RU2191743C2 - Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191743C2 RU2191743C2 RU2000124815/12A RU2000124815A RU2191743C2 RU 2191743 C2 RU2191743 C2 RU 2191743C2 RU 2000124815/12 A RU2000124815/12 A RU 2000124815/12A RU 2000124815 A RU2000124815 A RU 2000124815A RU 2191743 C2 RU2191743 C2 RU 2191743C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- hydrocarbon
- partial oxidation
- raw material
- mixer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии переработки углеводородного сырья, а конкретно к получению синтез-газа из газообразного углеводородного сырья. Способ получения синтез-газа включает смешивание углеводородного сырья с воздухом в соотношении, соответствующем коэффициенту избытка окислителя α меньше 1, принудительное воспламенение воздушно-углеводородной смеси и парциальное окисление углеводородного сырья кислородом воздуха в реакционной зоне, охлаждение с последующим выводом продуктов процесса, содержащих синтез-газ, и введение новой порции углеводородного сырья и воздуха, при этом подогрев углеводородного сырья и воздуха осуществляют при повышенных давлении и температуре, на 50-100oС ниже температуры самовоспламенения их смеси, процесс парциального окисления углеводородного сырья проводят в проточной камере горения, при этом принудительное воспламенение проводят при коэффициенте избытка окислителя α=0,6-0,7, и после прогрева проточной камеры горения соотношение кислорода к углеводородному сырью доводят до уровня, соответствующего значению α= 0,30-0,56. При этом процесс охлаждения продуктов парциального окисления, выходящих из реакционной зоны, проводят со скоростью не ниже 3000oС/с. Устройство для получения синтез-газа включает камеру парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, смеситель, систему расширения и охлаждения продуктов парциального окисления и вывода синтез-газа. Также оно снабжено системой предварительного подогрева углеводородного сырья и воздуха, регулятором расхода углеводородного сырья. При этом камера парциального окисления углеводородного сырья содержит средство воспламенения и выполнена в виде проточной камеры горения, ко входу которой через антипроскоковую решетку пристыкован смеситель, а к смесителю подключены подводящая труба углеводородного сырья и подводящая труба воздуха, обе указанные подводящие трубы охвачены с зазором рекуператорным патрубком, один конец которого пристыкован к выходу из проточной камеры горения, а другой, открытый конец сообщается с полостью теплообменника, который образован оболочкой, ограничивающей полость вокруг рекуператорного патрубка. Кроме того, в полости теплообменника расположены трубчатый нагреватель углеводородного сырья и трубчатый нагреватель воздуха. При этом к одному концу трубчатого нагревателя углеводородного сырья подключен регулятор расхода углеводородного сырья, а другой конец через упомянутую подводящую трубу связан со смесителем. Один конец трубчатого нагревателя воздуха подключен к источнику воздуха, а другой конец через подводящую трубу связан со смесителем. Вместе с тем теплообменник снабжен штуцером для вывода из его полости синтез-газа. Изобретение позволяет повысить производительность процесса. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, а конкретно к окислительной конверсии углеводородных газов в синтез-газ.
Известны различные способы получения синтез-газа из углеводородного сырья, в том числе парциальным окислением метана кислородом
СН4+0,5 O2=СО+2H2
Известно изобретение по патенту СССР 1831468, МКИ 5 C 01 B 3/38 "Способ получения синтез-газа из углеводородного сырья", которое включает смешение углеводородного сырья и окислителя - кислорода или кислородсодержащего газа или пара и конверсию полученной смеси в присутствии монолитного катализатора при температуре, которая в реакционной зоне не менее чем на 93oС ниже точки самовоспламенения смеси, а скорость ввода смеси в реакционную зону превышает скорость процесса проскока пламени. Известный способ требует использования высокоселективного катализатора. Основным недостатком изобретения по патенту СССР 1831468 является высокая стоимость катализатора, возможность разрушения катализатора за счет локальных перегревов, возможность образования сажи.
