solid finely divided coolant and fed to the second stage of conversion, at the entrance of which they are mixed with oxygen in an amount of 20,000 nm 3 / h. In a shaft converter with a catalyst volume of 32 m 3 , the residual methane is converted to water vapor, and the temperature of the reaction mixture rises to 998 ° C. The composition of the dry converted gas at the outlet of the second stage, vol. CH 4 0.39; CO 19.27; CO 2 10.58; H 2 68.89; N 2, 0.87. The amount of gas 135600 nm 3 / hour. The gas-vapor mixture after the second stage of conversion with a temperature of 998 o C is sent to the heater of a solid finely divided heat carrier, which is fed from the first stage of conversion with a temperature of 629 o C. In the heater, the solid particles are heated, and the gas-vapor mixture is cooled to a temperature of 700 o C. The solid finely divided heat carrier is fed in the first stage of conversion, and the gas-vapor mixture is used for heat recovery and sent for further processing.
Пример 3. Природный газ, состав которого приведен в примере 1, делят на два потока. Первый поток 16000 нм3/час смешивают с паром в количестве 45600 нм3/час и с температурой 530oC и давлением 6,5 МПа подают в первую ступень конверсии в шахтный реактор, с объемом катализатора 22 м3, где парогазовую смесь нагревают твердым мелкодисперсным теплоносителем, имеющим температуру 787oC. После смешения температура на входе в слой катализатора становится 761oC. Температура на выходе из слоя катализатора равна 726oC. Состав сухого конвертированного газа, об. CH4 28,99; CO 4,40; CO2 10,81; H2 54,64; N2 1,17. Количество газа 37190 нм3/час. Продукты реакции на выходе из реактора отделяют от твердых частиц и смешивают со вторым потоком природного газа в количестве 24000 нм3/час, который увлажняют водяным паром в количестве 12000 нм3/час. Парогазовую смесь подают во вторую ступень конверсии, на входе в которую смешивают с кислородом в количестве 20000 нм3/час. В шахтном конверторе второй ступени с объемом катализатора 34 м3 протекают реакции углеводородов и температура на выходе из слоя катализатора составляет 1037oC. Состав сухого конвертированного газа на выходе из второй ступени, об. CH4 2,15; CO 22,96; CO2 7,62; H2 66,32; N2 0,95. Количество газа 125500 нм3/час. Парогазовую смесь с температурой 1037oC направляют в подогреватель твердого мелкодисперсного теплоносителя, который подают из первой ступени с температурой 726oC. Парогазовая смесь нагревает теплоноситель до температуры 787oC. Твердый мелкодисперсный теплоноситель подают на первую ступень конверсии. Парогазовую смесь используют для утилизации тепла и направляют на дальнейшую переработку в метанол, высшие спирты и технический водород.Example 3. Natural gas, the composition of which is shown in example 1, is divided into two streams. The first stream of 16000 nm 3 / hour is mixed with steam in an amount of 45600 nm 3 / hour and with a temperature of 530 o C and a pressure of 6.5 MPa is fed to the first stage of conversion into a shaft reactor, with a catalyst volume of 22 m 3 , where the vapor-gas mixture is heated by solid finely divided heat carrier having a temperature of 787 o C. After mixing, the temperature at the inlet to the catalyst layer becomes 761 o C. The temperature at the outlet of the catalyst layer is 726 o C. The composition of the dry converted gas, vol. CH 4 28.99; CO 4.40; CO 2 10.81; H 2 54.64; N 2, 1.17. The amount of gas 37190 nm 3 / hour. The reaction products at the outlet of the reactor are separated from the solid particles and mixed with a second stream of natural gas in an amount of 24000 nm 3 / hour, which is moistened with steam in an amount of 12000 nm 3 / hour. The gas-vapor mixture is fed into the second stage of conversion, at the entrance to which it is mixed with oxygen in an amount of 20,000 nm 3 / h. In a mine converter of the second stage with a catalyst volume of 34 m 3 hydrocarbon reactions occur and the temperature at the outlet of the catalyst layer is 1037 o C. The composition of the dry converted gas at the outlet of the second stage, vol. CH 4 2.15; CO 22.96; CO 2 7.62; H 2, 66.32; N 2, 0.95. The amount of gas 125,500 nm 3 / hour. The gas-vapor mixture with a temperature of 1037 o C is sent to the heater of solid finely dispersed heat carrier, which is supplied from the first stage with a temperature of 726 o C. The gas-vapor mixture heats the heat carrier to a temperature of 787 o C. The solid finely dispersed heat medium is fed to the first stage of conversion. The gas-vapor mixture is used for heat recovery and sent for further processing into methanol, higher alcohols and technical hydrogen.
Пример 4. Природный газ, состав которого приведен в примере 1, в количестве 40000 нм3/час смешивают с паром в количестве 120000 нм3/час и с температурой 530oC и давлением 3 МПа подают на первую ступень конверсии с объемом катализатора 68 м3, где парогазовую смесь нагревают твердым мелкодисперсным теплоносителем, имеющим температуру 818oC. После смешения температура парогазовой смеси становится 773oC. В реакторе с заторможенным псевдоожиженным слоем твердого мелкодисперсного теплоносителя протекает эндотермическая реакция углеводородов с паром и температура на выходе из реактора снижается до 703oC. Состав сухого конвертированного газа, об. CH4 23,09; CO 5,17; CO2
11,53; H2 59,16; N2 1,05, количество 103040 нм3/час. Продукты реакции на выходе из реактора отделяют от твердых частиц и подают на вторую ступень конверсии, на входе в которую смешивают с кислородовоздушной смесью состава, об. O2 40; N2 60, в количестве 60000 нм3/час. В шахтном конверторе второй ступени с объемом катализатора 24 м3 происходит конверсия остаточного метана и температура на выходе составляет 1239oC. Состав сухого конвертированного газа на выходе из второй ступени, об. CH4 0,10; CO 16,86; CO2 8,16; H2 52,25; N2 22,63. Количество 163880 нм3/час. Парогазовую смесь из второй ступени конверсии с температурой 1239oC направляют в подогреватель твердых мелкодисперсных частиц, которые поступают из первой ступени конверсии с температурой 703oC. После смешения температура смеси становится 818oC. Твердый мелкодисперсный теплоноситель подают на первую ступень конверсии, а парогазовую смесь используют для утилизации тепла и после дальнейшей переработки получают синтез-газ для производства аммиака.Example 4. Natural gas, the composition of which is shown in example 1, in an amount of 40,000 nm 3 / hour is mixed with steam in an amount of 120,000 nm 3 / hour and with a temperature of 530 o C and a pressure of 3 MPa serves on the first stage of conversion with a catalyst volume of 68 m 3, where the gas-vapor mixture is heated solid particulate heat carrier having a temperature of 818 o C. After mixing, the gas mixture temperature becomes 773 o C. The reactor inhibited fluidized bed of solid particulate heat carrier flows endothermic reaction of hydrocarbons with steam and The temperature at the exit of the reactor reduced to 703 o C. The composition of the dry reformed gas, vol. CH 4 23.09; CO 5.17; CO 2
11.53; H 2 59.16; 2 1.05 N, the number of 103040 Nm3 / h. The reaction products at the outlet of the reactor are separated from the solid particles and fed to the second stage of conversion, at the entrance of which they are mixed with an oxygen-air mixture of composition, vol.
Пример 5. (сравнительный). Природный газ, состава об. CO2 1,3; CH4 95,74; C2H6 1,0; C3H8 0,16; N2 1,8, в количестве 40000 нм3/час под давлением 3 МПа делят на два потока. Первый поток в количестве 16000 нм3/час с температурой 480oC подают в трубчатый реактор с объемом катализатора 40 м3. Конвертированный газ после трубчатого реактора с температурой 792oC состава, об. CO2 9,9; CO 8,7; H2 6,44; CH4 - 16,1; N2 0,9 в количестве 43000 нм3/час смешивают со вторым потоком природного газа в количестве 24000 нм3/час увлажненным водяным паром в количестве 14400 нм3/час и нагретым до 480oC. Парогазовую смесь направляют на вторую ступень конверсии в шахтный реактор, куда подают кислород в количестве 17200 нм3/час. В шахтном реакторе с объемом катализатора 34 м3 протекают реакции и температура на выходе повышается до 980oC. Состав конвертированного газа, об. CO2 7,5; CO - 22,0; H2 67,4; CH4 2,2; N2 0,9. Количество конвертированного газа 129100 нм3/час. За счет тепла конвертированного газа обогревают трубчатый реактор, откуда газ выходит с температурой 587oC и направляют на дальнейшую переработку для получения метанола или технического водорода.Example 5. (comparative). Natural gas, vol. CO 2 1.3; CH 4 95.74; C 2 H 6 1.0; C 3 H 8 0.16; N 2 1.8, in an amount of 40,000 nm 3 / hour under a pressure of 3 MPa is divided into two streams. The first stream in an amount of 16000 nm 3 / h with a temperature of 480 o C is fed into a tubular reactor with a catalyst volume of 40 m 3 . Converted gas after a tubular reactor with a temperature of 792 o C composition, vol. CO 2 9.9; CO 8.7; H 2, 6.44; CH 4 - 16.1; N 2 0.9 in an amount of 43,000 nm 3 / hour is mixed with a second stream of natural gas in an amount of 24,000 nm 3 / hour with humidified steam in an amount of 14400 nm 3 / hour and heated to 480 o C. The vapor-gas mixture is sent to the second stage of conversion to mine reactor, which serves oxygen in an amount of 17200 nm 3 / hour. In a shaft reactor with a catalyst volume of 34 m 3 reactions occur and the outlet temperature rises to 980 o C. The composition of the converted gas, vol. CO 2 7.5; CO - 22.0; H 2 67.4; CH 4 2.2; N 2 0.9. The amount of converted gas 129,100 nm 3 / hour. Due to the heat of the converted gas, the tube reactor is heated, from where the gas leaves at a temperature of 587 o C and sent for further processing to produce methanol or industrial hydrogen.