СН4+0,5 O2=СО+2H2
Известно изобретение по патенту СССР 1831468, МКИ 5 C 01 B 3/38 "Способ получения синтез-газа из углеводородного сырья", которое включает смешение углеводородного сырья и окислителя - кислорода или кислородсодержащего газа или пара и конверсию полученной смеси в присутствии монолитного катализатора при температуре, которая в реакционной зоне не менее чем на 93oС ниже точки самовоспламенения смеси, а скорость ввода смеси в реакционную зону превышает скорость процесса проскока пламени. Известный способ требует использования высокоселективного катализатора. Основным недостатком изобретения по патенту СССР 1831468 является высокая стоимость катализатора, возможность разрушения катализатора за счет локальных перегревов, возможность образования сажи.
Известны также способ и устройство смешанного риформинга CH4+О2+Н2О в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора, по патенту США 5.980.782, МКИ C 01 B 3/24, 1999 г., в котором газообразные компоненты предварительно подогревают и инжектируют в зону реакции за период меньший, чем время самовоспламенения, т.е. меньше чем 9 мс со скоростью от 8 до 333 м/с. Полученный синтез-газ охлаждают и направляют для дальнейшей переработки.
Основным недостатком изобретения по патенту США 5.980.782 является необходимость использования катализатора.
Известен способ получения синтез-газа по патенту РФ 2096313, МКИ 6 С 01 В 3/36, в котором исключается применение катализаторов. Известный способ осуществляют в следующем порядке:
- предварительно смешивают углеводородное сырье с воздухом до α=0,5-0,8;
- нагревают полученную смесь до температуры 200-450oС;
- подают нагретую смесь в объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания компрессионного типа при движении поршня к нижней мертвой точке;
- при сжатии смеси в объеме цилиндра движением поршня к верхней мертвой точке до ее самовоспламенения и получения температуры 1300-2300oС на период 10-2 - 10-3, осуществляют парциальное окисление углеводородного сырья;
- далее охлаждают полученные продукты процесса окисления, расширяя их при движении поршня к нижней мертвой точке;
- при движении поршня к верхней мертвой точке выводят продукты процесса, содержащие синтез-газ.
- предварительно смешивают углеводородное сырье с воздухом до α=0,5-0,8;
- нагревают полученную смесь до температуры 200-450oС;
- подают нагретую смесь в объем цилиндра двигателя внутреннего сгорания компрессионного типа при движении поршня к нижней мертвой точке;
- при сжатии смеси в объеме цилиндра движением поршня к верхней мертвой точке до ее самовоспламенения и получения температуры 1300-2300oС на период 10-2 - 10-3, осуществляют парциальное окисление углеводородного сырья;
- далее охлаждают полученные продукты процесса окисления, расширяя их при движении поршня к нижней мертвой точке;
- при движении поршня к верхней мертвой точке выводят продукты процесса, содержащие синтез-газ.
Описанный цикл повторяют с частотой, превышающей 350 мин-1. Основным недостатком способа по патенту РФ 2096313 является отсутствие непрерывности процесса получения синтез-газа из-за его цикличности, что снижает производительность процесса.
Известно устройство для получения синтез-газа по патенту РФ 2096313, МКИ 6 С 01 В 3/36, с помощью которого осуществляют описанный выше способ получения синтез-газа. Устройство основано на двигателе внутреннего сгорания компрессионного типа, цилиндр которого представляет собой замкнутый реакционный объем, в котором размещен поршень. Впускной и выпускной клапаны размещены в зоне верхней мертвой точки цилиндра, при этом впускной клапан связан со смесителем окислителя и углеводородного сырья и устройством их подогрева, а выпускной клапан связан с приемником продуктов окисления. Поршень цилиндра через кривошипно-шатунный механизм связан с приводом.
Описанное устройство для получения синтез-газа работает циклично с частотой движения поршня в цилиндре не менее 350 мин-1. Меньшая частота цикла приводит к относительно меньшей скорости сжатия, которая не обеспечивает самовоспламенения рабочей смеси.
Основным недостатком известного устройства для получения синтез-газа по патенту РФ 2096313 является невозможность обеспечить непрерывность процесса образования синтез-газа, что снижает производительность процесса его получения.
Известен также способ получения синтез-газа по патенту РФ 2120913, МКИ 6 С 01 В 3/36, принятый в качестве ближайшего аналога заявляемого способа. Способ получения синтез-газа включает парциальное окисление углеводородного сырья кислородом воздуха в объеме цилиндра двигателя внутреннего сгорания при соотношении количества кислорода к количеству углеводородного сырья α= 0,4-0,5. При этом, в момент положения поршня в верхней мертвой точке, часть смеси углеводородного сырья с воздухом при отношении количества кислорода к количеству углеводородного сырья α=0,8-1,2 в количестве 5-10% от объема исходной смеси изолированно от нее подвергают воспламенению и глубокому окислению. Далее смешивают продукты глубокого окисления с исходной смесью в рабочем объеме цилиндра и воспламеняют ее. Расширяют и охлаждают продукты процесса при движении поршня к нижней мертвой точке, выводят продукты процесса, содержащие синтез-газ, из реакционной зоны при движении поршня к верхней мертвой точке. Затем цикл повторяют. Благодаря тому, что в известном способе часть углеводородного сырья с воздухом при α=0,8-1,2 в количестве 5-10% объема исходной смеси при положении поршня в верхней мертвой точке подвергают предварительному воспламенению и глубокому окислению изолированно от основного объема смеси, а затем эту часть впрыскивают высокоэнергетичной струей в основной объем смеси, в рабочем объеме цилиндра исходная смесь подвергается интенсивному перемешиванию и воспламенению, достигается повышение производительности данного способа получения синтез-газа. Основным недостатком известного способа получения синтез-газа по патенту РФ 2120913 является отсутствие непрерывности процесса конверсии из-за его цикличности, что снижает производительность.
Известна установка для получения синтез-газа по патенту РФ 2120913, МКИ 6 С 01 В 3/36, которая принята в качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемого устройства. С помощью известной установки осуществляют описанный выше способ получения синтез-газа. Установка содержит основанный на двигателе внутреннего сгорания химический реактор сжатия, включающий цилиндр и камеру предварительного воспламенения. В цилиндре размещен поршень и впускной клапан, через который в цилиндр и в камеру предварительного воспламенения подают смесь углеводородного сырья с воздухом. На цилиндре установлен выпускной клапан, который предназначен для вывода продуктов процесса. Камера предварительного воспламенения имеет отдельный клапан, через который подают воздух до достижения в камере значения α=0,8-1,2. Объем предварительной камеры воспламенения составляет 5% от объема цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке.
В процессе получения синтез-газа при положении поршня вблизи верхней мертвой точки углеводород-воздушную смесь указанного состава в камере предварительного воспламенения подвергают воспламенению от искры. Далее высокоэнергетичная струя сильно турбулизованного газа вбрасывается со скоростью около 10-3 м/с в рабочий объем цилиндра в течение 10-3-10-2 с. В рабочем объеме цилиндра исходная смесь подвергается смешению с продуктами глубокого окисления и воспламенению, происходит процесс парциального окисления. При движении поршня в цилиндре к нижней мертвой точке происходит расширение продуктов процесса, их охлаждение и закалка. При последующем движении поршня к верхней мертвой точке продукты процесса выводят из цилиндра через выпускной клапан. Подачу в цилиндр и в камеру предварительного воспламенения свежей рабочей смеси производят при движении поршня к нижней мертвой точке и открытии впускных клапанов. Так циклично работает установка и осуществляется способ получения синтез-газа.
Основным недостатком установки для получения синтез-газа по патенту РФ 2120913 является отсутствие возможности достижения непрерывного процесса конверсии углеводородного сырья вследствие его цикличности, что снижает производительность получения синтез-газа, кроме этого, известная установка недостаточно надежна и недостаточно долговечна, так как ее работа связана с циклическим движением основных деталей, таких как поршень, кривошип и клапаны.
Перед заявляемым способом получения синтез-газа поставлена задача реализовать непрерывно протекающий процесс, без цикличности, за счет чего повысить его производительность.