В таблице приведены основные параметры процесса конверсии. Из таблицы видно, что температура в первой ступени конверсии составляет 629-773oC, причем разность температур между входом и выходом составляет от 25 до 70oC. Средняя температура на первой ступени составляет от 651 до 744oC, в то время как в сравнительном примере 636oC. Более высокая температура и небольшая разность ее между входом и выходом (в сравнительном примере разность температур между входом и выходом составляет 312oC) обеспечивает более высокую производительность катализатора на первой ступени. Параметры второй ступени в заявляемом способе принципиально не отличаются от параметров, приведенных в сравнительном примере.The table shows the main parameters of the conversion process. The table shows that the temperature in the first stage of the conversion is 629-773 o C, and the temperature difference between the input and output is from 25 to 70 o C. The average temperature in the first stage is from 651 to 744 o C, while in comparative example 636 o C. A higher temperature and a small difference between it inlet and outlet (in the comparative example, the temperature difference between inlet and outlet is 312 o C) provides a higher productivity of the catalyst in the first stage. The parameters of the second stage in the inventive method do not fundamentally differ from the parameters given in the comparative example.
Предлагаемый способ двухступенчатой каталитической конверсии углеводородного сырья значительно упрощает технологическую схему, снижает металлоемкость реактора и увеличивает надежность процесса. The proposed method of two-stage catalytic conversion of hydrocarbons significantly simplifies the process flow diagram, reduces the metal consumption of the reactor and increases the reliability of the process.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5022181 RU2088517C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5022181 RU2088517C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2088517C1 true RU2088517C1 (en) | 1997-08-27 |
Family
ID=21594416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5022181 RU2088517C1 (en) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2088517C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478564C2 (en) * | 2007-11-27 | 2013-04-10 | Аммония Касале С.А. | Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis |
| RU2561077C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon raw material |
| RU2643542C1 (en) * | 2016-11-11 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon feedstock |
| RU2815429C1 (en) * | 2023-09-26 | 2024-03-14 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Plant with gas generator for producing hydrogen in chemical cycles with separation of carbon dioxide |
-
1991
- 1991-07-16 RU SU5022181 patent/RU2088517C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Технический проект агрегата производства метанола мощностью 400000 т/г, Госнииметанолпроект, Северодонецк, 1991. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478564C2 (en) * | 2007-11-27 | 2013-04-10 | Аммония Касале С.А. | Method of producing synthesis gas for ammonia synthesis |
| RU2561077C2 (en) * | 2013-07-11 | 2015-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon raw material |
| RU2643542C1 (en) * | 2016-11-11 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Method of obtaining hydrogen from hydrocarbon feedstock |
| RU2815429C1 (en) * | 2023-09-26 | 2024-03-14 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Plant with gas generator for producing hydrogen in chemical cycles with separation of carbon dioxide |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006264047B2 (en) | Compact reforming reactor | |
| US4981676A (en) | Catalytic ceramic membrane steam/hydrocarbon reformer | |
| US4650651A (en) | Integrated process and apparatus for the primary and secondary catalytic steam reforming of hydrocarbons | |
| KR100201886B1 (en) | Autothermal steam reforming process | |
| AU2006264046B2 (en) | Compact reforming reactor | |
| US4822521A (en) | Integrated process and apparatus for the primary and secondary catalytic steam reforming of hydrocarbons | |
| US5300275A (en) | Steam reforming | |
| US3573224A (en) | Production of hydrogen-rich synthesis gas | |
| EP0329292A3 (en) | Methanol | |
| US6123873A (en) | Method for soot-free start-up of autothermal reformers | |
| RU2354608C2 (en) | Synthetic gas regeneration process and device | |
| CA2134406A1 (en) | Process for the production of methanol | |
| UA119697C2 (en) | Process for making ammonia | |
| US4363787A (en) | Monolith heat exchange reactor | |
| CA2510442C (en) | Partial oxidation reformer-reforming exchanger arrangement | |
| US20240059563A1 (en) | Atr-based hydrogen process and plant | |
| RU2088517C1 (en) | Method of two-step catalytic conversion of hydrocarbon raw material | |
| EP1441981B1 (en) | Reactor for reformation of natural gas and simultaneous production of hydrogen | |
| US3582296A (en) | Gasifying process | |
| GB2187751A (en) | Integrated synthesis gas production | |
| RU2751112C2 (en) | Method involving an exothermic catalytic reaction of synthesis gas, and a corresponding installation | |
| CN111268645B (en) | CO-containing raw material gas conversion and heat recovery method | |
| CN114988360B (en) | Method for preparing synthesis gas by natural gas partial oxidation and carbon dioxide self-heating reforming | |
| RU2252914C1 (en) | A synthesis gas production method | |
| US20230264145A1 (en) | Improving the purity of a CO2-rich stream |