Поставленная задача перед способом получения синтез-газа решается за счет того, что в способе, включающем смешивание углеводородного сырья с воздухом в соотношении, соответствующем коэффициенту избытка окислителя α менее 1, принудительное воспламенение воздушно-углеводородной смеси и парциальное окисление углеводородного сырья кислородом воздуха в реакционной зоне, расширение и охлаждение с последующим выводом продуктов процесса, содержащих синтез-газ, и введение новой порции углеводородного сырья и воздуха, при этом осуществляют подогрев углеводородного сырья и воздуха при повышенных давлении и температуре на 50-100oС ниже температуры самовоспламенения их смеси, процесс парциального окисления углеводородного сырья проводят в проточной камере горения, при этом принудительное воспламенение проводят при коэффициенте избытка окислителя α=0,6-0,7 и после прогрева проточной камеры горения соотношение кислорода к углеводородному сырью доводят до уровня α= 0,30-0,56.
Предварительный подогрев углеводородного сырья и воздуха проводят в теплообменнике за счет тепла охлаждаемых продуктов парциального окисления.
Взаимное смешивание углеводородного сырья и воздуха проводят после завершения их предварительного подогрева в теплообменнике.
Расширение и охлаждение продуктов процесса парциального окисления с целью их закалки проводят на выходе из проточной камеры горения в замкнутом объеме теплообменника, с одновременной передачей тепла углеводородному сырью и воздуху, поступающим по трубчатым нагревателям на вход смесителя.
Процесс парциального окисления метана, принятого в качестве углеводородного сырья, кислородом воздуха проводят в проточной камере горения при температуре, равной 1200-1300oС, и при отношении количества кислорода к количеству метана, соответствующем значению α=0,34-0,36.
Процесс парциального окисления кислородом воздуха попутного нефтяного газа, содержащего 10-15 об.% этана и пропана и принятого в качестве углеводородного сырья, проводят при температуре в проточной камере горения, равной 1200-1300oС, и при уровне α=0,34-0,36.
Процесс охлаждения продуктов парциального окисления, выходящих из реакционной зоны, проводят со скоростью не менее 3000oС/с.
Получен технический результат, а именно процесс получения синтез-газа протекает в непрерывном режиме, без цикличности, за счет чего повышается производительность способа получения синтез-газа.
Перед устройством для получения синтез-газа поставлена задача обеспечить непрерывный характер процесса получения синтез-газа за счет исключения его цикличности, повышения тем самым его производительности, при одновременном повышении надежности и долговечности самого устройства путем исключения из его конструкции циклически подвижных деталей.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для получения синтез-газа, включающее камеру парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, смеситель, систему расширения и охлаждения продуктов парциального окисления и вывода синтез-газа, снабжено системой предварительного подогрева углеводородного сырья и воздуха, регулятором расхода углеводородного сырья, при этом камера парциального окисления углеводородного сырья содержит средство воспламенения и выполнена в виде проточной камеры горения, ко входу которой через антипроскоковую решетку пристыкован смеситель, а к смесителю подключены подводящие трубы углеводородного сырья и воздуха, подводящие трубы охвачены с зазором рекуператорным патрубком, один конец которого состыкован с выходом из проточной камеры горения, а другой, открытый конец рекуператорного патрубка сообщается с полостью теплообменника, который выполнен в виде оболочки, охватывающей рекуператорный патрубок, образуя замкнутое пространство для расширения и охлаждения продуктов процесса парциального окисления, кроме этого в теплообменнике установлены трубчатый нагреватель углеводородного сырья и трубчатый нагреватель воздуха, при этом к одному концу трубчатого нагревателя углеводородного сырья подключен регулятор расхода углеводородного сырья, а другой конец через упомянутую подводящую трубу связан со смесителем, один конец трубчатого нагревателя воздуха подключен к источнику воздуха, а другой конец через подводящую трубу связан со смесителем, вместе с тем теплообменник снабжен штуцером для вывода из его полости синтез-газа.
В проточной камере горения размещен стабилизатор процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, выполненный в виде теплоемких вставок из жаропрочных материалов, образующих многоканальный проток для продуктов окисления.
В проточной камере горения размещен стабилизатор процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, выполненный в виде теплоемких вставок из жаропрочных материалов, например, керамики, образующих многоканальный проток для продуктов окисления.
Стенка проточной камеры горения охвачена с зазором герметической оболочкой, образующей воздушную прослойку охлаждения, снабженную штуцером ввода воздуха, а оболочка теплообменника выполнена двухслойной пустотелой и ее полость с одной стороны связана с воздушной прослойкой охлаждения проточной камеры горения, а с другой стороны связана с трубчатым нагревателем воздуха, расположенным в теплообменнике.
Стенка рекуператорного патрубка выполнена пустотелой и ее замкнутая полость с одного конца патрубка связана с полостью воздушной прослойки охлаждения проточной камеры горения, а с другого конца связана с подводящей трубой воздуха, подключенной к смесителю.
Устройство для получения синтез-газа позволяет получить технический результат, а именно обеспечивает непрерывный характер процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, за счет исключения в его работе цикличности, а также исключены из конструкции устройства детали, которые были бы взаимно циклически подвижны, что значительно повышает надежность и долговечность самого устройства.
На чертеже приведен общий вид устройства для получения синтез-газа в продольном разрезе.
Устройство для получения синтез-газа содержит проточную камеру 1 горения, ко входу которой через антипроскоковую решетку 2 пристыкован смеситель 3, а к смесителю 3 подключены подводящая труба 4 углеводородного сырья и подводящая труба 5 воздуха, подводящая труба 4 и подводящая труба 5 обе совместно охвачены с зазором рекуператорным патрубком 6, один конец 7 которого состыкован с выходом из проточной камеры 1 горения, а другой, открытый конец 8 рекуператорного патрубка 6 сообщается с полостью теплообменника 9. Теплообменник 9 образован с помощью оболочки 10, которая охватывает рекуператорный патрубок 6 с образованием замкнутого пространства для расширения и охлаждения продуктов процесса парциального окисления углеводородного сырья. В теплообменнике 9 установлены трубчатый нагреватель 11 углеводородного сырья и трубчатый нагреватель 12 воздуха, при этом к одному концу 13 трубчатого нагревателя 11 углеводородного сырья подключен регулятор 14 расхода углеводородного сырья, а другой конец 15 трубчатого нагревателя 11 через подводящую трубу 4 связан со смесителем 3. Один конец 16 трубчатого нагревателя 12 воздуха подключен к источнику воздуха, а другой конец 17 через подводящую трубу 5 связан со смесителем 3. Теплообменник 9 снабжен штуцерами 18 для вывода из его полости синтез-газа. Штуцеры 18 соединены с полостью коллектора 19, опоясывающего снаружи теплообменник 9.
В проточной камере 1 горения размещен стабилизатор 20 процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, выполненный в виде теплоемких вставок из жаропрочных материалов, например, керамики, образующих многоканальный проток 21 для продуктов окисления. Стенка 22 проточной камеры 1 горения охвачена с зазором герметической оболочкой 23, образующей воздушную прослойку 24 охлаждения. Оболочка 23 снабжена штуцером 25 для ввода воздуха в воздушную прослойку 24, а оболочка 10 теплообменника 9 выполнена двухслойной, пустотелой и ее полость 26 с одной стороны связана с воздушной прослойкой 24 охлаждения проточной камеры 1 горения, а с другой стороны полость 26 связана с концом 16 трубчатого нагревателя 12 воздуха, при этом трубчатый нагреватель 12 воздуха своим концом 17 через подводящую трубу 5 связан со смесителем 3.
Стенка 27 рекуператорного патрубка 6 выполнена пустотелой и ее замкнутая полость 28 с одного конца 7 патрубка 6 связана с полостью воздушной прослойки 24, а с другого конца 8 патрубка 6 полость 28 связана с подводящей трубой 5 воздуха, подключенной к смесителю 3.
Проточная камера 1 горения снабжена свечой 29 зажигания.
При осуществлении способа получения синтез-газа устройство для получения синтез-газа функционирует следующим образом.
Углеводородное сырье через регулятор расхода 14, трубчатый нагреватель 11 углеводородного сырья и подводящую трубу 4 поступает в смеситель 3, в это же время воздух через штуцер 25 поступает в воздушную прослойку 24 охлаждения проточной камеры 1 горения, из нее воздух с одной стороны через замкнутую полость 28 стенки 27 рекуператорного патрубка 6 поступает в подводящую трубу 5 и в смеситель 3 и с другой стороны из воздушной прослойки 24 воздух через полость 26 двухслойной пустотелой оболочки 10 теплообменника 9 поступает в трубчатый нагреватель 12, а из трубчатого нагревателя 12 воздух через подводящую трубу 5 также поступает в смеситель 3. В смесителе 3 углеводородное сырье и воздух взаимно перемешиваются и через антипроскоковую решетку 2 поступают в проточную камеру 1 горения. Здесь, в проточной камере 1 горения на первоначальном этапе воздушно-углеводородная смесь принудительно воспламеняется свечой 29 и в камере 1 горения начинается процесс окисления углеводородного сырья кислородом воздуха. Продукты парциального окисления выходят из проточной камеры 1 горения в рекуператорный патрубок 6, в котором, контактируя с одной стороны с подводящими трубами 4 и 5, передают тепло поступающим по ним в смеситель 3 углеводородному сырью и воздуху, а с другой стороны нагревают воздух, протекающий через полость 28 пустотелой стенки 27 рекуператорного патрубка 6. Далее через открытый конец 8 патрубка 6 продукты процесса окисления выходят в полость теплообменника 9. В теплообменнике 9 продукты процесса окисления расширяются и, отдавая тепло трубчатым нагревателям 11 и 12 и протекающим по ним углеводородному сырью и воздуху, проходят окончательную закалку. Продукты процесса, содержащие синтез-газ, из полости теплообменника 9 выводят через штуцеры 18 и коллектор 19 для дальнейшей переработки.
Начальное принудительное воспламенение воздушно-углеводородной смеси осуществляют в проточной камере 1 горения свечей 29 зажигания при отношении количества кислорода к количеству углеводородного сырья α=0,6-0,7, необходимого для устойчивого инициирования процесса воспламенения при холодной проточной камере 1 горения, и, после прогрева проточной камеры 1 горения до температуры, близкой к 1200oС, значение α доводят до уровня α=0,30-0,56, оптимального для проведения процесса парциального окисления углеводородного сырья в смеси с кислородом воздуха. При переработке конкретного углеводородного сырья значение α может меняться в указанном диапазоне. Например, процесс парциального окисления метана, принимаемого в качестве углеводородного сырья, кислородом воздуха проводят при температуре в проточной камере 1 горения, равной 1200-1300oС, и при соотношении кислород-метан α=0,34-0,36. Переработку попутного нефтяного газа, содержащего 10-15 об.% этана и пропана, проводят в тех же условиях, т.е. при температуре, равной 1200-1300oС, и при α=0,34-0,36.
Стабилизатор 20 процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, расположенный в проточной камере 1 горения и выполненный в виде теплоемких вставок из жаропрочных материалов, накапливая тепло, способствуют сохранению в зоне реакции непрерывности и постоянства режима процесса получения синтез-газа.
Непрерывность процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха и его высокая экономичность достигаются в том числе и за счет возвращения большой части тепла, выделяющегося в реакции окисления, путем передачи тепла от продуктов процесса окисления к углеводородному сырью и воздуху, поступающим в проточную камеру 1 горения, через рекуператорный патрубок 6 и теплообменник 9, содержащий трубчатые нагреватели 11 и 12.
Технический результат, полученный при использовании способа получения синтез-газа, заключается в том, что процесс парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха протекает непрерывно, без цикличности, что повышает производительность способа.
Устройство для получения синтез-газа позволяет осуществлять указанный способ в непрерывном режиме и с повышенной экономичностью. Кроме этого устройство обладает повышенной надежностью и долговечностью.
Claims (12)
1. Способ получения синтез-газа, включающий смешивание углеводородного сырья с воздухом в соотношении, соответствующем коэффициенту избытка окислителя α менее 1, принудительное воспламенение воздушно-углеводородной смеси и парциальное окисление углеводородного сырья кислородом воздуха в реакционной зоне, расширение и охлаждение с последующим выводом продуктов процесса, содержащих синтез-газ, и введение новой порции углеводородного сырья и воздуха, отличающийся тем, что осуществляют подогрев углеводородного сырья и воздуха при повышенных давлении и температуре, на 50-100oС ниже температуры самовоспламенения их смеси, процесс парциального окисления углеводородного сырья проводят в проточной камере горения, при этом принудительное воспламенение проводят при коэффициенте избытка окислителя α=0,6-0,7, и после прогрева проточной камеры горения соотношение кислорода к углеводородному сырью доводят до уровня α=0,30-0,56.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный подогрев углеводородного сырья и воздуха проводят в теплообменнике за счет тепла охлаждаемых продуктов парциального окисления.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание углеводородного сырья и воздуха проводят после завершения их предварительного подогрева в теплообменнике.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширение и охлаждение продуктов процесса парциального окисления с целью их закалки проводят на выходе из проточной камеры горения в замкнутом объеме теплообменника с одновременной передачей тепла углеводородному сырью и воздуху, поступающим по трубчатым нагревателям на вход смесителя.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс парциального окисления метана, принятого в качестве углеводородного сырья, кислородом воздуха проводят в проточной камере горения при температуре, равной 1200-1300oС, и при отношении количества кислорода к количеству метана, соответствующему значению α=0,34-0,36.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс парциального окисления кислородом воздуха попутного нефтяного газа, содержащего 10-15 об.% этана и пропана и принятого в качестве углеводородного сырья, проводят при температуре в проточной камере горения, равной 1200-1300oС, и при уровне α=0,34-0,36.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс охлаждения продуктов парциального окисления, выходящих из реакционной зоны, проводят со скоростью не менее 3000oС/с.
8. Устройство для получения синтез-газа, включающее камеру парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, смеситель, систему расширения и охлаждения продуктов парциального окисления и вывода синтез-газа, отличающееся тем, что оно снабжено системой предварительного подогрева углеводородного сырья и воздуха, регулятором расхода углеводородного сырья, при этом камера парциального окисления углеводородного сырья содержит средство воспламенения и выполнена в виде проточной камеры горения, ко входу которой через антипроскоковую решетку пристыкован смеситель, а к смесителю подключены подводящие трубы углеводородного сырья и воздуха, подводящие трубы охвачены с зазором рекуператорным патрубком, один конец которого состыкован с выходом из проточной камеры горения, а другой, открытый, конец рекуператорного патрубка сообщается с полостью теплообменника, который выполнен в виде оболочки, охватывающей рекуператорный патрубок, образуя замкнутое пространство для расширения и охлаждения продуктов процесса парциального окисления, кроме того, в теплообменнике установлены трубчатый нагреватель углеводородного сырья и трубчатый нагреватель воздуха, при этом к одному концу трубчатого нагревателя углеводородного сырья подключен регулятор расхода углеводородного сырья, а другой конец через упомянутую подводящую трубу связан со смесителем, один конец трубчатого нагревателя воздуха подключен к источнику воздуха, а другой конец через подводящую трубу связан со смесителем, вместе с тем теплообменник снабжен штуцером для вывода из его полости синтез-газа.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в проточной камере горения размещен стабилизатор процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, выполненный в виде теплоемких вставок из жаропрочных материалов, образующих многоканальный проток для продуктов окисления.
10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что стабилизатор процесса парциального окисления углеводородного сырья кислородом воздуха выполнен из керамики.
11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что стенка проточной камеры горения охвачена с зазором герметической оболочкой, образующей воздушную прослойку охлаждения, снабженную штуцером ввода воздуха, а оболочка теплообменника выполнена двухслойной пустотелой и ее полость с одной стороны связана с воздушной прослойкой охлаждения проточной камеры горения, а с другой стороны связана с трубчатым нагревателем воздуха, расположенным в теплообменнике.
12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что стенка рекуператорного патрубка выполнена пустотелой и ее замкнутая полость с одного конца патрубка связана с полостью воздушной прослойки охлаждения проточной камеры горения, а с другого конца связана с подводящей трубой воздуха, подключенной к смесителю.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000124815/12A RU2191743C2 (ru) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000124815/12A RU2191743C2 (ru) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000124815A RU2000124815A (ru) | 2002-10-20 |
| RU2191743C2 true RU2191743C2 (ru) | 2002-10-27 |
Family
ID=20240532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000124815/12A RU2191743C2 (ru) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191743C2 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005047426A1 (fr) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Alexandr Vasilyevich Pugachev | Procede et reacteur de conversion d'hydrocarbures par craquage d'oxydation en cascade |
| RU2521377C2 (ru) * | 2012-06-25 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Способ получения синтез-газа |
| WO2015142225A1 (ru) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | "Инфра Карбон Лимитед" | Способ получения водородосодержащего газа и реактор для его осуществления |
| RU2612632C1 (ru) * | 2016-02-08 | 2017-03-09 | Владислав Юрьевич Климов | Генератор синтез-газа |
| RU2632825C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Генератор синтез-газа" | Способ управления процессом получения синтез-газа |
| RU2632846C1 (ru) * | 2016-08-15 | 2017-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Способ получения водородсодержащего газа для производства метанола и устройство для его осуществления |
| WO2017217889A1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | Алексей Александрович НИКИФОРОВ | Химический реактор сжатия |
-
2000
- 2000-09-26 RU RU2000124815/12A patent/RU2191743C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005047426A1 (fr) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Alexandr Vasilyevich Pugachev | Procede et reacteur de conversion d'hydrocarbures par craquage d'oxydation en cascade |
| RU2521377C2 (ru) * | 2012-06-25 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Способ получения синтез-газа |
| WO2015142225A1 (ru) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | "Инфра Карбон Лимитед" | Способ получения водородосодержащего газа и реактор для его осуществления |
| RU2596260C2 (ru) * | 2014-03-20 | 2016-09-10 | "Инфра Карбон Лимитед" | Способ получения водородсодержащего газа из природного газа и реактор для осуществления этого способа |
| RU2612632C1 (ru) * | 2016-02-08 | 2017-03-09 | Владислав Юрьевич Климов | Генератор синтез-газа |
| WO2017217889A1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | Алексей Александрович НИКИФОРОВ | Химический реактор сжатия |
| RU2640079C2 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-12-26 | Алексей Александрович Никифоров | Химический реактор сжатия |
| RU2632825C1 (ru) * | 2016-08-12 | 2017-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Генератор синтез-газа" | Способ управления процессом получения синтез-газа |
| RU2632846C1 (ru) * | 2016-08-15 | 2017-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Способ получения водородсодержащего газа для производства метанола и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2304681C (en) | Flameless combustor process heater | |
| US4724272A (en) | Method of controlling pyrolysis temperature | |
| RU2320531C2 (ru) | Способ получения синтез-газа при горении и устройство для его осуществления | |
| JPH10511448A (ja) | 内燃ガス発生装置 | |
| RU2191743C2 (ru) | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления | |
| KR101206490B1 (ko) | 압축타입 내연엔진으로 구성된 플랜트에서의 합성가스제조방법 | |
| WO1996036680A1 (en) | Underoxidized burner utilizing improved injectors | |
| RU2361809C2 (ru) | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления | |
| US4575383A (en) | Process for producing acetylene using a heterogeneous mixture | |
| GB709035A (en) | Improvements relating to the production of pyrogenic chemical reactions | |
| US2644744A (en) | Reactor for high-temperature cracking | |
| WO2009154512A2 (ru) | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления | |
| RU1778146C (ru) | Реактор термоокислительного пиролиза метана | |
| RU2096313C1 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
| CN101346176A (zh) | 甲烷转化为更高级烃 | |
| RU2000124815A (ru) | Способ получения синтез-газа и устройство для его осуществления | |
| RU2188846C1 (ru) | Способ переработки углеводородного сырья | |
| RU2412109C1 (ru) | Способ одностадийного получения синтез-газа при горении и устройство для его осуществления | |
| US2866836A (en) | Process and apparatus for conversion of hydrocarbons | |
| US2846296A (en) | Refractory regenerative catalytic process | |
| US4570028A (en) | Process for producing acetylene using a homogeneous mixture | |
| RU2515326C1 (ru) | Способ конверсии дизельного топлива и конвертор для его осуществления | |
| US2983771A (en) | Conversion of hydrocarbons | |
| SU1393836A1 (ru) | Способ получени технического углерода | |
| SU1624000A1 (ru) | Способ получени сажи |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100927 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110827 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130927 |